금속이온 농도 제어 독자 기술로 반도체 유리 기판 도금 시장 도전

㈜애니캐스팅

김성빈 대표

인공지능(AI) 데이터센터 경쟁이 치열해지면서 고성능 반도체 기판 시장이 요동치고 있다. 엔비디아와 AMD, 브로드컴, 아마존 등 글로벌 빅테크 기업들이 기존 유기 소재 기판을 유리 기판으로 교체하려는 기술 경쟁에 뛰어든 것이다. 유리 기판은 전력 소모를 50% 줄이고 열변형에 강하며 신호 누설이 적어 차세대 AI 반도체의 필수 소재로 떠오르고 있다.

특히 대만 TSMC가 독점하고 있는 실리콘 인터포저를 대체할 수 있는 유리 인터포저 생산의 선행 기술이기도 하다. 이런 가운데 ㈜애니캐스팅이 독자 기술로 유리 기판 도금 시장에 도전장을 내밀어 주목받고 있다.

유리기판 제품사진

애니캐스팅은 9년간 전기화학 3D 프린팅 장비 개발에 몰두하며 쌓아온 선택적 도금 기술을 유리 기판의 관통 홀(TGV) 구리도금 기술로 성공적으로 전환했다. 김성빈 대표는 “전자회로 3D 프린팅을 위해 개발한 금속이온 농도 제어 기술이 오히려 유리 기판 도금에 혁신적인 해법이 됐다”고 설명했다.

유리 기판 제조에서 가장 까다로운 공정이 바로 TGV 구리도금이다. 직경 80∼100㎛, 깊이 400∼800㎛의 미세한 관통 홀을 150㎜X150㎜ 크기 유리 기판에 8만 개, 280㎜X280㎜ 크기에는 24만 개나 뚫어야 한다. 여기에 균일하게 구리를 채워 넣으면서 기공(빈 공간)을 없애는 것은 업계의 오랜 난제였다. 도금 과정에서 발생하는 미세 기공은 전류와 열이 집중되는 원인이 돼 시스템 결함을 유발하기 때문이다.

애니캐스팅은 4인치 유리 기판 1000여 장을 소모하는 집요한 연구 끝에 이 난제를 해결했다. 4인치 유리 기판에서는 기공 제로(0%) 도금을, 150㎜X150㎜ 및 280㎜X280㎜ 사각 유리 기판에서는 0.3% 미만의 기공률을 달성하는 원천기술을 확보한 것이다. 업계에서 통상 1∼3%의 기공을 허용하는 것과 비교하면 획기적인 성과다.

이 회사는 독자 기술을 적용한 반도체 유리 기판 도금 장비도 자체 개발했다. 현재 국내외 유리 소재 기업, 레이저 유도 식각 TGV 가공 업체, 연마 공정 업체 등과 협력 체계를 구축하며 상용화를 앞당기고 있다. 김 대표는 “도금 두께, TGV 홀의 함몰 깊이, 변형량 최소화는 도금과 연마 공정이 서로 긴밀하게 연계돼야 안정적 품질 확보가 가능하다”고 강조했다.

애니캐스팅의 기술력은 2020년 소부장 강소기업 100 선정으로 입증된 바 있으며 국내 최초로 글라스 기판과 인터포저 정부과제를 모두 수주하는 쾌거를 이뤄냈다.

하지만 원천 기술을 보유했다 해도 양산까지 성공하기엔 자금과 인프라 면에서 넘어야 할 산이 많은 게 현실이다. 김 대표는 “유리 기판 도금 자동화 라인 설치까지 많은 기술·자금 난관을 극복해야 한다”며 솔직한 심경을 털어놨다.

국내 기업이 유리 기판 도금 시장의 게임체인저로 부상한다면 그 파급효과는 상당하다. 전 세계 반도체의 헤게모니가 메모리에서 패키징으로 넘어가는 현시점에서 국내 중견·대기업을 후방에서 지원해 AI 데이터센터 및 반도체 첨단 패키징 분야 시장점유율을 높일 수 있기 때문이다. 유리 기판 제조 능력은 다가올 AI 반도체 시대의 국가 기술 경쟁력을 가늠하는 핵심 척도가 될 전망이다.

김 대표는 “유리 기판 크기가 커질수록 기공 없는 도금 기술이 더욱 중요해진다”며 “궁극적으로 세척, 전처리, 시드층 형성, 구리 충전 도금까지 크기별로 자동화할 수 있는 시스템을 구축할 계획”이라고 밝혔다.

애니캐스팅은 유리 기판 도금에 대한 전 직원의 사명감을 바탕으로 2028년까지 코스닥 진입과 함께 국내외 유리 기판 수출 기업으로 도약한다는 목표를 세워놨다. 이를 위해 초도 품질 확보 및 시장 선점에 사활을 건다는 입장이다.

기술력을 갖춘 중소기업이 현금 유동성 위기를 극복하고 성장할 수 있도록 투자 기관과 정부의 선제적 지원이 절실한 시점이다. 애니캐스팅이 기술 기업으로서 유리 기판 제조의 게임체인저로 급부상할지 귀추가 주목된다.


윤희선 기자 sunny03@donga.com