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TSMC, 파운드리 세계 1위 존재감 보여줘
CSF 2024-03-28
□ 최근 타이완 TSMC가 세계 최대 파운드리(반도체 위탁생산) 업체로서의 존재감을 드러냄.
◦ 일본과 타이완에서 반도체 생산 적극 추진하는 TSMC
- 2024년 3월 18일(현지시각) TSMC는 타이완 자이(嘉義) 과학단지에 CoWoS(Chip on Wafer on Substrate) 공장 2곳을 신설할 계획이며 세부 사항은 오는 4월에 공개할 것이라고 밝혔음. CoWoS는 칩을 서로 쌓음으로써 처리 능력을 제고하며 공간과 전력 소비를 절약하는 TSMC 고유의 첨단 패키징 기술로 알려져 있음.
- TSMC의 CoWoS 공장은 타이완에만 존재함. 다만 인공지능(AI) 산업 발전으로 전세계에서 첨단 반도체 패키징 수요가 급증함에 따라 TSMC는 해외 CoWoS 공장 건설 역시 검토하고 있음.
- 첫 해외대상지로는 반도체 소재 및 장비 분야에서 선두 제조업체를 보유하고 있는 일본이 유력함. TSMC는 지난 2월 일본 구마모토(熊本) 지역에서 반도체 제1공장 개소식을 진행하였으며, 제2공장 건설 가능성 역시 언급한 바 있음.
- 다만 조앤 차우(Joanne Chiao) 트렌드포스(TrendForce) 애널리스트는 “CoWos 고객 대부분이 미국에 있으며 일본 쪽 수요가 어떤지 아직 불분명한 상황에서 TSMC의 일본 CoWos 생산능력은 한정적일 수 있다”라고 지적함.
- 골드만삭스는 “현재 AI 반도체 칩의 공급부족은 엔비디아의 H100 공급부족에 기인하는데, H100은 TSMC의 4나노미터(㎚, 10억분의 1m) 칩에 CoWoS를 적용해 만들어진다”라며 “CoWoS 생산능력 제한이 AI 반도체 칩 공급부족의 중요한 이유가 될 수 있다”라고 분석함.
- 모건스탠리에 따르면 2023년 TSMC의 CoWoS 기반 반도체 칩 생산능력은 월 1만 4,000개였음. 동 기관은 TSMC의 공장 신설이 계획대로 이루어진다면 생산능력이 월 3만 2,000개까지 늘어날 것으로 예상하였으며, 여타 업계 전문가들은 월 4만 개를 초과할 것으로 내다봄.
◦ TSMC의 세계 AI 반도체 칩 시장 점유율이 100%에 근접할 수 있다는 견해도 등장
- 한국 매체 보도에 따르면 AI 산업의 성장으로 애플, 엔비디아, AMD 등 유수의 기업들이 TSMC의 3㎚ 반도체 칩에 러브콜을 보내고 있으며, TSMC의 AI 반도체 칩 생산 점유율은 100%에 육박할 수 있는 것으로 알려짐.
- 본래 TSMC의 3㎚ 반도체 칩 가격은 개당 2만 달러(약 2,699만 원)로 7㎚ 대비 두 배 비싸 2023년의 경우 애플이 독점하다시피 하였음. 다만 AI 산업 열풍으로 2024년 퀄컴, 미디어텍, 인텔, AMD 등도 3㎚ 반도체 칩 기반의 제품을 출시하면서 TSMC에 파운드리 수주를 맡기려는 모양새임.
- 전 세계 AI 반도체 칩 시장의 90%를 차지하고 있는 엔비디아 역시 TSMC에게 3㎚ 반도체 칩 파운드리 수주를 맡기려 했으나, TSMC의 공급 역량 한계로 순위가 밀려 4㎚ 반도체 칩 수주만 가능하다는 이야기도 나옴. 블룸버그통신은 “TSMC의 공급 물량이 무한정 증대될 수 없는 상황에서 반도체 칩 수주 제약은 엔비디아의 AI 반도체 칩 경쟁력에 부정적인 영향을 줄 수도 있다”라고 전함.
- 엔비디아는 애플 다음으로 큰 TSMC의 고객사임. 2023년 매출 가운데 애플 판매가 전체의 25%를, 엔비디아가 11%를 각각 차지했음. 댄 네스테드(Dan Nystedt) 프리랜서 금융 애널리스트는 양사를 포함하여 미디어텍, 퀄컴, 브로드컴, 마벨 테크놀로지 그룹, 소니, AMD 등 10대 고객사 비중이 매출의 91%를 차지한다고 밝힘.
- 한편 타이완 기반의 시장조사업체인 트렌드포스(TrendForce)에 따르면 삼성전자가 GAA(Gate All Around, 트랜지스터에서 채널과 게이트가 4면에서 맞닿게 하는 기술) 채택에 앞장섰음에도, TSMC와 삼성전자 간 세계 파운드리 시장 점유율 격차가 2023년 3/4분기 45.5%포인트에서 4/4분기 49.9%포인트로 벌어진 것으로 나타남.
◦ 엔비디아, 연례 AI 개발 컨퍼런스에서 TSMC, 시놉시스와의 삼각 공조 강화 시사
- 2024년 3월 19일(현지시각) 젠슨 황(Jensen Huang) 엔비디아 CEO는 연례 인공지능 개발 컨퍼런스인 ‘엔비디아 GTC(GPU Technology Conference) 2024’에서 반도체 설계 자동화(EDA) 업체 시놉시스, TSMC와의 협력을 강화함으로써 첨단 반도체 웨이퍼 생산 과정에서 물리적 한계를 뛰어넘는 속도를 낼 것이라고 발표함.
- 엔비디아는 반도체 리소그래피(노광) 속도를 높여주는 자사의 신규 소프트웨어 쿠리소(cuLitho)를 적용한다면 자사의 AI 반도체 칩 H100을 기반으로 한 연산 시스템 350개가 기존 중앙처리장치(CPU) 연산 시스템 4만 개를 대체함으로써 반도체 칩 생산 시간을 단축하고 전력 효율을 개선할 수 있을 것으로 기대함.
- TSMC 측 역시 쿠리소 덕분에 초반 공정 테스트 기준으로 반도체 생산 속도가 45배 빨라졌으며, 전통적인 방식의 공정 테스트를 진행했을 때에는 생산 속도가 60배나 빨라졌다고 전함.
- 또한 쿠리소의 경우, 그래픽처리장치(GPU) 속도 향상뿐만 아니라 생성형 AI 도입에도 신경썼기 때문에 생산 공정·규격 업데이트 및 광학근접효과 보정 시 연산량 급증에 따른 개발 병목 현상과 비용 부담이 줄어들어, 엔지니어링 팀이 2㎚급 이하의 차세대 반도체 칩 연구 개발에 보다 집중할 수 있을 것이라고 덧붙임.
[관련 정보]
[참고 자료]
1. 중스신원왕(中時新聞網), 輝達、台積、新思三強聯手 運算式微影平台投入生, 2024.03.19.
https://www.chinatimes.com/realtimenews/20240319000947-260410?chdtv
2. 정취안스바오왕(证券时报网), 刚刚！台积电，突传重磅！苹果大消息引爆这个板块, 2024.03.18.
https://www.stcn.com/article/detail/1149319.html
3. 중양퉁신서(中央通信社), 蘋果輝達等大廠搶製AI晶片 韓媒估台積電市占近100%, 2024.03.17.
https://www.cna.com.tw/news/afe/202403170210.aspx
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