Intro

스마트 공장의 로봇 팔이 스스로 조립 라인을 운영하고, 자율주행차가 도로 위 상황을 실시간으로 분석한다. 인공지능(AI)이 데이터 분석과 텍스트 생성이라는 가상의 영역을 벗어나 물리적 환경에서 스스로 판단하고 직접 행동하며 현실 세계와 상호작용하는 ‘피지컬 AI (Physical AI)’ 시대가 본격화되고 있다.

AI 기술이 산업 구조 전반을 빠르게 재편하면서, 반도체의 응용 영역이 고성능 컴퓨팅(HPC), 자율주행, 데이터센터, 로보틱스 등으로 폭넓게 확장되고 있다. 이러한 AI 생태계의 거대한 변화 이면에는 고속 신호 전달과 고집적 설계를 구현할 수 있는 첨단 반도체 기판 기술의 고도화가 자리하고 있다. 글로벌 첨단 반도체 기판 시장은 2025년부터 2033년까지 연평균 9.4% 성장이 전망되며, 반도체 기판 기술은 AI 산업 혁신을 지탱하는 핵심 인프라이자 차세대 기술 경쟁력을 좌우하는 전략적 요소로 떠오르고 있다.

과거 기판은 반도체 성능을 뒷받침하는 보조 역할에 머물렀다면, AI 기반 산업 고도화와 고사양 반도체 수요가 급증하면서 이제는 시스템 성능을 완성하는 핵심 공정으로 주목받고 있다. 반도체 기판은 두뇌를 연결하는 ‘신경망’과 같이 단순한 칩 연결을 넘어 데이터와 전력을 안정적으로 전달하고 열과 신호 간섭을 관리하는 중심축이 되었다.

이번 아티클은 첨단 반도체 기판 솔루션의 기술 방향성과 산업 핵심 과제를 살펴보는 시리즈의 서막으로, 후속 시리즈에서는 미래 혁신을 이끌어 나갈 고성능·차세대 기판 기술의 미래와 혁신 전략을 심층적으로 다룰 예정이다.

피지컬 AI 시대, 반도체 기판 혁신이 주도하는 글로벌 하드웨어 생태계

피지컬 AI 시대의 도래는 첨단 반도체 기판 솔루션이 AI 하드웨어 성능과 효율을 결정하는 핵심 요소임을 분명히 보여준다. 글로벌 빅테크 기업들은 자체 칩 솔루션 및 AI 플랫폼 서버 개발 강화와 네트워크 장비, 위성 통신 등 신규 적용 분야 확장으로 기술 전환의 변곡점을 맞이하며, 패키지용 기판 기술 확보를 전략적 핵심으로 삼고 있다.

지난 2025년 10월 APEC CEO 서밋에서 엔비디아(Nvidia)는 GPU를 넘어 로봇, 디지털 트윈, 엣지 컴퓨팅 등 피지컬 AI 전 영역에 걸친 사업 확장 전략을 밝히며 고성능 반도체 구현을 위한 하드웨어 혁신을 강조했다. AI 연산 처리량의 급격한 증가와 전력 효율의 한계, 열 관리 이슈가 동시에 부각되면서 고수익·고부가 제품 중심의 구조 재편이 가속화되고 있는 것이다.

이 가운데, 기존 플라스틱 기판의 물리적 한계를 넘어선 차세대 기판 기술이 주목받고 있다. 유리와 같은 소재 전환이나 멀티 레이어 아키텍처, 임베딩 기술은 전력 효율 최적화부터 열 분산 개선, 신호 무결성 확보 등 고집적 AI 연산 환경에서 요구되는 기술적 요건을 충족하여, 차세대 AI 시스템 구현에 필수적인 기술로 평가받고 있다. 이러한 기술적 기반은 신성장 사업 투자 확대와 글로벌 하드웨어 공급망 전반의 구조적 변화를 촉발하고 있다.

실제로 자율주행 및 AI 업계에서는 고성능 반도체 구현의 핵심 기술로 기존 플라스틱 기판을 대체할 수 있는 유리 기판을 주목하고 있으며, AI 서비스 확장과 데이터 센터 효율 제고를 위한 유리 소재 활용 방안이 적극적으로 검토되고 있다.

이러한 산업 변화 속에서 제조 기반을 강화하고 소재·공정·패키징 전반의 기술 역량을 확보하는 것이 글로벌 공급망 경쟁력의 핵심 요건으로 부상하고 있다. 특히 첨단 패키징, 반도체 후공정, 기판 기술은 차세대 하드웨어 생태계를 주도하기 위한 전략적 영역으로 주목받고 있다.

