[실리콘 디코드] 엔비디아, TSMC CoWoS 절반 '싹쓸이'…2027년까지 초격차 물량 확보

TSMC와 ASE, 앰코, UMC 등 비(非)TSMC 진영까지 첨단 패키징 기술인 CoWoS(Chip on Wafer on Substrate) 생산 능력을 대폭 확장하고 있다. 장비 공급업체들에 따르면, 2026년과 2027년 GPU 및 ASIC 고객사들의 수요가 당초 예상을 훨씬 초과할 것으로 관측되면서다.

디지타임스는 10일(현지시각) 첨단 패키징 시장의 폭발적인 성장세를 확인하며, TSMC가 2026년 월간 CoWoS 생산 목표를 재차 상향 조정했다고 밝혔다. 비(非)TSMC 파운드리 및 OSAT 기업들 역시 당초 월 2만6000장 규모였던 예상 생산량을 50% 이상 늘려잡은 것으로 알려졌다.


TSMC의 CoWoS 생산 능력은 엔비디아(Nvidia)가 절반 이상을 예약하며 '블랙홀'처럼 빨아들이고 있다. 엔비디아는 TSMC CoWoS 생산 능력의 절반 이상을 지속적으로 확보하고 있으며, 2026년 연간 약 80만~85만 장의 웨이퍼를 소화할 것으로 예상된다. 2027년에도 엔비디아의 점유율은 이와 비슷한 수준을 유지할 전망이다.
주요 고객사 순위는 엔비디아가 압도적인 1위를 차지하고 있으며, 브로드컴(Broadcom)과 AMD가 각각 2위와 3위를 차지했다. 또한 미디어텍(MediaTek)이 2026년 ASIC 시장에 공식 진입하면서 TSMC의 CoWoS 수요를 더욱 부추기고 있다.


구글 TPU에 대한 관심 증가와 ASIC(주문형 반도체)이 GPU 시장을 잠식할 것이라는 일부 추측에도 불구하고, 업계 전문가들은 엔비디아가 쿠다(CUDA) 생태계를 바탕으로 한 대규모 모델 훈련 시장에서 지배적인 위치를 유지하고 있다는 데 동의한다.

ASIC은 맞춤화, 저전력 소비, 추론 효율성 측면에서 강점을 가지며, 그 개발은 GPU와 경쟁적이라기보다는 상호 보완적인 관계를 형성하고 있다. 젠슨 황 엔비디아 CEO 역시 GPU와 ASIC이 완전히 다른 역할을 수행한다고 강조한 바 있다.


장비 공급업체들은 GPU와 ASIC 수요의 동시 급증으로 TSMC와 비(非)TSMC 진영 모두 2026년 CoWoS 생산 계획을 상향 조정했다고 확인했다.
TSMC는 2026년 말까지 월 약 12만 7000장의 웨이퍼를 처리하는 것을 목표로 하고 있다. 한편, ASE, 앰코 등 비(非)TSMC 업체들은 예상 생산량을 월 2만 6000장에서 4만 장으로 증량했다.

브로드컴은 메타, 구글 TPU 등 고객사들과 협력하며 2026년 CoWoS 웨이퍼 24만 장 이상을 확보했다. 미디어텍은 ASIC 분야 진출을 통해 약 2만 장의 웨이퍼를 예약했으며, AWS와 xAI 칩을 위한 ASIC 생산 능력도 추가되고 있다.


최근 미 정부가 엔비디아의 하이엔드 AI GPU인 H200의 중국 수출을 승인하고, 인텔과 AMD에 대한 규제 완화도 예정되면서 이들 세 거대 기업은 25%의 관세 부과라는 조건에도 불구하고 중국 AI 시장에 재진입하게 되었다.

업계 소식통은 미국의 대중국 정책 변동성 때문에 엔비디아가 현재 주문 계획에서 중국 수요를 제외했다고 추정했다. 만약 H200의 중국 출하가 순조롭게 진행될 경우, 엔비디아의 4나노 공정 및 CoWoS 주문은 향후 1년 내에 상향 조정될 가능성이 있으며, 이는 TSMC와 동맹 파트너들에게 추가적인 호재로 작용할 것이다.


TSMC의 새로운 CoWoS 생산 능력은 주로 대만 남부 과학단지의 구(舊) 이노룩스(Innolux) AP8 팹 개조를 통해 확보되고 있으며, OSAT 공급업체들도 비로소 증설에 동참하고 있다.

TSMC는 차세대 첨단 패키징인 CoPoS(Chip on Panel on Substrate)의 초기 배치에도 착수했다. 자이(嘉義) AP7 복합단지는 총 8개 팹이 계획되어 있으며, 이 중 P4 또는 P5 팹이 CoPoS 생산을 담당할 예정이다. CoPoS는 2026년 중반 가동을 목표로 하며, 2028년 말에는 본격적인 양산에 들어갈 것으로 예상된다.


2027년 이후를 내다보는 TSMC는 더 높은 로직 집적도와 고대역폭 메모리(HBM) 통합 요구를 충족하기 위해 CoWoS 기술을 더욱 발전시킬 계획이다. 여기에는 기존 포토마스크 크기보다 9.5배 더 큰 CoWoS 패키지 생산이 포함되며, 이를 통해 TSMC의 선단 로직 공정을 사용하여 12개 이상의 HBM을 적층 00통합할 수 있게 될 것이다.


TSMC의 CoWoS 증설은 AI 칩 부족의 핵심 원인이 '후공정 병목'에 있다는 사실을 다시 한번 확인시켜 줍니다. 엔비디아가 2027년까지 TSMC 물량의 절반 이상을 선점했다는 것은, AI 인프라 시장에서 TSMC와 엔비디아가 구축한 '초격차 동맹'이 얼마나 강력한 지배력을 갖는지 증명합니다. 특히 H200의 중국 수출 승인은 관세라는 비용을 감수하더라도 엔비디아 진영이 AI 시장에서의 확고한 TCO(총소유비용) 경쟁력을 바탕으로 중국의 기술 자립 시도를 무력화하려는 전략적 움직임으로 해석됩니다. TSMC가 2028년 CoPoS 양산을 통해 패키징 주도권을 더욱 공고히 하려는 움직임은 AI 시대의 승자가 결국 '웨이퍼를 넘어선 패키징 기술'에 달려있음을 보여줍니다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com