TSMC, 美 첨단 패키징 선점 속도…삼성전자는 투자 부담 '신중'

테일러 팹 구축·2나노 공정 고도화에 집중…패키징 투자 여력 부족

미국 정부가 자국 내 반도체 공급망 강화 전략에 열을 올리고 있는 가운데 대만 주요 파운드리 TSMC는 현지 최첨단 파운드리 및 패키징 팹 구축에 적극 나서고 있다. 반면 삼성전자 역시 첨단 파운드리 팹을 건설 중이나, 패키징 투자에는 부담을 느끼는 것으로 알려져 향후 두 회사의 행보에 관심이 쏠린다.

29일 업계에 따르면 TSMC는 미국 내 최첨단 패키징 생산능력 확보를 위한 설비투자에 적극적으로 나서고 있다.

TSMC 본사(사진=TSMC)

TSMC, 美 첨단 패키징 팹 2곳 신설…글로벌 빅테크 대응 준비

앞서 TSMC는 지난 3월 미국 내 첨단 반도체 설비투자에 1천억 달러(한화 약 138조원)의 신규 투자 프로젝트를 발표한 바 있다. 구체적으로 신규 파운드리 팹 3곳, 첨단 패키징 팹 2곳, 대규모 R&D(연구개발) 팹 등이 건설될 계획이다.

이 중 TSMC의 첨단 패키징 팹 2곳은 모두 애리조나주에 부지를 조성할 것으로 알려졌다. 명칭은 AP1·AP2로, 내년 하반기부터 착공에 돌입해 오는 2028년 양산이 시작될 전망이다.

대만 현지 언론에 따르면 AP1은 SoIC(system-on-Integrated-Chips)를 주력으로 양산한다. SoIC는 각 칩을 수직으로 적층하는 3D 패키징의 일종으로, 기존 칩 연결에 필요한 작은 돌기인 범프(Bump)를 쓰지 않는다. 덕분에 칩 간 간격을 줄여, 데이터 송수신 속도 및 전력효율성이 대폭 개선된다.

AP2는 CoPoS(Chip-on-Panel-on-Substrate) 기술을 주력으로 담당할 예정이다. CoPoS는 칩과 기판 사이에 얇은 막을 삽입하는 2.5D 패키징을 바탕으로 한다. 기존 2.5D 패키징은 원형 모양의 웨이퍼에서 진행됐으나, CoPoS는 이를 직사각형 패널 상에서 수행한다. 패널의 면적이 웨이퍼 보다 넓고, 인터포저를 더 효율적으로 배치할 수 있어 생산성 향상 및 대면적 칩 제조에 유리하다.

이처럼 TSMC가 미국 내 최첨단 반도체 패키징 생산능력을 확보하려는 배경에는 공급망 문제가 영향을 미치고 있다는 평가다. 최근 미국 정부는 자국 내 반도체 산업 강화를 위해 보조금 지급, 관세 압박 등 다양한 전략을 펼치고 있다. 이에 글로벌 빅테크 기업들은 자사 칩의 양산 및 패키징을 미국 내에서 진행하는 구조를 선호하고 있다.

건설 중인 삼성전자 테일러 신규 파운드리 팹 전경(사진=삼성전자)

삼성전자, 2나노 양산에 역량 집중…첨단 패키징 투자에 부담

삼성전자 파운드리 역시 대형 고객사 확보를 위해서는 미국 내 최첨단 패키징 생산능력을 미리 갖춰야 할 것으로 관측된다.

다만 삼성전자는 이러한 투자에 부담을 느끼고 있는 것으로 알려졌다. 확실한 수요가 담보되지 않은 상황에서 선제적으로 투자를 확대하기 어렵고, 최첨단 파운드리 공정 개발 및 미국 내 신규 팹 구축에 이미 상당한 자원을 투자하고 있어서다.

현재 삼성전자는 총 370억 달러를 들여 미국 텍사스주에 2나노미터(nm) 등 최첨단 파운드리 팹을 구축하고 있다. 해당 팹은 올 연말부터 양산라인을 구축할 계획으로, 추후 지난달 약 22조원의 반도체 위탁생산 계약을 맺은 테슬라의 첨단 반도체 'AI6'를 양산하는 것이 목표다.

AI6는 플립칩 본딩(칩 패드 위에 범프를 형성해 칩과 기판을 연결하는 기술) 등 기존 레거시 패키징 기술이 쓰인다. 다수의 AI6 칩을 대형 모듈로 제조하는 데에는 최첨단 패키징이 필요하지만, 현재 해당 영역은 인텔의 수주가 유력하다. 때문에 삼성전자 입장에서는 당장 미국에 최첨단 패키징 생산능력을 확보할 요인이 부족한 상황이다.

반도체 업계 관계자는 "삼성전자가 테슬라 2나노 칩을 성공적으로 양산하는 데만 해도 많은 과제를 떠안고 있고, 실패 시 되돌아올 리스크가 매우 크다"며 "이러한 상황에서 최첨단 패키징 분야까지 막대한 자원을 투자하기에는 여러 측면에서 무리가 있을 것"이라고 설명했다.