AI와 반도체 시장: 글라스 기판의 혁신이 필요한 시대, SKC를 주목하

AI 기술의 급속한 발전은 반도체 시장에 엄청난 변화를 가져왔습니다. 고성능 연산을 수행할 수 있는 반도체 기술에 대한 수요가 급증하면서, 이 분야에서 독보적인 기술력을 지닌 엔비디아의 GPU는 증권시장에서도 큰 주목을 받고 있습니다. AI가 필요로 하는 빠르고 강력한 연산능력은 단순히 반도체 칩의 성능만이 아니라, 이러한 반도체를 연결하는 기판의 기술력에서도 그 해답을 찾아야 합니다.

 

현재 대부분의 반도체 기판은 플라스틱 제질의 PCB(인쇄회로기판)을 사용하고 있습니다. 플라스틱 기반 PCB는 제조가 용이하고 비용이 저렴하지만, 열에 약하고 기계적 강도가 낮다는 단점이 있어 고성능 연산 처리 장치의 능력 향상에 제한을 주고 있습니다. 그러나 최근 글라스 기판 제조 기술의 발전이 이러한 한계를 극복할 수 있는 새로운 가능성을 열고 있습니다.

 

 

글라스 기판: 반도체 기술의 새로운 게임 체인저

SKC와 같은 우리나라 기업이 주도하고 있는 글라스 기판 제조 기술은, 기존의 플라스틱 기반 PCB의 단점을 해결할 뿐만 아니라, 반도체 기기의 성능을 극대화할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다. 글라스 기판은 열 안정성이 뛰어나고, 전기적 특성이 우수하며, 높은 기계적 강도를 자랑합니다. 이는 고속 데이터 전송과 고온 환경에서도 안정적인 성능 유지를 가능하게 하며, 반도체 기기의 신뢰성과 내구성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 

 

1. 열 안정성

• 글라스 기판: 유리 기반 기판은 높은 열 안정성을 가지고 있습니다. 이는 고온 환경에서도 기판의 변형이나 손상이 적어 장기간에 걸쳐 안정적인 성능을 유지할 수 있게하죠.
• 플라스틱 기반 PCB: 플라스틱 소재는 고온에 노출될 경우 변형이나 녹는 현상이 발생할 수 있습니다. AI기술은 고도의 연산작용을 반복 연속적으로 하기 때문에 반도체가 뜨거워지는 상황을 마주칠수 밖에 없죠. 플라스틱이 버텨낼 수 있을까요?

2. 전기적 특성

• 글라스 기판: 유리 기판은 저유전율과 높은 절연성을 가지고 있어, 고주파 신호 전송에 유리하며, 신호 간섭을 최소화합니다. 이는 고속 데이터 전송이 필요한 반도체 기기에 매우 중요한 요소이죠.
  • 유전율이란?
    • 잠깐 유전율에 대해 설명하고 지나갈게요. 유전율(dielectric constant)은 물질이 얼마나 많은 전기적 에너지를 저장할 수 있는지를 나타내는 물리적 성질입니다. 유전율이 높은 물질은 더 많은 전기적 에너지를 저장할 수 있으며, 이는 전자기장 내에서의 전기적 특성에 영향을 미칩니다. 특히, 전자 장치에서 신호 전송을 다룰 때 유전율은 중요한 역할을 합니다.
    • 글라스 기판이 "저유전율"이라는 것은 이 물질이 상대적으로 낮은 유전율을 가지며, 따라서 낮은 전기적 에너지 저장 능력을 지닌다는 것을 의미합니다. 저유전율의 재료를 사용하는 것이 왜 중요한지에 대한 몇 가지 포인트는 다음과 같습니다:
      • 1. 신호 전송 속도 향상 : 저유전율 재료는 전기 신호가 더 빠르게 전송될 수 있게 해줍니다. 유전율이 낮을수록 재료 내에서의 전기장의 영향이 줄어들어, 신호 지연이 감소하고, 따라서 데이터 전송 속도가 증가합니다.
      • 2. 신호간섭 감소 : 저유전율 재료는 신호 간의 크로스토크(crosstalk)와 같은 간섭 현상을 줄여줍니다. 크로스토크는 하나의 회로 또는 채널의 신호가 인접한 회로나 채널에 불필요하게 영향을 주는 것을 말합니다. 유전율이 낮은 재료를 사용하면 이러한 간섭이 줄어들어, 전자 장치의 전반적인 성능이 개선됩니다.

• 플라스틱 기반 PCB: 플라스틱 소재는 유리 기판에 비해 상대적으로 높은 유전율을 가지고 있어, 신호간섭이 상대적으로 유리기판보다 많은 편입니다. 

 

3. 기계적 강도

• 글라스 기판: 유리 기반 기판은 높은 기계적 강도를 자랑하여, 물리적 충격에 대한 저항성이 높습니다. 이는 반도체 기기가 극한 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있게 합니다.
• 플라스틱 기반 PCB: 플라스틱 기판은 유리 기반 기판에 비해 기계적 강도가 낮을 수 있어, 충격이나 압력에 더 취약할 수 있습니다.

 

결론 : SKC의 글라스기판을 눈여겨 보자

글라스 기판은 열 안정성, 전기적 특성, 기계적 강도, 그리고 환경적 측면에서 기존의 플라스틱 기반 PCB에 비해 여러 가지 우수한 특성을 보여줍니다. 이러한 이유로 고성능, 고신뢰성이 요구되는 반도체 기기의 제조에 점점 더 많이 사용될것이라고 봅니다. SKC는 양산기술은 보유한 것으로 판단되고, 대규모 생산시 수율측면에서 어떤 안정성을 보일지, 어떤 벤더들로부터 주문을 받을지 기대됩니다. SKC는 2022년에 미국에 글라스기판 생산공장의 건설을 시작하였고, 이제 곧 준공과 생산을 앞두고 있습니다. 

 

 

 

다만, 글라스 기판이 게임체인저가 될 수 있으나, 비용이 플라스틱 기반 PCB보다 높고, 제조 과정이 더 복잡할 수 있어, 특정 용도나 제품에서는 비용 효율성과 제조 용이성을 고려해 플라스틱 기반 PCB가 여전히 사용될 수 있다는 점도 유념해야 합니다.