- 글라스 코어 기판이란 기판 내 코어층의 소재를 유기에서 유리로 바꾼 패키징 기판이다. 

- 글라스 기판의 표면은 기존 플라스틱 소재 기판의 표면 보다 매끈 하며 이를 통해 더 정밀하고 미세한 회로 구축이 가능하다. 

- 기판의 두께는 기존 대비 25% 이상 줄일 수 있을 것으로 전망하며 기판 회로 왜곡 발생률 또한 50% 정도 감소할 것으로 예상된다. 

- 이외에도 높은 내열성과 실리콘 대비 우수한 가격 경쟁력을 갖추고 있다. 하지만 수율과 내구성에 대한 리스크 요인 또한 있다.

- 글라스 기판을 통해 실리콘 인터포저가 없는 새로운 이종 집합 패키징을 구현할 수 있음을 시사했다. 

- 이와 더불어 데이터센터용 글라스 코어 기판은 동일면적 내 데이터 처리량을 기존 대비 8배 늘릴 수 있으며 전력사용량은 절반으로 줄일 수 있다고 밝혔다

- 유리의 표면 거칠기는 실리콘과 비슷한 10nm 수준이며 유기 소재의 1/40 수준이다 이는 인터포저 없이 기판 위에 바로 실리콘 인터포저 수준의 초미세 회로 구축을 가능케 한다

- 현재는 미세화 공정을 실 현하기 위해 반도체 기판 위에 실리콘 인터포저를 추가하여 더 미세한 회로를 구축하고 있다 (2.5D 패키지 기술).

- 실리콘 인터포저를 사용하기 위해서는 TSV 공정을 사용하게 되는데 이는 반도체 전공정 수준의 공정 단계를 필요로 한다. 

- 공정이 고단계화 될수록 이에 따른 비용 또한 증가하기 때문에 칩이 고성능화 될수록 패키징 측면에서의 부담 또한 늘어나기 마련이다 

- 하지만 글라스 코어 기판은 이러한 실리콘 인터포저를 대체하면서 가격부담을 해소시킬 수 있을 것 으로 판단한다.

- 유리의 낮은 CTE(열팽창계수) 영향으로 정밀가공이 가능함 : 높은 내열성을 갖춤으로 기판 위에서 더 많이 가공을 진행할 수 있을 뿐만 아니라 정밀 가공이 가능한 레이저 공법을 더 적극적으로 진행할 수 있다. 

- 글라스코어기판은 휨 현상을 최소화 시켜 생산 수율을 높일 수 있음.

- 유리 소재 기판은 이미 오래전부터 디스플레이에서 사용되던 기판의 한 종류이다.

1) LCD, OLED 에서 모두 사용되는 TFT T hin Film Transister) 용 

2) LCD 컬러필터 C/F) 용 3) OLED 에서 유기 발광층을 보호하기 위한 봉지 Encapsulation) 용이 있다.

- 현재 플렉시블 디스플레이 수요 확대에 따른 영향으로 유리 기판의 대체재로 PI(Polyimide) 기판에 대한 수요 확대가 이뤄지고 있다.

- 하지만 글라스 코어 기판 수요 확대가 이뤄진다면 기존 디스플레이 유리 공정 업체들에게 새로운 기회가 될 것으로 예상한다 이에 기존 디스플레이 유리 커팅 , 식각 및 유리소재 관련 업체들에 대한 주목이 필요하다. 디스플레이 유리 공정 업체들과 함께 유리 기판의 주요 목적인 정밀 회로 구축에 따른 정밀 테스트 기업들이 주목받을 것으로 전망한다.

- 글라스코어 기판 상용화에 따른 디스플레이 산업 내 유리 기판 가공 업체 및 초미세 회로 검사 장비 업체들의 수혜가 있을 것으로 전망 하며 글라스코어기판 가공 업체로는 필옵틱스 초미세 회로 검사 장비 업체로는 기가비스의 수혜를 전망한다

- ‘Valuates Reports’에 따르면 글로벌 FC-BGA 시장 규모는 2023년 47억달러에서 2029년 65억달러까지 CAGR 5.6%으로 성장할 것으로 전망된다

- 국내 FC-BGA 사업을 영위하고 있는 기업으로는 삼성전기, 대덕전자, LG이노텍, 해성디에스가 있다. 

- 단, 국내 서버용 FC-BGA 사업을 영위하고 있는 기업은 삼성전기가 유일하며 글로벌 업체로는 일본의 이비덴(4062 JP), 신코(6967 JP)가 있다.

- 기판을 통해 전력 효율을 높이기 위해서는 전력 손실 최소화 와 데이터 송 수신량 극대화가 이뤄져야한다

- 전력 손실을 최소화 하기 위해서는 다이 간 신호 거리 축소를 통한 방법과 기판 소재를 전력 효율성이 높은 소재로 바꾸는 방법이 있다 

- 데이터 송 수신량 극대화 를 위한 방법으로는 초미세 회로 구축과 고다층 대면적화가 이뤄져야 한다

AI시대 속 기판 동향

2023년 반도체 업황 바닥을 지나오면서, 부족한 IT 수요에 기판 업체들의 매출액은 크게 감소했다. 증설을 통해 생산 능력은 증가했지만 생산 물량 감소로 가동률은 하락했다. 또한, 감가상각비 등 고정비 부담이 증가하면서 수익성이 훼손되었다. 다만, 2022년 12월 ChatGPT 출시 이후 AI 산업이 빠르게 개화하면서 AI 노출도(AI 가속기, On-device AI, 데이터센터 서버 등)가 높은 일부 기업들은 신규 매출처 확보 및 제품 Mix 개선으로 실적 반등 시기가 앞당겨졌다. 

2024년 PC, 스마트폰 등의 IT 일반 기기 수요 회복은 전년 대비 10% 미만으로 전망되고 있다. 2023년이 수요의 바닥이었던 한 해였음을 고려한다면, 여전히 전반적인 End-demand는 부진할 것으로 예상된다. 다만, 데이터센터 서버 대면적(70mm 이상) 기판, AI가속기 기판 등의 AI 향 매출은 빠르게 성장할 전망이다. 

기판 면적 상승, 전송 속도 상승, 전력 소모량 감소

2.5D, 3D 등 이종접합 패키징 수요가 늘어나고, HBM등 적층형 구조를 가진 제품들이 출시되면서 기판 성능도 점차 향상되고 있다. TSMC는 향후 12개의 HBM이 실장되는 대면적 패키징 기판 출시를 예고했고, 현재 서버 향 기판 크기인 70~80mm를 넘어 100mm 기판 수요도 발생할 전망이다.

반도체 칩의 데이터 처리 속도가 빨라지면서, 데이터 전송 속도 향상도 빨라질 것이 요구되고 있다. 2024년 하반기에는 데이터센터 내 800G 이더넷 채택이 본격화 될 것으로 예상되며, 이더넷 스위치/라우터 등 네트워크 기판 수요도 확대될 전망이다.