AI 칩 아래에서 불거진 공급 부족
첨단 칩 기판 제조에 필요한 일부 장비는 납품까지 30개월이 걸리고, 특정 핵심 소재는 2027년 수요 대비 공급이 약 20% 부족할 수 있다고 유니마이크론의 S.C. 치엔 회장이 2026년 10월 20일 TPCA 쇼에서 경고했다. 그의 발언은 인공지능 인프라 구축 경쟁이 프로세서와 메모리를 넘어 그 아래에 놓이는 정교한 배선 기반으로 확산되는 이유를 보여준다.
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엔비디아는 생산능력 예약 계약을 통해 대만 유니마이크론의 기판 생산 확대를 지원하고 있다. 추가 생산은 2027년 2분기에 시작될 예정이며, 2028년 중반께 계획된 생산능력에 도달할 전망이다. 엔비디아는 일본 이비덴, 한국 삼성전기와도 협력해 3년 안에 자사 제품에 공급되는 기판 생산능력을 현재의 2.5배로 늘리는 것을 목표로 하고 있다.
ABF 기판은 프로세서의 미세한 전기 접점을 아래쪽의 훨씬 큰 회로 기판에 연결한다. 대형 AI 칩에는 배선층이 더 많은 대형 기판이 필요하다. 따라서 제조업체가 출하 칩 수를 늘리기 전부터 패키지 하나당 더 많은 공장 가동 시간과 소재가 들어간다.
JP모건은 2026년부터 2028년까지 ABF 수요가 연간 34%, 39%, 40% 증가할 것으로 전망하는 반면, 생산능력 증가는 약 9~12%에 그칠 것으로 내다봤다. 이에 구매업체들은 장기 계약과 선급금, 신규 공장 지원에 나서고 있다. 소재를 확보하고 까다로운 제품을 안정적으로 제조할 수 있는 공급업체는 가격 협상력도 커지고 있다.
가속기마다 더 많은 기판이 필요한 이유
AI 가속기는 하나의 패키지 안에 여러 컴퓨팅 칩과 고대역폭 메모리(HBM) 스택을 결합하는 추세다. 기판은 이처럼 커진 조립체 전체에 전기 신호를 전달하고 전력을 분배해야 한다. 도시가 커질수록 더 넓은 땅과 더 많은 층이 필요한 도로망에 비유할 수 있다.
110×110밀리미터 기판의 면적은 55×55밀리미터 기판의 네 배다. 각각 1만2,100제곱밀리미터와 3,025제곱밀리미터다. 배선층이 늘어나면 제조 부담은 더 커진다. 생산업체는 절연 필름을 반복해서 입히고 미세한 연결부를 형성한 뒤 구리 배선을 만들어야 하며, 이때 각 층의 정렬 상태를 유지해야 한다.
JP모건의 추정치는 이런 요인들이 복합적으로 미치는 영향을 보여준다. 엔비디아의 호퍼 세대는 12개 층에 걸쳐 기판 면적 3,190제곱밀리미터를 사용한다. 이후 세대인 파인먼의 경우 JP모건 모델상 24개 층에 약 1만8,000제곱밀리미터에 이른다. 면적에 층수를 곱하면 호퍼는 3만8,280제곱밀리미터, 파인먼은 43만2,000제곱밀리미터로, 이 가공 작업량 지표가 약 11.3배 늘어난다.
이비덴의 로드맵도 꾸준한 대형화를 보여준다. 2026년에는 90×90밀리미터, 2028년에는 110×110밀리미터, 2030년부터는 130×130밀리미터 이상의 기판을 목표로 한다. 이는 개발 목표이며, 상업 생산은 제조 진척도와 고객 승인을 거쳐야 가능하다.
공급 부족은 얼마나 커질 수 있나
JP모건은 제조 복잡성을 반영한 모델을 바탕으로 세계 ABF 수요가 2025년 11조3,080억 제곱밀리미터에서 2028년 29조5,650억 제곱밀리미터로 늘어날 것으로 추정한다. 2025년 수준의 약 2.6배에 해당한다.
JP모건은 가동률이 2027년 100%를 넘고 2028년에는 130%에 가까워질 것으로 전망한다. 실제로 예상 가동률 130%는 고객이 공급 가능한 100단위당 약 130단위의 생산을 원한다는 뜻이다. 공장은 주문을 모두 처리하지 못해 구매업체들이 납기를 감수하거나 다른 공급업체를 찾거나 생산 계획을 바꿔야 할 수 있다.
다른 전망에서는 ABF 공급 부족률이 2026년 하반기 약 10%, 2027년 21%, 2028년 40% 이상으로 제시된다. 골드만삭스는 2027년과 2028년 부족률을 각각 34%, 51%로 추산한다. 수요 가정과 부족분 산정 방식은 서로 다르지만, 계획된 증설이 늘어나는 수요를 따라잡지 못하고 있다는 점은 공통된 결론이다.
