핵심 요약
AI 워크로드 증가로 인해 칩이 과열되면서 기존 유기 기판이 휘어지는 물리적 한계에 직면했다. 이를 해결하기 위해 앱솔릭스와 인텔 등 주요 기업들은 열에 강하고 정밀한 가공이 가능한 유리 기판(Glass Substrate) 기술을 도입하고 있다. 유리 기판은 연결 밀도를 10배 높이고 칩 수용량을 50% 늘릴 수 있어 고성능 컴퓨팅의 에너지 효율과 속도를 획기적으로 개선한다. 올해 앱솔릭스의 상용 생산 시작을 기점으로 반도체 패키징 공급망 전반에서 유리 기술로의 전환이 가속화될 전망이다.
배경
반도체 패키징 기초 지식, AI 칩(GPU)의 구조 이해
대상 독자
반도체 설계 및 패키징 엔지니어, AI 인프라 구축 담당자, 하드웨어 기술 전략가
의미 / 영향
유리 기판은 AI 칩의 성능 한계를 돌파할 핵심 하드웨어 혁신으로, 데이터센터의 운영 비용을 낮추고 고성능 컴퓨팅의 지속 가능성을 높일 것이다. 이는 단순히 소재의 변화를 넘어 광학 컴퓨팅으로 가는 징검다리 역할을 할 것으로 보인다.
섹션별 상세
기존 반도체 패키징에 사용되던 유기 기판(Fiberglass-reinforced epoxy)은 AI 칩의 높은 발열로 인해 기판이 휘어지는 '워피지(Warpage)' 현상을 유발하며, 이는 부품 정렬 오류와 냉각 효율 저하로 이어진다.
유리 기판은 유기 기판보다 열 안정성이 뛰어나며 표면이 5,000배 더 매끄러워 금속 층 형성 시 결함을 최소화하고, 밀리미터당 연결(I/O) 수를 10배까지 늘려 동일 면적에 50% 더 많은 실리콘 칩을 배치할 수 있게 한다.
유리는 빛을 유도하는 성질이 있어 구리 배선 대신 광신호 경로를 기판에 직접 구축할 수 있으며, 이는 전력 소모가 큰 기존 구리 경로보다 훨씬 적은 에너지로 데이터를 초고속 전송할 수 있는 잠재력을 제공한다.
SKC의 자회사 앱솔릭스는 미국 조지아주에 공장을 완공하고 올해부터 상용 생산을 시작할 계획이며, 연간 12,000제곱미터의 패널 생산 능력을 통해 엔비디아 H100급 칩 패키지 200만~300만 개 분량을 공급할 수 있을 것으로 추정된다.
인텔은 2025년 초 유리 기판을 적용한 기능성 장치로 윈도우 운영체제 부팅에 성공하며 기술적 완성도를 입증했으며, 삼성전자, 삼성전기, LG이노텍 등 주요 기업들도 연구 및 파일럿 생산을 가속화하며 산업 전반의 경쟁이 치열해지고 있다.
실무 Takeaway
- AI 모델의 대형화로 인한 하드웨어 물리적 한계를 극복하기 위해 유리 기판을 도입하여 칩 패키징 밀도를 50% 높이고 전력 효율을 개선할 수 있다.
- 유리 기판의 매끄러운 표면과 열 안정성을 활용하면 제조 공정 내 결함을 줄이고 고성능 컴퓨팅(HPC) 시스템의 수명을 연장할 수 있다.
- 광통신 기술을 유리 기판에 직접 통합함으로써 데이터센터의 고질적인 문제인 구리 배선의 전력 소모와 신호 지연 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 경로가 열렸다.
언급된 리소스
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