NVIDIA, 유리 기판에 투자: 첨단 패키징이 AI 컴퓨팅 파워의 핵심 변수로

NVIDIA는 독일 장비업체 SCHMID 등과 협력하여 유리 기판을 개발하고 있으며, 한국·일본·대만 기판 업체가 2년 내 개발을 완료하여 2028년까지 출시되기를 목표로 하고 있습니다. AI 칩 경쟁은 공정 미세화에서 패키징 소재로 이동하고 있습니다.

1. AI 칩의 '바닥'이 성능 한계가 되고 있다

최근 수년간 AI 컴퓨팅 파워 향상은 첨단 공정 노드와 아키텍처 반복에 의존해 왔습니다. 그러나 GPU 소비전력이 계속 증가하고, HBM 적층 수가 늘어나며, 패키지당 칩 수가 많아지면서 전통적인 유기 기판이 한계를 드러내고 있습니다. 내열 부족과 워피지 변형은 하이엔드 AI 칩 상황에서 가장 큰 두 가지 난제입니다.

유리 기판은 대체 솔루션으로 간주되고 있습니다. 유기 기판에 비해 유리는 더 우수한 평탄성과 강성을 갖추고 있습니다. 유리 기판은 칩 동작 속도를 약 40% 향상시키고 소비전력을 거의 절반으로 줄일 수 있습니다. 낮은 열팽창계수는 또 다른 핵심 장점입니다: 고온 환경에서 거의 변형되지 않아, 발열량이 많은 고성능 AI 칩에게 특히 중요합니다.

더 주목할 점은 유리는 우수한 유전 특성과 낮은 신호 손실을 가지고 있어 초고속 신호를 더 안정적으로 전송할 수 있다는 것입니다. 기판 크기가 커진 후에도 변형량이 작아서 단일 패키지内に 더 많은 칩과 HBM을 집적할 수 있습니다. AI 데이터센터에게 이는 더 높은 상호 연결 밀도, 더 낮은 소비전력, 더 제어 가능한 신호 무결성을 의미합니다.

2. NVIDIA의 공급망 전략: 장비 선행, 기판 후속

NVIDIA의 유리 기판 추진은 단일 지점 탐색이 아닌 장비, 재료, 기판, 패키징에 걸친 동시 배치입니다.

SCHMID는 상반기 실적 발표에서 Intel, NVIDIA, AMD 공급망의 핵심 공급업체와 협력하여 유리 기판 장비를 공동 개발하고 있다고 밝혔습니다. SCHMID의 최고전략책임자는 TGV(유리 관통 비아) 금속화에 아직 기술적 과제가 남아 있으며 고객 인증이 아직 완료되지 않았다고 언급했습니다.

올해 5월, NVIDIA는 유리 기판 선도업체 Corning과 다년간의 전략적 파트너십을 발표했습니다: NVIDIA는 Corning에 최대 27억 달러를 투자하고 신주인수권자를 받으며, Corning은 미국에 3개의 첨단 제조 공장을 신설하여 국내 광학 연결 생산량을 10배로 확대합니다.

3. TGV 금속화와 고객 인증: 넘어야 할 두 개의 산

유리 기판은 새로운 개념이 아니지만, 대규모 상업화가 늦어진 이유는 공정과 인증 과제 때문입니다.

유리 관통 비아(TGV)는 유리 기판의 핵심 공정 중 하나입니다. 유리에 미세한 구멍을 형성하고 금속화하여 수직 상호 연결을 구현해야 합니다. SCHMID는 TGV 금속화에 아직 기술적 과제가 남아 있으며 고객 인증이 완료되지 않았다고 인정했습니다. 여기에는 유리와 금속의 접착력, 시드층 증착, 도금 충전, 열 응력 제어, 장기 신뢰성 등 일련의 문제가 관련되어 있습니다.

NVIDIA의 '2년 내 개발 완료, 2028년까지 출시' 타임라인은 산업화의 긴박성과 대량 생산이 하루아침에 이루어지지 않을 것임을 보여줍니다.

4. PCB 및 패키징 산업에 미치는 영향

AI 컴퓨팅 경쟁의 로직이 바뀌고 있습니다. 공정 미세화의 한계 비용이 점점 더 높아지는 반면, 패키징이 성능, 소비전력, 비용에 미치는 영향이 커지고 있습니다. Chiplet, HBM, CPO, 패널 레벨 패키징 등의 트렌드가 중첩되며 첨단 패키징이 '후공정'에서 시스템급 혁신의 핵심环节으로 부상하고 있습니다.

Huachuang Securities는 반도체 첨단 패키징을 위한 유리 코어 기판의 장기적 발전 공간이 넓다고 지적합니다. AI/HPC와 HBM이 하이엔드 첨단 패키징 확장을 견인하고 패키징이 더 큰 사이즈로 발전함에 따라 패널 레벨 패키징 트렌드는 유리의 대형, 고 평탄성, 낮은 워피지 적응 장점을 더욱 확대할 것으로 예상됩니다.

5. 중국 공급망의 기회

유리 기판 산업 체인에서 국내 기업들이 완전히 부재하지는 않습니다:

• 유리 원판: 국산화는 아직 초기 단계
• TGV 가공 및 유리 기판 제조: 일부 기업이 해외 장비 판매 및 소량 재주문을 달성
• 도금 및 금속화: 일부 기업의 TGV 첨가제 및 장비가 납품 테스트 완료
• RDL 노광 및 CMP 장비: 주목할 만한 분야

이는 국내 기업이 장비, 첨가제 및 일부 가공 단계에서 이미 진입 기회를 찾았음을 의미하지만, 유리 원판, 하이엔드 기판 제조 및 고객 인증에서 더 많은 돌파가 필요합니다.

결론

NVIDIA의 유리 기판 투자는 표면적으로는 기판 소재 대체이지만, 본질적으로는 AI 컴퓨팅 인프라 경쟁이 패키징쪽으로 하향 이동하는 것입니다. 유기 기판에서 유리 기판으로, TGV 금속화에서 고객 인증으로, 첨단 패키징이 차세대 GPU의 성능, 소비전력, 공급 페이스를 결정하는 핵심 변수가 되고 있습니다. 2028년은 하나의 관찰 창구일 수 있지만, 산업 포지셔닝은 이미 시작되었습니다.

FAQ

유리 기판의 대량 생산은 언제 가능한가요?

NVIDIA의 타임라인에 따르면 2028년까지 양산 도입이 시작될 전망입니다. 다만 TGV 금속화 등 핵심 공정은 고객 인증을 완료해야 하므로 대규모 상업화에는 더 시간이 걸릴 수 있습니다.

유리 기판이 PCB 산업에 미치는 영향은?

유리 기판은 기판 제조를 전통적인 PCB 식각 공정에서 반도체급 포토리소그래피로 전환시켜 장비 투자 장벽이 대폭 높아지고 공급망 재편이 진행됩니다.

국내 기업에 유리 기판 분야에서 기회가 있나요?

있습니다. 국내 기업은 이미 TGV 비아 장비, 도금 첨가제, 일부 가공 단계에서 돌파를 달성했으나, 유리 원판과 하이엔드 기판 제조에서는 아직 추격이 필요합니다.

유리 기판이 유기 기판을 완전히 대체하나요?

단기적으로는 대체하지 않습니다. 유리 기판은 주로 하이엔드 AI 칩 애플리케이션을 대상으로 하며, 중저가 제품은 계속 유기 기판(ABF)이 사용됩니다. 양자는 장기간 공존할 것입니다.