TSMC가 인공지능(AI) 반도체 칩 주요 공정의 외주 생산을 확대한다. AI 반도체 칩 제조 병목을 해결하기 위한 포석으로 풀이된다. TSMC가 소화했던 물량 다수를 반도체 외주패키징·테스트(OSAT) 기업이 받을 예정으로 대대적인 설비 투자도 이어질 전망이다.
4일 업계에 따르면, TSMC는 AI 반도체 제조 공정인 CoWoS의 CoW(칩 온 웨이퍼) 패키징 물량을 ASE 등 OSAT에 추가 위탁하기로 했다. 이에 맞춰 주요 OSAT 기업이 신규 생산 라인을 구축하기 위한 설비 발주를 추진하고 있다. 국내 소재·부품·장비(소부장) 기업에도 구매주문(PO) 논의를 진행 중인 것으로 전해진다. 구체적인 투자 규모는 알려지지 않았지만, 기존 대비 생산 능력을 대폭 키우려는 것으로 예상된다.
CoWoS는 TSMC의 2.5D 패키징 기술이다. AI 반도체 칩을 만들 때 쓰인다. 그래픽처리장치(GPU) 등 AI용 프로세서(SoC)를 가운데 두고 주변에 고대역폭메모리(HBM)를 배치하는데, 이 둘을 연결하기 위해 인터포저라는 중간 기판을 활용한다.
TSMC는 칩과 인터포저를 붙이는 작업을 CoW, 그 인터포저를 메인 기판(주 기판)에 접합하는 것을 WoS(웨이퍼 온 서브스트레이트)라고 부른다.
TSMC는 지금까지 메인 기판에 접합하는 WoS를 주로 위탁 생산해왔다. ASE·앰코·SPIL 등이 TSMC로부터 기술 라이선스를 받아 생산해왔다. CoW도 일부 외주 생산했으나, 한정된 수량만 위탁한 것으로 알려졌다.
이번에 CoW 외주 생산을 대폭 확대하려는 건 지속적인 AI 반도체 칩 제조 병목 때문으로 풀이된다. 엔비디아를 필두로 글로벌 AI 반도체 칩 개발사(팹리스)뿐만 아니라 AI 데이터센터 사업자도 독자 칩 개발 및 활용에 나서면서 수요가 급증했기 때문이다.
TSMC는 세계 AI 반도체 칩 제조 시장의 약 90%를 차지하는 것으로 추산된다. 수요는 지속 늘어나지만 TSMC 생산 능력만으로는 대응하기 어려워 외주를 늘리려는 것이다.
업계 관계자는 “TSMC가 AI 반도체 칩 제조를 위한 패키징 설비 투자를 계속 해오고 있지만, 여전히 패키징 단에서 병목 현상이 발생한다고 지적받고 있다”며 “이번 외주 확대는 시장 수요가 지속 확대되고 있는 만큼 주요 협력 OSAT와 함께 생산 능력을 키우려는 시도”라고 말했다.
TSMC로부터 CoW 물량을 받은 OSAT가 설비 투자를 늘리면서 후공정 분야 소부장 업계 수혜도 예상된다. 특히 웨이퍼나 인터포저를 자르는 절단과 웨이퍼와 인터포저를 붙이는 접합(본딩) 공정 중심으로 집중 투자가 이뤄질 것으로 관측된다.
복수의 국내 장비 업계 관계자에 따르면 레이저 가공과 본딩 분야에서 CoW용 장비 공급 논의가 진행 중인 것으로 전해진다.
권동준 기자 djkwon@etnews.com
