AI 패키징 병목에 흔들리는 TSMC…엔비디아, 인텔로 25% 분산 검토

TSMC 첨단 패키징 공정인 코오스(CoWoS) 병목 현상이 인공지능(AI) 반도체 공급망 재편을 촉발하고 있다. 엔비디아가 차세대 그래픽처리장치(GPU) 일부 물량을 인텔 파운드리로 분산하는 방안을 검토 중인 것으로 전해졌다.

커머셜타임스와 정보기술 매체 위컴즈테크는 지난 7월 12일(현지시각) 엔비디아가 공급망 다변화를 위해 인텔 첨단 패키징 공정 도입을 추진하고 있다고 보도했다.

그동안 업계는 코오스 부족을 TSMC 실적 호재로만 해석했다. 반면 시장 밑바닥에서는 엔비디아가 인텔로 발주를 돌리는 흐름이 구체화하고 있다. 첨단 패키징이 메모리와 파운드리 경쟁의 새 승부처로 부상하면서 삼성전자와 SK하이닉스 후공정 생태계에도 직접 영향을 미칠 전망이다.

Wccftech가 12일 보도한 자료를 보면 엔비디아는 차세대 GPU 물량 가운데 최대 25%를 인텔 공정에 배정하는 방안을 검토 중이다. 커머셜타임스가 최근 분석한 보고서에 따르면 빅테크 기업들의 선점으로 TSMC의 첨단 패키징 리드타임은 6개월 이상으로 장기화했다.
미국 정부가 올해 발표한 보조금 지침을 보면 인텔은 정부 지원을 바탕으로 첨단 패키징 시장 2위 도약을 노리고 있다.


업계와 보도를 종합하면 엔비디아는 코드명 파인만으로 추정되는 차세대 GPU 물량 일부를 인텔 'EMIB' 공정에 배정할 가능성이 있다. TSMC가 대만 신주와 타이난을 포함한 5개 지역에서 패키징 공장을 가동하며 시설 증설을 추진 중이나 밀려드는 고성능컴퓨팅 수요를 감당하지 못한 결과다.

이러한 변화는 일시적 부족이 아니라 구조적 공급 제약으로 인식되면서 가시화했다. 엔비디아와 AMD를 비롯한 빅테크 기업들이 아직 짓지도 않은 TSMC 신규 공장 생산능력까지 선점하자 전략 변화를 선택했다는 분석이 나온다.

TSMC 내부 패키징 생산능력이 한계에 달하면서 일부 공정을 외부 외주반도체패키지테스트(OSAT)로 분산하는 구조 변화도 나타난다. 대만 ASE와 SPIL 등은 TSMC에서 넘쳐나는 초과 물량 주문을 받아 소화하기 시작했다. 다만 대만 OSAT 업체는 초고난도 적층 공정에서 기술적 한계가 있어 완벽한 대체는 어려운 상태다.

기술적으로 인텔 EMIB는 TSMC 코오스의 직접 대체재라기보다 일부 제품군에서 보완재 성격을 띤다. 코오스는 넓은 실리콘 인터포저 위에 칩과 고대역폭메모리(HBM) 스택을 올리는 방식이어서 12단 이상 대용량 스택 연결에 최적화해 있다. 반면 EMIB는 칩 사이에 미세한 실리콘 브리지를 삽입하는 방식으로, 대면적 인터포저 없이 모듈화와 이종칩 연결에 강점을 보인다.

이러한 구조적 차이는 HBM을 공급하는 한국 반도체 기업들에게 단순한 공급량 증가 이상의 과제를 던진다. HBM 경쟁의 승부처가 칩 내부에서 패키징 인터페이스로 이동하고 있기 때문이다.

기존 HBM은 TSMC 코오스 기준 설계에 최적화해 있었으나, 인텔 EMIB로 물량이 분산되면 새로운 인터페이스와 열설계 대응이 필수적이다. 한국 기업들이 인텔 파운드리와 후공정 공동개발에 나서야 하는 이유다.

나아가 국내 후공정 공급망의 밸류체인 재편으로도 이어진다. 한미반도체를 포함한 핵심 장비사와 후공정 업체들은 기존 대만 중심 생태계를 넘어 인텔 공정에 맞춘 패키징 구조 변경에 대응해야 하는 과제를 맞이했다.


글로벌 시장조사업체와 글로벌 투자은행(IB) 업계는 앞으로의 시장 흐름이 세 가지 경로로 갈릴 수 있다고 분석한다.

이들이 제시한 기준 시나리오는 인텔이 EMIB 양산 수율을 70%대 이상으로 안정화하며 엔비디아 물량을 소화해 시장이 TSMC와 인텔 양강 체제로 연착륙하는 방향이다.

반면 반도체 분석업계가 전망하는 낙관 시나리오는 인텔 가세와 더불어 TSMC 코오스 리드타임이 6개월 이하로 단축되면서 글로벌 AI 칩 공급량이 급증해 국내 메모리 기업들의 HBM 출하량이 폭발적으로 상승하는 경우다.

증권가 전문가들이 우려하는 비관 시나리오는 HBM 공급 대비 패키징 처리량 부족이 지속되거나 인텔의 첨단 패키징 수율 확보가 지연되면서 전반적인 AI 반도체 출하가 둔화하는 상황이다.

앞으로 시장 향방을 가늠하려는 투자자는 ① 인텔 EMIB 공정의 70%대 이상 양산 수율 안정화 속도 ② TSMC 아리조나 공장의 엔지니어 교육과 가동 일정 ③ 삼성전자 자체 어드밴스드 패키징의 대형 고객사 수주 성공 여부를 핵심 지표로 추적해야 한다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com