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AI 칩을 만들 때 여러 작은 칩들을 하나로 연결해주는 바닥판(기판)을 기존 플라스틱 소재 대신 특수 유리로 만드는 기술이 주목받고 있습니다. 유리는 열에 강하고 더 촘촘하게 연결선을 넣을 수 있어서 칩을 더 작고 빠르고 전기를 덜 쓰게 만들 수 있습니다. 한국의 앱솔릭스라는 회사가 올해부터 미국 공장에서 유리 기판을 본격적으로 생산하기 시작하며, 인텔·삼성전자 등 대형 기업들도 이 기술 개발에 뛰어들고 있습니다. 유리는 깨지기 쉽다는 단점이 있지만, 연구진이 이를 극복하는 방법을 꾸준히 발전시키고 있어 시장이 2036년까지 약 6.6조 원 규모로 성장할 것으로 전망됩니다.
왜 중요한가요?
AI 데이터센터의 전력 소비가 사회적 문제로 떠오르는 상황에서, 유리 기판 기술은 칩의 에너지 효율을 크게 높여 전기 사용량을 줄일 수 있고, 장기적으로는 우리가 쓰는 노트북과 스마트폰도 더 빠르고 오래가게 만들 수 있어 중요합니다.
주요 용어 설명
연결 밀도 (Interconnect Density)
기판 위에 얼마나 촘촘하게 전기 연결선을 넣을 수 있는지를 나타냅니다. 도로에 비유하면 같은 면적에 차선을 10배 더 많이 만들 수 있다는 뜻이어서, 데이터가 더 많이 더 빠르게 오갈 수 있게 됩니다. 유리 기판은 기존보다 밀리미터당 최대 10배 더 많은 연결이 가능합니다.
열적 안정성 (Thermal Stability)
온도가 크게 변해도 소재가 모양이 변하거나 뒤틀리지 않는 성질입니다. 뜨거운 물을 부어도 형태가 변하지 않는 유리컵처럼, 칩이 뜨거워졌다 식었다를 반복해도 유리 기판은 거의 변형되지 않아 부품들의 정렬이 흐트러지지 않습니다.
칩스법 (CHIPS and Science Act)
미국 정부가 자국 내 반도체 생산을 늘리기 위해 2022년에 만든 지원 법안입니다. 반도체 공장을 미국에 짓거나 관련 연구를 하는 기업에 보조금을 주는 제도로, 앱솔릭스와 조지아 공대는 이 법을 통해 약 2,600억 원의 지원금을 받았습니다.
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인류가 유리를 만들기 시작한 지 수천 년이 지났다. 하지만 이제 유리는 세계 최신 초대형 데이터센터에서 사용되는 AI 칩에 적용될 가능성이 커지고 있다. 올해 SKC의 반도체 소재 자회사 앱솔릭스는 차세대 컴퓨팅 하드웨어의 성능과 에너지 효율을 높이기 위해 설계된 특수 유리 패널의 상용화를 시작할 계획이다.
인텔을 비롯한 여러 기업도 이 분야에 적극적으로 뛰어들고 있다. 모든 일이 순조롭게 진행된다면 이러한 유리 기술은 AI 데이터센터에 사용되는 고성능 컴퓨팅 칩의 에너지 소비를 줄일 수 있을 것이다. 동시에 생산 비용이 낮아진다면, 결국 일반 소비자용 노트북과 모바일 기기에서도 같은 효과를 낼 수 있을 것으로 기대된다.
이 기술의 핵심은 유리를 기판(층)으로 사용해 여러 실리콘 칩을 연결하는 것이다.
이러한 형태의 ‘패키징’ 기술은 특정 기능을 수행하도록 설계된 여러 특수 칩을 하나의 시스템으로 통합할 수 있게 해주기 때문에 컴퓨팅 하드웨어 설계에서 점점 더 널리 활용되고 있다. 하지만 고부하로 작동하는 칩이 과열되면서 장착된 기판을 물리적으로 뒤틀리게 할 수 있다는 점 등 여러 기술적 과제도 안고 있다. 이로 인해 부품 정렬이 어긋날 수 있고, 칩의 냉각 효율이 떨어져 손상이나 조기 고장을 초래할 수 있다.
칩 설계 기업 AMD의 딥팍 쿨카르니(Deepak Kulkarni) 선임 연구원은 “AI 워크로드가 급증하고 패키지 크기가 커지면서 업계는 고성능 컴퓨팅의 발전 방향에 영향을 미치는 매우 현실적인 기계적 제약에 직면하고 있다”며 “가장 근본적인 문제 중 하나가 바로 기판 뒤틀림”이라고 설명했다.
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