유리 기판, 패키징 기판과 유기 PCB의 차이는? AI 패키징에서 기판 전환 시점

서론：AI 첨단 패키징, 칩렛, CoPoS가 주목받으면서 TSV 실리콘 인터포저, TGV 유리 기판, ABF·BT 패키지 기판, 시스템 유기 PCB가 한꺼번에 ‘차세대 기판’으로 소개되곤 합니다. 이 과정에서 유리 기판이 서버 PCB까지 대체할 것처럼 받아들이는 경우도 있지만, 네 가지는 같은 위치에서 경쟁하는 재료가 아닙니다.

핵심은 기판이 들어가는 계층입니다. 칩 패키지 안에서 Die와 HBM을 연결하는 중개층, 칩을 패키지 단자로 연결하는 패키지 기판, 그리고 패키지 여러 개를 연결하는 시스템 PCB는 서로 다른 역할을 합니다.

이 글은 패키지 내부 기판과 시스템 유기 PCB의 차이를 구분하고, TGV 유리 기판을 검토할 만한 조건과 현재 산업화 단계의 불확실성을 정리합니다. 서버 시스템 PCB용 무유리섬유 PTFE·HC 수지와도 다른 기술 범주이므로 함께 구분해 보겠습니다.

1. Die부터 시스템 PCB까지, 기판이 놓이는 계층

대표적인 흐름은 칩 Die → 패키지 내부 인터포저(필요한 구조에서 사용) → ABF·BT 패키지 기판 → BGA 솔더볼 → 시스템 PCB입니다. 실제 패키지 구조에 따라 인터포저와 패키지 기판이 통합되거나 생략될 수 있으므로, 이 순서를 모든 제품의 고정된 단면 구조로 이해해서는 안 됩니다.

• TSV 실리콘 인터포저는 실리콘 기판에 관통전극을 만들어 칩 간 고밀도 연결을 제공하는 구조입니다.

• TGV 유리 인터포저는 유리 관통전극을 이용하는 패키지 내부 중개층 후보입니다. 반면 ‘유리 코어 패키지 기판’은 유리 코어를 패키지 기판 구조에 적용하는 방식으로, 유리 인터포저와 같은 말은 아닙니다.

• ABF는 패키지 기판의 미세 배선에 쓰이는 빌드업 절연재 계열이고, BT는 별도의 유기 수지 기판 계열입니다. 둘을 하나의 동일한 기판 구조로 뭉뚱그리기보다 제품 구조별로 봐야 합니다.

• 시스템 유기 PCB는 완성된 패키지의 BGA가 실장되는 보드입니다. 패키지 내부의 미세 RDL을 대신하는 부품이 아닙니다.

따라서 TGV 도입은 특정 패키지 내부 구조를 바꾸는 논의입니다. 서버의 시스템 PCB는 패키지 밖에서 계속 필요하며, 패키지 기판과 시스템 PCB는 대체 관계가 아니라 연결되는 관계입니다.

2. 네 가지 기판의 차이를 한눈에 비교

표의 선폭·성능 비교는 기술 계열의 일반적인 경향입니다. 실제 최소 선폭, 손실, CTE와 휨은 재료 조성, 층수, 패키지 크기, 제조사 공정에 따라 달라지므로 단일 숫자를 모든 제품의 보증값처럼 적용하면 안 됩니다.

3. 각 기판의 장점과 적용 경계

3.1 TSV 실리콘 인터포저

• 장점: 칩과 재료의 열팽창 특성이 잘 맞고, 고밀도 연결을 위한 공정·설계 경험이 축적되어 있습니다.

• 부담: 실리콘 가공과 TSV 공정 비용이 높고, 면적을 키우면 수율·휨·제조비 관리가 중요해집니다.

• 적용 판단: HBM과 칩렛을 고밀도로 연결해야 하고, 현재 공정의 성능과 공급 기반이 확보된 고성능 패키지에 적합합니다.

3.2 TGV 유리 인터포저와 유리 코어 기판

• 기대 효과: 유리 조성을 조절해 CTE를 설계할 수 있고, 낮은 유전 손실과 미세 배선·대면적 패키지 구현 가능성이 연구되고 있습니다.

• 주요 과제: 유리 가공 중 균열·파손, TGV 형성 편차, 비아 금속화와 충전 결함, 검사·수율 확보가 필요합니다. 결함 하나가 전체 기판 폐기로 이어지는지는 결함 위치·중복 설계·검사 기준에 따라 달라집니다.

• 적용 판단: 대형 칩렛/HBM 패키지처럼 휨이나 상호 연결 밀도가 기존 구조의 한계가 되는 경우 후보로 평가할 수 있습니다. 다만 샘플 성능만으로 양산성을 단정할 수 없습니다.

3.3 ABF·BT 유기 패키지 기판

• 장점: 공급망과 공정 경험이 성숙했고, 현재 다양한 로직·메모리 패키지에 널리 사용됩니다.

• 부담: 패키지 면적과 배선 밀도가 커지면 휨, 미세 배선 수율, 전기적 손실 관리가 어려워질 수 있습니다.

