"TSMC, 2028년까지 AI칩 패키징 독주"

트렌드포스 전망..."빅테크, 비용 부담에 대안 모색"

TSMC의 2.D 패키징 기술 'CoWoS-L'이 최소 2028년까지 인공지능(AI) 칩 패키징 시장 주류 자리를 지킬 것이라는 전망이 나왔다. 주요 그래픽처리장치(GPU) 업체와 하이퍼스케일러의 고성능 AI 칩 개발 경쟁으로 기판 대면적화가 2.5D 패키징 기술 핵심 과제로 떠올랐기 때문이다. 인텔의 차세대 패키징 솔루션 'EMIB-T'가 대항마지만, 기술 성숙도와 수율에서는 아직 TSMC를 쫓아가지 못하고 있다는 분석이다. 

시장조사업체 트렌드포스는 18일(현지시간) 첨단 반도체 패키징 시장 보고서에서 폭발적인 AI 인프라 수요로 초대형 패키징 기술 경쟁이 격화하고 있다고 밝혔다. 

TSMC CoWos와 인텔 EMIB 비교 표.(사진=트렌드포스)

2026년 엔비디아의 고성능 GPU 출하량은 전년비 약 30% 증가할 것으로 예상된다. AMD도 올해 하반기부터 차세대 가속기 'MI400·MI450' 시리즈를 본격 공급하며 패키징 수요를 끌어올리고 있다. 

주문형 반도체(ASIC)를 개발하는 빅테크 진영 확장세도 뚜렷하다. 구글은 TPU v7을 앞세워 2026년 자체 칩 출하량과 성장률 1위를 차지할 것으로 예상된다. AWS 역시 올해 하반기부터 시스템을 '트레이니움 v3(Trainium v3)'로 전환하고 있다. 마이크로소프트(MS)와 메타는 상대적으로 GPU 서버 의존도가 높지만, 자체 칩 전환 비중을 점차 늘려가는 추세다. 

그동안 AI 서버 칩은 실리콘 인터포저를 활용해 고대역폭메모리(HBM)과 컴퓨트 다이를 연결하는 TSMC의 'CoWoS-S' 패키징을 주로 채택해 왔다. 그러나 단일 칩 크기가 커지고 HBM 탑재량이 급증하면서 실리콘 인터포저의 물리적 한계에 부딪혔다. 

이에 고속 실리콘 브리지 다이를 내장해 확장성을 높인 'CoWoS-L'로 세대교체가 필수 수순으로 자리 잡았다. 현재 엔비디아와 AMD의 최신 가속기, 메타의 'MTIA 400'이 CoWoS-L을 채택했다. AWS와 MS도 2027년 CoWoS-L 도입을 앞두고 있다.

문제는 패키지 대형화에 따른 CoWoS-L의 가파른 비용 상승과 만성적인 TSMC의 생산능력(캐파) 병목 현상이다. 이에 주요 빅테크는 대형 인터포저 의존도를 낮추고자 비용 경쟁력이 높은 인텔 EMIB 기술로 눈을 돌리고 있다. 인텔은 배선밀도 한계를 극복하기 위해 실리콘관통전극(TSV)을 결합한 차세대 'EMIB-T'를 개발했다. 구글이 2027년 EMIB-T 도입을 검토 중이고 AWS도 기술 검증 테스트 중이다. 

트렌드포스는 "인텔 EMIB-T가 TSMC CoWoS-L의 직접적인 대체 솔루션으로 부상하며 반사이익을 노리고 있으나, 검증된 양산 수율과 공정 안정성을 앞세운 TSMC CoWoS-L의 시장 지배력은 2028년까지 굳건히 유지될 것"이라고 예상했다.