AI 서버와 고속 스위치가 변화의 상당 부분을 차지한다. JP모건은 세계 ABF 수요에서 이들이 차지하는 비중이 2024년 26%에서 2028년 73%로 커질 것으로 전망한다. 기존 서버 수요는 더 느리게 늘고, 소비자 전자제품 수요는 2024년 수준을 밑돌 것으로 예상된다.
장비를 갖춘 공장도 소재 부족에 발목 잡힐 수 있다
아지노모토는 세계 ABF 절연 필름 공급량의 95% 이상을 담당하는 것으로 추정된다. 기판 제조업체들은 구리 배선층 사이에 이 필름을 적용한다. 따라서 경쟁 관계에 있는 여러 공급업체가 공통으로 사용하는 핵심 투입재다.
아지노모토의 필름 생산은 2026년 2분기 월 약 200만 제곱미터로 완전 가동 상태였다. 회사는 5월 고객들에게 3분기부터 약 30% 가격 인상을 적용한다고 통보했다. 중국향 출하량도 30% 줄었다고 전해져, 이미 공급처가 집중된 공급망에 지역적 제약이 더해졌다.
열팽창계수가 낮은 유리섬유 직물도 또 다른 병목이다. 열팽창계수는 가열될 때 소재가 얼마나 팽창하는지를 나타낸다. 팽창이 적은 소재는 프로세서가 가열되고 식는 동안 대형 기판이 평탄한 상태를 유지하도록 돕는다.
JP모건은 유니마이크론이 일본 생산업체 닛토보의 T글라스 배정 물량 가운데 35~40%를, 이비덴은 30~35%를 받는 것으로 추정한다. 소규모 공급업체들이 합쳐서 받는 비중은 25~33%로 추산된다. 이런 배정 물량은 공장 공간과 설치 장비를 갖춘 기업이라도 첨단 제품을 얼마나 생산할 수 있는지 좌우할 수 있다.
치엔 회장이 2027년 특정 핵심 소재의 공급 부족률을 20%로 전망한 데에는 저팽창 유리섬유 직물과 동박적층판, ABF 투입재가 포함된다. 대만인쇄회로협회(TPCA)도 저팽창 유리섬유 직물의 제한된 공급을 제약 요인으로 꼽았다. 신규 소재 공장이 생산을 시작하고 생산량을 늘리기까지 시간이 걸리기 때문이다.
장비 납기가 증설 일정을 늦춘다
유니마이크론 회장은 장비의 80% 이상에서 납기가 길어졌고, 약 5분의 1은 이전보다 두 배가량 오래 걸린다고 밝혔다. 일부 핵심 장비는 최대 30개월을 기다려야 한다.
따라서 공장 건물은 증설의 한 단계일 뿐이다. 제조업체에는 장비와 소재, 숙련된 직원, 고객 인증도 필요하다. 고객 인증은 생산라인이 고객의 전기적·기계적·신뢰성 요건을 충족하는 기판을 반복해서 생산할 수 있음을 입증하는 과정이다.
JP모건의 장비 분석에서도 비슷한 지연이 나타난다. 미세 배선 패턴을 형성하는 기판 노광 장비 주문은 부진했던 2025년 이후 2026년부터 회복될 전망이다. 회복기에 주문한 장비가 인증을 거쳐 상업 생산에 기여하는 시점은 2027년 이후로 예상된다.
유니마이크론은 이런 일정을 더 일찍 조율하려고 노력해 왔다. 치엔 회장은 2025년 초부터 회사 팀이 공급업체와 증설 계획을 공유하기 시작했으며, 때로는 고객사와 그 고객사까지 함께했다고 말했다. 10차례가 넘는 협의를 통해 공급업체들이 미래 수요를 파악했고, 일부는 2026년부터 공급량을 늘리기 시작했다.
생산 물량 확보에 나선 고객사들
엔비디아와 AMD, 클라우드 서비스 제공업체들은 2028년까지 이어지는 계약을 추진하고 있다. 일부 고객은 공급업체에 2029년과 2030년 생산능력 계획도 요구한다. 협력 방식에는 장비 대금 선지급, 제조업체에 장비 제공, 공장 건설비 분담 등이 포함될 수 있다.
생산능력 예약료는 신규 생산이 시작되기 전에 공급업체에 자금을 지원한다. 그 대신 구매업체는 향후 생산 물량에 대한 합의된 공급권을 확보한다. 업계의 이전 투자 확대가 2023~2025년 가격 약세로 이어진 뒤, 이 방식은 제조업체가 막대한 비용이 드는 증설에 나설 수 있도록 돕는다.
