[WHY? AI 열풍으로 첨단 반도체 수요가 급증하면서, 반도체 업체들은 기존의 유기 슬롯 머신 일러스트 대비 반도체성능을 크게 향상시킬 수 있는 유리 슬롯 머신 일러스트을 도입하려는 모습을 보인다.]

이제 반도체 공정에서 유리 슬롯 머신 일러스트을 사용하는 것은 거스를 수 없는 흐름이다. 이는 AI 반도체 열풍을 타는 차세대 반도체 슬롯 머신 일러스트으로 주목받으면서'꿈의 슬롯 머신 일러스트'으로도불린다.

29일 업계에 따르면, 삼성전기는 전자부품 및 통신장비 제조 업체인 켐트로닉스와 함께반도체 유리 슬롯 머신 일러스트 공급망을 구축하고, 상용화를 위해 연구개발(R&D)에 나선다. 삼성전기가 장비 제조 업체와 공급망을 형성한 것은 이번이 처음이다.

켐트로닉스는 유리 슬롯 머신 일러스트의 불필요한 부분을 부식액을 통해 깎아내고 미세 회로를 새겨 넣는'식각 공정'에서 두각을 드러내는 업체이다. 올해 상반기 출시 예정인애플 OLED 아이패드에 탑재될 하이브리드 OLED(유리슬롯 머신 일러스트+박막봉지)용 식각 사업을 독점 진행하기도 한다.

원래 디스플레이용부품 사업에 주력하는업체가 반도체 사업에 뛰어들게 된 것은, (이들이 기술력을 지닌) '유리 식각 기술'을반도체 공정에서도 적용하려는 움직임이 확산되고 있어서다.

플라스틱 등기존 반도체 공정에서 사용하는'유기 소재' 슬롯 머신 일러스트은 열에 민감하고, 빛 흡수·반사율에 따라 식각 패턴이 달라질 수 있어 (식각 기술을 통한) 미세 회로 구현에 어려움이 컸다.

하지만 유리 슬롯 머신 일러스트은 내열성과 투명성이 높아빛 흡수·반사율을 비교적 정밀하게 제어해 더 세밀한 회로를 구현할 수 있다. 이것이켐트로닉스와같은 업체들의 기술력이 주목받게 된 배경이다.

◆ '유리'가 게임 체인저 된 이유

반도체 슬롯 머신 일러스트은 반도체 칩과 전자기기를 연결하는 역할을 한다. 하지만 최근 'AI 반도체'가 새로운 패러다임으로 떠오르면서, 방대한 양의 데이터를 고속 처리하는 능력이 필수로 떠올랐다.

(모바일 중심으로 발생하는 수요를 감당하고자) 첨단 반도체 크기가점점 작아지고 회로 선폭이줄어드는 가운데, 반도체 성능과 전력 효율을 끌어올리기 위해 (전류의 흐름을 조절하는) '트랜지스터'는더 많이 탑재되고 있다.

결국 기존 반도체 공정에서 사용하는 '유기 슬롯 머신 일러스트'이 감당하기 힘들 정도로 트랜지스터 수가 많아졌다. 이에 유기 슬롯 머신 일러스트은 칩과 슬롯 머신 일러스트을 연결하는 '인터포저'를 함께 사용하는데, 문제는 여기서 시작된다. 인터포저는 크게'유기 인터포저'와 '실리콘 인터포저'로 나뉘는데, 전자는열에 약해 (웨이퍼의 끝단이 휘어지는) 워피지(warpage) 현상이 발생하기 쉽고, 후자는 열 저항성이 높으나 제조 공정이 복잡해 설비 투자 비용이 매우 크다.

박주영 KB증권 연구원은 "향후 AI의 데이터 처리량은 기하급수적으로 늘어날 전망인데,현재 추세라면 2030년부터 유기 소재 슬롯 머신 일러스트이 2.5D/3D 패키징(중앙에 연산을 담당하는 로직 반도체를 두고 주변에 HBM등을 배치·상호 연결하는데 필수적인기술)을 통한 트랜지스터 수의 확장세를 감당하기 어려울 것"이라고 분석했다.

반면 유리 슬롯 머신 일러스트은 이 확장세를 인터포저 없이 홀로감당할 수 있다. 영률(탄성계수)이 유기 슬롯 머신 일러스트보다 4배 높아 잘 휘어지지 않고, 평탄도(직선인 정도)가 높아 구조적으로 안정적이기 때문이다.또표면이 매끄럽고열 저항성이 높아 '고정밀 레이저 식각 기술' 등을 사용해, 보다 미세하고 식각 깊이가 균일한회로를 구현할 수 있다.

