유리기판·액침냉각…AI칩 발열잡는 기술 각축전 > 경제기사 | economics

고성능 인공지능AI 반도체 급성장과 맞물려 발열 문제 해결을 위한 기술 개발 경쟁도 치열해지고 있다.

D램을 압축적으로 쌓아올린 고성능 AI 반도체는 빠른 처리 속도와 복잡한 작업을 위해 많은 전력을 소비하며, 이로 인해 열이 발생한다. 열을 제대로 관리하지 않으면 반도체 성능 저하나 고장이 발생할 수 있기 때문에 발열 관리가 핵심 기술과제로 떠오르고 있다. 국내 반도체 업계가 유리 기판과 액침 냉각 등 차세대 발열 관리 기술을 앞세워 AI 반도체 시장에서 존재감을 높일 수 있을지 주목된다.


2일 업계에 따르면 삼성전자와 SK하이닉스를 비롯한 국내 반도체 기업들이 AI 반도체의 전력 효율과 발열 문제를 해결할 차세대 기술 개발에 속도를 내고 있다.

발열 문제를 해결하기 위한 반도체 업계 게임체인저로 큰 주목을 받는 것은 유리 기판이다.

유리 기판은 기존 플라스틱 기판보다 열에 강하고 휘어짐 현상이 적어 고집적 AI 반도체 패키징에 적합하다는 평가를 받는다. 다만 전반적으로 수율이 낮고 잘 깨지는 특성 때문에 조기 사업화가 수월하지는 않다.

유리 기판 시장에선 삼성전기, SKC, LG이노텍 등이 제품 상용화에 팔을 걷어붙였다. 삼성전기는 올해 1월 미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대 가전·정보기술IT 전시회 CES 2025에서 고객사와 협의를 거쳐 2027년에 유리 기판을 양산할 로드맵을 밝혔다. 올해 여러 고객사와 샘플 테스트를 진행한다는 계획이다. 업계에선 빅테크 고객사를 대상으로 고부가 기판 사업을 해온 삼성전기의 상용화 속도가 경쟁사 대비 빠를 것으로 보고 있다.

SKC도 유리 기판 양산에 속도를 내고 있다. CES 2025에서 최태원 SK그룹 회장이 "유리 기판을 방금 팔고 왔다"고 언급해 더욱 주목받은 SKC는 반도체 유리 기판 자회사 앱솔릭스를 통해 미국 조지아주 커빙턴시에 세계 최초 유리 기판 양산공장을 만들고 시운전하고 있다. SKC는 경쟁사보다 유리 기판 사업에 약 3년 먼저 뛰어들어 축적한 노하우를 경쟁력으로 내세우고 있다.

LG이노텍도 설비 투자를 거쳐 올해 말부터 유리 기판 시제품 양산을 목표로 연구개발을 진행 중이다.

국내 협력사들도 삼성·SK·LG와 긴밀히 협업하며 유리 기판의 상용화와 양산 준비에 착수했다. 켐트로닉스화학 처리, 필옵틱스구멍 뚫는 공정, 중우엠텍구멍 뚫는 공정, 아바코장비 등이 최근 유리 기판 관련 기술 개발과 상용화에 박차를 가하고 있다.

액침 냉각 기술도 AI 반도체 발열을 잡는 핵심 기술로 언급된다. 엔비디아가 AI 가속기 차세대 모델 블랙웰에 액침 냉각 방식을 도입하면서 더 관심을 끌었다. 액침 냉각은 전자 부품을 냉각액에 담가 열을 흡수하고 제거하거나 부품과 액체를 접촉시켜 온도를 낮추는 방식이다.

SK엔무브는 CES 2025에서 액침 냉각유로 AI 서버 열을 식히는 모습을 전시했다. GS칼텍스, 에쓰오일, HD현대오일뱅크 등 국내 정유업계도 액침 냉각유를 선보였다.

반도체 기술인 실리콘 포토닉스도 발열 해결 기술로 떠올랐다. 실리콘 포토닉스는 전자 신호 대신 광 신호를 사용해 데이터를 처리해 전자 소자에서 발생하는 열을 줄이는 데 효과적이라는 설명이다. TSMC는 최근 실적 발표에서 실리콘 포토닉스 기술을 연구 중이라고 밝힌 바 있다. 삼성전자도 지난해 삼성 파운드리 포럼 2024에서 실리콘 포토닉스 기술에 대한 개발 로드맵을 공개했고 인텔도 관련 기술을 연구하고 있다.

[박소라 기자]

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