업계 추산에 따르면 인텔과 엔비디아, AMD와 관련된 기판 공급 약정은 약 50억 달러, 즉 162억9,000만 대만달러 규모다. 인텔이 약 30억 달러, 엔비디아와 AMD가 각각 약 10억 달러를 차지하는 것으로 추정된다. 이 추산에 언급된 기업들은 개별 고객 계약에 대한 논평을 거부했으며, 정확한 예치금과 계약 조건은 공개되지 않았다.
인텔 최고경영자(CEO) 립부 탄은 여러 고객사가 기판과 생산능력을 확보하기 위해 선급금을 냈다고 밝혔다. 킨서스는 3~5년간 유효한 공급 계약을 체결했다고 밝혔지만, 현재 계약이 차지하는 사업 비중은 비교적 작다. 회사는 기존 공장의 생산능력을 단순히 예약하는 것보다 고객이 증설 자금을 지원하기를 바라고 있다.
수십억 달러 규모의 신규 투자가 향하는 곳
유니마이크론의 연간 자본지출 예산은 197억 대만달러의 추가 배정에 따라 340억 대만달러에서 537억 대만달러로 늘었다. 납기가 긴 장비 주문도 176억 대만달러 규모로 추가했다. 이 장비 주문은 별도의 구매 약정으로, 회사의 건설 및 생산 일정과 함께 살펴봐야 한다.
이비덴은 2026~2028회계연도에 5,000억 엔을 투자해 AI 서버용 기판 생산능력을 2024년의 2.8배로 늘릴 계획이다. 삼성전기는 ABF 증설에 12억 달러를 투자하며, 2027년 3분기 양산을 목표로 한다.
삼성전기는 엔비디아와 다년 계약도 체결했다. 한국 세종과 부산의 전용 생산라인에서 2026년부터 공급을 시작할 예정이다. 계약은 컴퓨팅 칩셋과 네트워킹 스위치를 모두 포함한다. 양사는 투자액이나 비용 분담 방식은 공개하지 않았다.
킨서스는 생산능력 및 장비 확대를 위해 235억 대만달러를 승인했다. 여기에는 2026년 지출 예정액 80억 대만달러가 포함되며, 이 가운데 60억 대만달러는 ABF에 배정된다. 이후 별도의 196억 대만달러 규모 프로젝트 예산도 추가했다. 난야 PCB는 대형 다층 기판 생산을 위한 468억 대만달러 규모 공장을 계획하고 있다.
킨서스는 분기별 ABF 생산능력을 약 4,000만 개에서 2029년까지 8,000만 개로 두 배 늘리는 것을 목표로 한다. 이 계획에 쓸 부지는 확보했지만 추가 증설에는 다른 부지가 더 필요하다고 회사는 밝혔다. 진딩의 자회사 리딩 인터커넥트는 2030년 전까지 선전 공장 건물 수를 7개 이상으로 늘릴 계획이다.
장비 증설만큼 수율 개선도 중요하다
대형 기판은 평탄한 상태를 유지하기가 더 어렵다. 구리와 수지, 유리 보강재, 실리콘은 온도 변화에 따라 서로 다른 비율로 팽창한다. 이로 인해 휨이 발생하고 미세 배선층 정렬이 어려워지며, 검사에 합격하는 완제품 비율이 낮아질 수 있다.
수율은 생산품 가운데 검사에 합격하는 비율이다. 수율 60%인 생산라인은 100개를 처리해 60개의 양품을 만든다. 수율을 높이면 새 공장을 통째로 짓지 않고도 사용 가능한 공급량을 늘릴 수 있다. 다만 불량품이 나중에 발생하더라도 장비는 해당 제품을 처리하는 데 시간을 쓴다.
업계 추산에 따르면 인텔의 EMIB 패키징에 사용되는 기판 수율은 약 45%다. 공급업체들은 2026년 4분기 50%, 2027년 1분기 60%를 목표로 하고 있다. EMIB는 패키지 안에서 칩을 연결하기 위해 작은 실리콘 브리지를 사용하므로 기판 제조에 까다로운 요건이 따른다.
치엔 회장은 AI 칩의 전류 소모량이 1,000암페어를 넘는다는 점도 지적했다. 전기적 잡음을 억제하고 신호 품질을 유지하며 열을 관리하면서 이처럼 큰 전류를 공급하려면 공급업체가 시스템 설계 초기부터 참여해야 한다. 유니마이크론과 난야 PCB, 킨서스는 더 크고 복잡한 제품을 개발 중이며, 진딩은 AI 서버용 첨단 기판과 상호연결 기술 역량을 확대하고 있다.