높은 효율성에 여러 업체들이 유리 슬롯 머신 일러스트 사업에 뛰어들었다. 이미 10년 전부터 유리 슬롯 머신 일러스트으로 대체하고자선제 투자를 단행한 인텔은 여러 반도체 업체들과협업을 통해 공급망을구축하는 모습이다. 인텔은 2030년까지 유리 슬롯 머신 일러스트을 사용한 초대형 칩셋을 구현해, 단일 패키지에 1조 개의 트랜지스터를 탑재하는 것을 목표로 하고 있다.

국내 업체들도 참전했다. 국내에서 가장 발 빠르게 유리슬롯 머신 일러스트 투자에 나선 SKC는 2021년 미국 반도체 장비 업체AMAT와 합작 회사 '앱솔릭스'를 설립하고, 2억 4000만 달러를 들여 미국 조지아주에 유리 슬롯 머신 일러스트 공장을 세웠다. 또 삼성전기는 'CES 2024'에서 유리 슬롯 머신 일러스트 샘플을 공개하며, "2026년~2027년 양산하겠다"는 포부를 밝혔다. 문혁수 LG이노텍 대표도 지난 3월 주주총회에서 "미국 대형 반도체 회사들을 겨냥해 유리 슬롯 머신 일러스트 사업을 준비하고 있다"고 강조했다.

◆ 한계점은 어느 정도'보완 가능'

물론 유리 슬롯 머신 일러스트도 '유리'라는 소재에서 오는 한계점이 존재한다.

먼저 누적 압력이나 외부 충격에취약해 파손되기 쉽다. 따라서 유리 슬롯 머신 일러스트 내 미세한 전극 통로인 유리관통전극(TGV)를 형성하기 매우 어렵다. TGV는 초정밀 구멍(홀)을 뚫어상·하부 회로를 전극으로 연결해, 유리 슬롯 머신 일러스트 공정에 있어 핵심적인 기술로 꼽힌다. 또(플라스틱 등) 유기 슬롯 머신 일러스트 대비 열 저항성이 높으나, 이 또한500도가 넘는 고온에서는변형되기 쉽다.

하지만 최근 개발되고 있는반도체용 유리는 일반적인 인식만큼 약한 소재가 아니다. 김현재 연세대 전기전자공학부 교수는 "반도체용 유리는 우리가 일반적으로 생각하는 '잘 깨지는 유리'와다르다. 고온 및 외부 충격에 강한 반도체용 유리 소재가계속 개발되고있다"며 "유리 슬롯 머신 일러스트 상용화는2025년 말~2026년에는 이루어질 것으로 보인다"고 말했다.

또 열 문제의 경우, 공정 온도를 낮춤으로써 해결할 수 있다. 안종현 연세대학교 전기전자공학부교수는 "현재 (유리 슬롯 머신 일러스트 기반의) 3차원 패키징 공정 과정에서 공정 온도를 낮추는 시도가 시행되고 있다. 실리콘 슬롯 머신 일러스트은 공정 온도가 800~900도라면, 유리 슬롯 머신 일러스트은 적어도 400도 아래로 떨어트려야 하기 때문"이라며 "물론 아직 연구개발이 필요하나, 이 같은 문제를 어느 정도 해결할 것으로 기대된다"고 말했다.

현재 기술력으로는 대량 양산시 수율(완성된 양품의 비율)이떨어져,제조단가가높아지는 문제도 있다. 하지만 최근 인텔, AMD 등 주요 반도체 업체들이 유리 슬롯 머신 일러스트 도입에 적극적으로 나서면서 수익을 보장받을 수 있다는 전망도 나온다. 하이투자증권은 지난 8일 리포트를통해 "(유리 슬롯 머신 일러스트은) 대량 양산 시 수율이 불확실하나, 패키징 고도화를 통해 고성능 반도체를 만들고자 하는 고객사의 강한 요구로 충분히 비싸게 팔 수 있다면 낮은 수율을 보전 받을 수 있다"고 분석했다.

김현재 교수는 "유리 슬롯 머신 일러스트도 향후 상용화 단계에 들어서면서 충분히 저렴해질 수 있다. 물론 기존 유기 슬롯 머신 일러스트만큼 값이 내려가려면 시간이 많이 걸릴 것"이라고 덧붙였다.

/ 슬롯 머신 일러스트 이세연 기자 mvdirector@fortunekorea.co.kr