AI·HBM 수요에 첨단 패키징 생산능력 40% 급성장 전망...TSMC '방긋'

글로벌 CSP 고성능 서버 구축에 대규모 투자...TSMC 중심 성장세 예상

최근 AI 산업의 급격한 발달이 AI칩, HBM(고대역폭메모리) 등 고성능 반도체의 수요를 촉진하고 있다. 이에 최첨단 패키징 생산능력도 대만 TSMC를 중심으로 급격한 성장세를 이룰 것이라는 분석이 나왔다. 

22일 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 첨단 패키징 생산능력은 TSMC 주도로 내년까지 30~40%가량 성장할 것으로 전망된다.

TSMC 팹(사진=TSMC)

현재 첨단 패키징 수요를 견인하는 가장 큰 요소는 '챗GPT'와 같은 AI 기반의 서비스다. 해당 서비스를 구현하기 위해서는 대규모의 데이터를 빠르고 효율적으로 처리하는 AI 연산이 필요하다. 이에 마이크로소프트, 구글, AWS(아마존웹서비스) 등 글로벌 CSP(클라우드 서비스 제공업체)들은 고성능 서버 구축에 막대한 투자를 단행하고 있다.

고성능 서버의 핵심 요소는 엔비디아의 'A100'·'H100', AMD의 'Ml300'과 같은 AI 반도체로, 이들 칩에는 차세대 메모리반도체인 HBM이 함께 탑재된다.

HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 쌓아 데이터 처리 속도를 높인 기술이다. 일반 D램에 비해 성능이 훨씬 뛰어나지만, 동시에 기술적 난이도가 높아 첨단 패키징 기술이 뒷받침되어야 한다.

트렌드포스는 "글로벌 서버 업체들의 적극적인 투자는 AI 반도체, HBM 수요만이 아니라 첨단 패키징의 생산능력을 성장시킬 것"이라며 "주요 AI 반도체 제품에 탑재된 HBM의 총 용량이 올해에는 전년 대비 약 60% 증가하고, 내년에도 30% 이상 늘어날 것"이라고 설명했다.

AI 반도체 및 HBM을 구현하기 위한 첨단 패키징 기술은 대만의 주요 파운드리인 TSMC가 가장 앞서 있는 것으로 평가받는다. TSMC는 자체 개발한 'CoWoS(칩 온 웨이퍼 온 서브브스트레이트)' 기술로 엔비디아, AMD 등 거대 팹리스의 핵심 제품을 생산하고 있다. CoWoS는 칩과 기판 사이에 인터포저라는 얇은 막을 삽입해, 패키징 면적을 줄이고 칩 간 연결성을 높인다.

트렌드포스는 "TSMC의 첨단 패키징 생산능력은 AI 반도체 수요 증가에 따라 계속 상승 압박을 받게 될 것"이라며 "이 수요가 향후에도 견고하게 유지되면 삼성전자, 앰코 등도 대안점으로 부각될 가능성이 있다"고 밝혔다.

실제로 TSMC는 최근 대만 주난 지역의 신규 패키징 공장 'AP6'를 정식으로 개장하는 등 패키징 생산능력 확장에 적극 나서고 있다. TSMC에 따르면 AP6는 연간 100만개 이상의 12인치 웨이퍼에 해당하는 첨단 패키징 공정을 양산할 수 있다.

또 다른 주요 반도체 업체들도 첨단 패키징에 대한 투자 로드맵을 밝힌 바 있다. 인텔은 지난 16일 폴란드에 46억달러를 들여 신규 패키징 공장을 짓기로 했다. OSAT 업계의 선두업체인 앰코는 베트남에 WLP(웨이퍼레벨패키지), SiP(시스템인패키지) 등 첨단 패키징 생산라인을 짓기 위해 총 16억 달러를 투입할 예정이다.