변화의 속도를 앞서 읽는 성장 동력, LG이노텍의 차세대 반도체 기판 솔루션

다양한 산업 분야에 적용되는 첨단 반도체 기판 솔루션은 고사양·초소형화, 대면적 패키징 등 급변하는 기술 요구를 충족하기 위해 안정성과 정교함을 기반으로 발전해 왔다. 최근 고성능 칩과 패키징 설계는 밀도, 열 관리, 신호 무결성, 전력 효율 등 다양한 조건이 더욱 까다로워지면서, 반도체 기판은 단순한 칩을 놓는 ‘판’에서 벗어나 시스템 설계와 성능을 극대화하는 방향으로 역할이 확대되고 있다.

시장의 핵심 화두는 안정적인 성능 구현은 물론 변화하는 환경에 선제적으로 대응해 성장 기회를 확보하는 것이다. 기업별 전략과 시장의 복잡성에 따라 포괄적인 제품 포트폴리오와 정교한 기술력, 신뢰성, 안정적인 생산 및 공급 역량이 더욱 중요해지고 있다. 고도화된 반도체 기판 기술은 제한된 공간을 효율적으로 활용하고 다른 부품의 성능 향상에도 기여해 복잡한 애플리케이션의 요구 사항을 충족할 수 있기 때문이다.

LG이노텍은 55년간 축적된 제조 기술과 경험을 기반으로, 모바일·디스플레이용 기판에서 쌓은 노하우를 확장해, AI, 로보틱스, 모빌리티, 웨어러블 디바이스 분야까지 아우르는 글로벌 기판 시장의 리더로 자리매김하고자 하며, 이를 실현할 수 있는 기술적 우위 및 ‘Dream Factory’와 같은 첨단 생산 시설을 확보하고 있다.

이러한 기술 역량을 바탕으로, 차세대 모바일용 ‘패키지 서브스트레이트(Package Substrate)’, 고부가 반도체용 기판인 ‘플립칩 볼 그리드 어레이(FC-BGA)’, 전 세계 시장을 선도하고 있는 ‘테이프 서브스트레이트(Tape Substrate)’ 등 폭넓은 포트폴리오를 갖추고 있다. 이를 통해 설계–소재–공정–양산–품질 전 단계에 걸친 통합 역량을 확보하며, 변화에 앞서 응용 영역의 요구에 최적화된 기술 혁신을 지원하는 엔드-투-엔드(End-to-End) 솔루션을 제공하고 있다.

모바일 성능을 극대화하는 High-Density Hub, 패키지 서브스트레이트

패키지 서브스트레이트는 반도체 칩과 메인보드 간 전기 신호를 전달하는 고밀도 회로 기판으로, 스마트폰 슬림화와 고사양 기능 구현에 핵심 역할을 한다. 특히 하이브리드 구조를 적용하면 절연층 두께를 줄이고 초박형·저손실 기판 구현이 가능하다. 5G와 AI 연산 기반 스마트폰과 엣지 디바이스 등 복잡한 모바일 신호 환경에서는 효율적 전송과 안정성 확보, 아울러 전력 효율 개선도 필수 요건이 되고 있다.

LG이노텍은 고사양화 및 소형화가 필요한 무선 주파수 시스템 인 패키지(RF-SiP) 등 스마트폰용 반도체 기판에 최적화된 기술과 세계 최초 5G mmWave 안테나용 기판 양산 경험을 바탕으로 글로벌 시장을 선도하고 있다. 또한 최근 세계 최초로 개발 및 양산에 성공한 코퍼 포스트(Cu Post) 기술을 통해 반도체 기판 혁신을 선보였다.

기판과 메인보드를 연결하는 솔더볼(Solder Ball) 접합 구조에 구리 기둥을 활용함으로써 면적과 크기를 최소화해 고집적화와 고성능, 방열, 평탄도 향상을 동시에 달성했다. 향후 코퍼 포스트 기술은 모바일용 반도체 패키지 기판인 RF-SiP 기판, FC-CSP(Flip Chip-Chip Scale Package) 기판 등에 적용해 시장 우위를 더욱 강화해 나갈 예정이다.

미래 산업을 선도하는 Core Innovator, FC-BGA

FC-BGA는 고집적 반도체 칩과 메인 기판을 연결해 전기적 신호와 전력을 전달하는 고성능 반도체 기판이다. PC/서버용 CPU와 GPU, 네트워크용 스위치 칩, 전장용 SoC 등에 적용되는 대면적·고다층·고사양 회로 기판으로, 차세대 반도체의 성장 동력으로 거듭나고 있다. AI나 HPC 등 고성능 서버·네트워크, 나아가 EV·자율주행차에서는 많은 칩을 담을 수 있고 층수가 높은 FC-BGA를 갖추는 것이 핵심 경쟁력이다.

LG이노텍은 이러한 수요에 맞춰 100mm 이상 크기의 고성능 대면적 FC-BGA 기판을 개발 중이며, 시뮬레이션을 활용한 Warpage Key Parameter 최적화 솔루션, Signal 및 전력 안정화 구현을 위한 다양한 코어 가공 등 차별화된 기술을 보유하고 있다.