유리와 세라믹은 장기 대안
유리 코어와 세라믹 인터포저는 매우 큰 패키지의 치수 안정성과 열 관련 문제를 해결하기 위해 개발되고 있다. 코어는 기판을 지지하고, 인터포저는 칩 사이에 고밀도 연결을 제공한다. 두 부품은 패키지 안에서 서로 다른 위치를 차지하며 제조 공정도 다르다.
유니마이크론은 첨단 패키징 기판과 함께 유리 및 세라믹 코어 기술을 추진하고 있다. 난야 PCB는 유리 기판을 시험하고 섭씨 1도당 300만분의 3 미만의 열팽창계수를 지닌 코어 소재를 개발 중이다. 킨서스는 패키징 파트너들과 유리 및 세라믹 공정 개발에 참여하고 있다.
유리섬유 강화 유기 기판에는 이미 유리섬유 직물이 들어간다. 유리 코어는 중앙 지지 구조를 유리로 대체하는 방식으로, 유리를 관통하는 연결부를 만들고 제조 결함을 제어할 새로운 방법이 필요하다. 공급업체들은 자동화된 배선 설계와 제조하기 어려운 레이아웃을 엔지니어가 피하도록 돕는 설계 규칙도 활용하고 있다.
개발 일정은 당장의 공급 부족 시기를 넘어선다. TSMC의 패널형 패키징 방식인 CoPoS는 2027년 시험 생산, 2028년 하반기 양산을 목표로 한다. 유리 코어 기술의 상업적 규모 생산은 2030년 이후로 예상된다. 따라서 2028년까지 증설 부담의 상당 부분은 기존 유기 ABF 생산이 맡게 된다.
주목해야 할 일정과 시장 규모
대만인쇄회로협회와 산업기술연구원(ITRI)은 세계 기판 생산액이 2025년 147억5,000만 달러로 전년 대비 18.5% 증가하고, 2026년에는 195억1,000만 달러로 32.3% 늘어날 것으로 추정한다. 이는 더 넓은 기판 시장 전체에서 1년 사이 47억6,000만 달러가 증가한다는 의미다.
다음 주요 일정은 투자가 언제부터 공급 압박을 완화하고, 제품 복잡성이 언제 다시 부담을 키울지 보여준다:
- 2026년 4분기: 공급업체들은 EMIB 기판 수율 약 50%를 목표로 한다.
- 2027년 1분기: EMIB 기판 수율 목표가 약 60%로 높아진다.
- 2027년 2분기: 엔비디아의 생산능력 예약 지원을 받은 유니마이크론의 추가 생산이 가동되기 시작할 전망이다.
- 2027년 3분기: 삼성전기는 ABF 증설분의 양산을 목표로 한다.
- 2028년 중반: 유니마이크론의 예약 생산능력 확대가 계획된 최대치에 도달할 전망이다.
- 2029년: 킨서스는 분기별 ABF 생산능력 8,000만 개를 목표로 한다.
JP모건은 차세대 가속기 기판의 평균판매가격이 50% 넘게 프리미엄을 받을 수 있다고 추정한다. 다만 소재비 상승과 생산 난도가 인상분의 일부를 상쇄할 전망이다. 안정적인 소재 배정과 높은 수율, 고객 인증을 마친 생산 물량을 갖춘 공급업체가 공급 부족을 더 높은 수익으로 연결하기에 유리하다.
칩 제조업체와 데이터센터 운영업체 입장에서는 구매를 앞당기고 제조 계획에 더 긴밀히 관여해야 한다는 변화가 실질적으로 나타난다. 프로세서 출시를 위해 수년 전에 기판을 확보하고, 소재와 장비, 생산 일정이 함께 맞물리도록 하는 일이 점점 중요해지고 있다.
핵심 내용
- AI 패키지에 칩당 더 넓은 기판 면적과 더 많은 배선층이 들어가면서, 단순한 칩 수 증가만으로 예상되는 수준보다 공장 작업량이 빠르게 늘고 있다.
- JP모건은 2026~2028년 ABF 수요가 연간 34~40% 증가하는 반면 생산능력은 약 9~12% 늘어날 것으로 전망한다.
- 일부 장비는 납기까지 30개월이 걸리고, 특정 핵심 소재는 2027년 공급 부족률이 20%에 이를 수 있다.
- 엔비디아를 비롯한 구매업체들은 향후 생산 물량을 확보하기 위해 예약 계약과 장기 계약, 선급금을 활용하고 있다.
- 주요 생산능력 증설은 2027년과 2028년에 예정돼 있지만, 실제 공급량은 소재 확보와 수율, 고객 인증에 달려 있다.
- 유리 및 세라믹 기술이 발전하고 있지만, 현재 증설의 중심에는 유기 ABF 기판이 있다.
