TSMC, 첨단패키징 내년 두 배 증설…AI칩 병목 풀 열쇠

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박지은 기자 입력 2025.10.20 07:32

줄서서 사는 엔비디아 AI 가속기
TSMC, CoWoS 생산능력 두 배↑
AI칩 병목현상 풀 증설 될 지 주목
"AI칩 패키지 수주 장악할 것" 선언

[아이뉴스24 박지은 기자] 세계 최대 반도체 위탁생산(파운드리) 기업인 대만 TSMC가 첨단 패키징 생산능력을 두 배 이상 확대하겠다고 밝히면서, 엔비디아의 인공지능(AI) 칩 병목현상이 완화될지 주목된다.

TSMC의 첨단 2.5D 패키징 기술 ‘CoWoS’(Chip on Wafer on Substrate) 없이는 엔비디아의 AI 칩이 완성될 수 없는 만큼, CoWoS 생산량이 곧 AI 서버 출하량의 상한선을 결정하기 때문이다.

TSMC 대만 12팹 내부에서 직원들이 제품을 생산하는 모습. [사진=TSMC]

"CoWoS 월간 생산량 내년 말 11만5000장 예상"

19일 대만 KGI증권에 따르면 TSMC의 CoWoS 월간 생산량은 올해 말 약 7만장(300㎜ 웨이퍼 기준)에 도달하고, 2026년 말에는 11만5000장까지 확대될 것으로 예상된다.

TSMC의 올해 초 CoWoS 월간 생산량은 4만~5만5000장 수준으로, 내년까지 두 배 이상 늘어나는 셈이다. TSMC의 패키징 라인은 대부분 대만에 자리했으며, 미국 애리조나 팹 인근에도 일부 조성될 것으로 알려졌다.

KGI증권은 “TSMC의 내년 CoWoS 수요가 2주 전보다 한층 강해졌으며, 그 원동력은 엔비디아”라고 밝혔다. 이어 “내년 CoWoS 월간 생산량 전망치를 기존 11만장에서 11만5000장으로 상향했다”고 덧붙였다.

반도체 업계는 TSMC의 CoWoS 생산능력 확대가 엔비디아의 AI 칩 공급량 증가로 이어질 것으로 보고 있다.

CoWoS는 복잡하고 성능이 높은 AI 칩이나 고성능 컴퓨팅(HPC) 칩을 만드는 데 필수적인 첨단 패키징 기술이다. 여러 성능의 칩을 아파트처럼 옆으로 평평하게 배열해 초고속으로 데이터를 주고받게 한다.

기존 패키징 공정은 둥근 웨이퍼에서 칩을 잘라 기판에 붙이고, 얇은 금속선을 연결한 뒤 케이스를 입히는 수준이었다. 하지만 AI 성능 구현을 위해 더욱 높은 사양이 요구되면서, 하나의 기판에 고성능 칩을 여러 개 배열하는 CoWoS 기술 수요가 급증하고 있다.

엔비디아의 AI 가속기 하퍼(Hopper)·블랙웰(Blackwell) 시리즈는 물론 브로드컴의 AI 가속기 역시 CoWoS 기술 없이는 완성될 수 없다.

글로벌 투자은행 UBS는 “엔비디아의 블랙웰 AI 가속기 생산이 증가하고, 차세대 AI 가속기 루빈(Rubin)도 내년 중반부터 본격 램프업(Ramp-up)될 것”이라며 “이는 TSMC의 CoWoS 생산능력 상향에 따른 결과”라고 분석했다.

“빅테크 기업들이 엔비디아에 줄을 서서 기다린다”고 할 정도로 AI 칩은 수요에 비해 공급이 부족했는데, TSMC의 CoWoS 증설로 일부 병목현상이 해소될 수 있다는 관측이 나온다.

TSMC, 첨단 패키지 수요 장악…삼성·인텔은

반도체 업계에서는 TSMC의 CoWoS 증설을 두고 “AI 칩 패키지 수주를 장악하겠다는 선언”이라는 반응이 나온다.

첨단 패키징 기술 자체를 TSMC가 2012년 처음 상용화했고, 현재 기술력과 생산능력 모두 압도적 수준을 자랑하기 때문이다.

시장조사업체 카운터포인트리서치에 따르면 TSMC는 올해 2분기 파운드리 시장에서 매출 기준 점유율 71%를 기록했다. 전년 동기(65%)보다 6%포인트 높아졌다. 카운터포인트리서치는 “TSMC가 3나노 공정 양산 확대와 첨단 패키징 기술 CoWoS 확장으로 시장 점유율을 더욱 끌어올렸다”고 분석했다.

TSMC는 △CoWoS-S(실리콘) △CoWoS-R(유리기판) △CoWoS-L(실리콘+유리기판) 기술을 한데 묶어 ‘3D 패브릭’이라는 이름의 첨단 패키징 솔루션으로 고객사에 제공하고 있다. 파운드리 업체 가운데 가장 폭넓은 패키징 솔루션을 갖췄다.