또한 기판의 뼈대 역할을 하는 코어층의 휨 현상을 방지하기 위해 여러 절연층을 쌓아 올려 다층 구조로 설계한 멀티 레이어 코어(Multi Layer Core, MLC) 기술은 코어층을 강화하는 동시에 미세 패턴 구현이 가능해 신호 효율을 높인다. 이와 함께 유리 기판(Glass Substrate) 및 유리 인터포저(Glass Interposer) 기술 확보도 활발히 진행 중이다. 유리 기판은 발열에 강하고 데이터 속도가 빠른 유리 소재를 활용해 고사양 하이엔드급 대면적 패키지를 위한 차세대 솔루션으로 떠오르고 있다.

디스플레이 혁신을 잇는 Flexible Connector, 테이프 서브스트레이트

테이프 서브스트레이트는 디스플레이 구동 IC와 패널 간 신호 연결을 수행하는 얇고 유연한 테이프 형태의 기판이다. OLED, 폴더블 스마트폰, 8K TV, XR 등 고해상도·대화면 디스플레이 및 웨어러블 기기 수요가 확대되면서, 대용량 데이터를 정확하고 안정적으로 전송할 수 있는 인터커넥션(Interconnection) 기술의 중요성이 더욱 커지고 있다.

또한 유연한 폼팩터와 가벼운 무게로 로봇 등 다양한 3D 곡면과 관절 구조에 자연스러운 배치가 가능하며, 높은 신호 무결성으로 고신뢰 연결이 요구되는 미래 하드웨어 영역으로의 확장 가능성도 주목받고 있다.

LG이노텍은 COF(Chip On Film) 및 2Metal COF 기술을 바탕으로 총 두께 감소를 통한 기구 공간 확보, 전자파 간섭(EMI) 및 방열 성능 향상 등 장기 신뢰성 확보에 차별화된 경쟁력을 갖추고 있다. 이러한 기술적 우위를 기반으로 13년 연속 세계 시장 점유율 1위의 리더십을 유지하며 테이프 서브스트레이트 분야에서 글로벌 표준을 제시하고 있다.

패키징의 Next Stage: 완성형 기술 스펙트럼이 설계하는 새로운 미래

오늘날 반도체 기판 시장은 AI 연산, 5G/6G 통신, 자율주행, 엣지 컴퓨팅 등 다양한 용도에서 서로 다른 요구가 동시에 등장하며, 단일 기술만으로는 산업의 속도를 따라가기 어렵다. 이에 제품군 확장을 넘어 전체 고객 니즈를 통합적으로 대응할 수 있는 ‘풀 라인업 기술력’과 일관된 품질을 보장하는 생산 체계가 전략적 자산으로 부상하고 있다.

또한 AI 시대의 확산으로 소재·공정·패키징이 하나의 생태계로 연결되면서 반도체 기판은 시스템 전체의 신뢰와 효율을 결정하는 핵심 기술로 자리하며, 공정 최적화부터 소재 혁신, 품질 관리, 공급망 안정성까지 아우르는 총체적 기술 경쟁력이 산업의 미래를 좌우하고 있다.

LG이노텍은 완성형 기술 스펙트럼과 통합 생산 체계를 기반으로 글로벌 시장에서의 영향력을 확대하며, 피지컬 AI 시대의 혁신을 실현하는 신뢰받는 파트너로서 입지를 굳히고 있다. 디스플레이 마스크(Display Mask) 제품군부터 테이프 서브스트레이트, 패키지 서브스트레이트, FC-BGA에 이르는 폭넓은 포트폴리오는 고객 요구에 정밀하게 대응함과 동시에 차세대 신소재와 공정 혁신에도 신속히 대응할 수 있는 기반을 제공하며, 글로벌 반도체 후공정 시장에서 선도적 역할을 이어갈 역량을 보여준다.

앞으로도 LG이노텍은 산업 지형을 변화시키는 혁신 기업들과 함께 전자, 모빌리티, 로보틱스 등 미래 기술 분야의 변화를 주도하며 고객의 비전을 실현하는 기술 파트너로 함께할 것이다. 차별화된 제품력과 높은 기술 완성도를 바탕으로 단순 공급을 넘어 고객 성공을 위한 가치 중심의 솔루션을 제공하고, 반도체 패키징 산업의 새로운 기준을 만들어 가는 데 기여해 나갈 예정이다.

About LG Innotek

LG이노텍은 혁신을 선도하는 기술 파트너로 전자, 모빌리티, 로보틱스 산업의 미래기술 변화를 리딩하고, 고객의 비전을 함께 실현해 갑니다.

모바일 부품을 넘어 차량 센싱ㆍ통신ㆍ조명 등 자율주행 핵심부품과 AIㆍ반도체용 고부가 기판 사업 분야로 사업 영역을 넓히며 견고한 사업 포트폴리오를 구축해 나가고 있습니다.