• 적용 판단: 현재 요구 성능과 패키지 크기를 만족하고 양산 수율·비용이 검증된 다수의 제품에서는 여전히 합리적인 기본 선택입니다.

3.4 시스템 유기 PCB

• 장점: 보드 크기와 층수 선택 폭이 넓고, 여러 패키지·메모리·전원·네트워크 부품을 연결하는 성숙한 제조 생태계가 있습니다.

• 한계: 패키지 내부의 칩-칩 미세 RDL 연결을 담당하지 않습니다. 이는 시스템 PCB의 결함이 아니라 서로 다른 계층의 역할 차이입니다.

• 적용 판단: 서버 보드, 백플레인, 스위치 트레이 등 패키지 외부의 시스템 연결에 계속 사용됩니다.

4. 언제 TGV 등 패키지 기판 전환을 검토할까요?

‘유리 기판이 더 좋아 보인다’는 이유만으로 재료를 바꾸기보다, 기존 구조에서 어떤 한계가 실제로 발생했는지 먼저 수치와 시험 결과로 확인해야 합니다. 다음 항목은 전환 검토의 출발점이지, 모든 프로젝트에 적용되는 자동 승인 조건은 아닙니다.

• 시스템 PCB에 BGA 패키지를 실장하는 보드 레벨 연결이라면 유리 패키지 기판이 생겨도 시스템 PCB는 필요합니다.

• 고객 승인, 공정 수율, 열·기계 신뢰성, 공급 물량이 확인되지 않았다면 일정표의 연도만 보고 양산 적용을 결정하지 않습니다.

• 유리 코어 기판과 유리 인터포저는 구조가 다를 수 있습니다. 공급사에 제안된 단면 구조, 배선층, TGV 역할을 도면으로 확인해야 합니다.

5. 산업화 일정은 단일한 확정 연도가 아닙니다

공개 자료를 보면 업체별로 샘플 공급과 양산 준비 목표가 다릅니다. DNP는 2025년 말 발표에서 2026년 초 샘플 제공과 FY2028 양산 체제 구축 계획을 밝혔지만, 이는 해당 기업의 계획이지 업계 전체의 양산 확정 시점은 아닙니다. 다른 유리 업체들도 TGV 샘플 제공을 발표했으나 제품별 채택 시기는 별개입니다.

CoPoS의 파일럿·양산 일정에 대한 업계 전망도 보도기관마다 차이가 있습니다. 따라서 ‘CPO가 먼저, 그다음 AI 칩’처럼 순서를 확정 사실로 단정하기보다, 특정 패키지와 고객의 인증·수율·투자 일정에 따라 초기 적용 분야가 달라질 수 있다고 보는 편이 정확합니다.

6. 자주 나오는 오해

• 오해: 유리 기판이 나오면 시스템 PCB는 사라진다. → 유리 기판은 패키지 내부 후보이고, 시스템 PCB는 패키지 외부 연결을 맡습니다.

• 오해: TGV 유리 기판은 Rubin 플랫폼의 무유리 PTFE·HC 시스템 PCB와 같은 기술이다. → 전자는 유리 기반 패키징 기판, 후자는 유리섬유 직물을 쓰지 않는 유기 수지 CCL 후보입니다.

• 오해: 유리 기판의 전기 특성이 좋으니 모든 칩에 적용해야 한다. → 크기, 배선 밀도, 비용, 수율과 신뢰성이 함께 맞아야 합니다.

• 오해: 보도에 나온 2028년이 업계 전체의 확정 양산 시점이다. → 기업별 계획과 분석기관 전망은 다르며, 고객 채택과 양산 수율이 전제입니다.

FAQ

Q1. TGV 유리 기판과 TSV 실리콘 인터포저는 무엇이 다른가요?

A1. TSV는 실리콘을, TGV는 유리를 기반으로 관통전극을 형성합니다. 실리콘 인터포저는 이미 일부 고성능 패키지에 적용되고 있으며, 유리 계열은 대면적·저손실·미세 배선 가능성을 평가하는 후보입니다. 공정 성숙도와 수율은 제품별로 확인해야 합니다.

Q2. ABF 패키지 기판을 유리 기판으로 바꾸면 외부 시스템 PCB가 없어지나요?

A2. 아닙니다. 유리 기반 구조가 패키지 내부 기판을 대체하거나 바꾸더라도 완성된 패키지를 실장하고 다른 보드 부품과 연결할 시스템 PCB는 별도로 필요합니다.

Q3. 서버 PCB 엔지니어도 지금 TGV를 바로 설계에 반영해야 하나요?

A3. 일반적으로 시스템 PCB 설계와 패키지 내부 기판 설계는 담당 계층과 공급망이 다릅니다. 서버 보드 엔지니어는 시스템 PCB의 재료·적층·채널 요구를 검토하고, TGV 적용은 칩·패키지 업체의 구조와 인증 계획을 확인해야 합니다.

Q4. ‘무유리섬유 PCB’와 TGV 유리 기판은 같은 뜻인가요?

A4. 아닙니다. 무유리섬유 PCB는 유리섬유 직물을 쓰지 않는 유기 수지계 CCL을 뜻하는 경우가 많고, TGV 기판은 유리 코어에 관통전극을 형성하는 패키징 재료입니다.