AI 수요에 장비 대기 최대 8개월…TSMC CoWoS 가격 최대 20% 인상 가능성

AI 칩 주문에 패키징·장비 공급 부족 심화

2026년 10월 27일자 공급망 관계자들의 설명에 따르면, 인공지능 칩 수요가 생산능력을 압박하면서 TSMC는 CoWoS 첨단 패키징 서비스 가격을 10~20% 인상하는 방안을 검토하고 있다. 장비 납품 기간은 기존 3~6개월에서 6~8개월로 늘어나, 밀려드는 주문을 처리하는 데 필요한 공장 증설이 늦어지고 있다.

압박은 AI 시스템의 학습과 구동에 쓰이는 그래픽 프로세서에 그치지 않는다. 서버 중앙처리장치와 맞춤형 칩도 첨단 패키징을 두고 경쟁하고 있으며, 갈수록 복잡해지는 프로세서는 테스트 장비에서 더 많은 시간이 필요하다. 칩 제조업체들은 조립능력과 이를 확충하는 데 필요한 장비 모두 부족한 상황에 직면했다.

보도에 따르면 TSMC는 이에 대응해 장비 구매 방식을 바꿨다. 공급업체들은 회사가 올해 기존 가격으로 주문하면서도 통상 요구하던 할인이나 같은 가격에 추가 기능을 제공하라는 요청을 하지 않았다고 전했다. 장비 업체들에 따르면 고객에게는 더 저렴한 가격을 협상하는 것보다 납품 일정을 확보하는 일이 중요해졌다.

패키징 가격 인상안은 아직 공급망에서 예상하는 수준이며, 확정된 시행일이나 고객별 상세 가격표는 없다. 향후 생산능력과 관련해 거론되는 수치도 회사가 단일하게 발표한 확약이 아니라 애널리스트들의 전망이다.

핵심 문제는 AI 수요가 생산라인을 구축하고 인증하는 속도보다 빠르게 늘어날 수 있다는 점이다. 업계 관계자들은 신규 첨단 패키징 공장이 착공부터 가장 느린 공정 장비까지 완전 가동하는 데 약 3년이 걸릴 수 있다고 추산한다. 장비를 더 많이 주문하는 것은 그 과정의 시작일 뿐이다.

패키징이 병목으로 떠오른 이유

CoWoS는 Chip-on-Wafer-on-Substrate의 약자다. 연산 칩과 메모리를 촘촘하게 연결된 조립체로 통합해 대량의 정보가 빠르게 오갈 수 있게 한다. 고성능 AI 프로세서에서는 이러한 연결이 완제품의 작동 방식에서 중요한 역할을 한다.

현대 AI 패키지에는 계산을 수행하는 개별 실리콘 조각인 연산 다이 여러 개와 고대역폭 메모리(HBM)가 점점 더 많이 들어간다. HBM은 데이터를 빠르게 공급해 프로세서가 대기하는 시간은 줄이고 계산하는 시간은 늘려준다.

부품이 늘어나면 패키지가 커지고 제조 공정도 복잡해진다. 장비 공급업체들은 조립체가 커질수록 기계가 시간당 처리하는 제품 수가 줄 수 있다고 말한다. 따라서 고객이 더 큰 설계로 전환하면 공장은 기존 출하량을 유지하는 데만도 장비를 추가로 도입해야 할 수 있다.

수요는 제품군 전반으로 확산되고 있다. 그래픽처리장치(GPU)가 여전히 AI 컴퓨팅의 중심이지만, 서버 CPU와 주문형 반도체(ASIC)도 주문을 늘리고 있다. ASIC은 폭넓은 용도가 아니라 특정 작업을 위해 설계된 칩이다. 이들 제품이 늘면서 같은 전문 패키징 자원을 이용하려는 고객층도 확대되고 있다.

프로세서 복잡해지며 테스트 시간도 증가

보도에서 인용한 노무라증권 추산에 따르면 NVIDIA Blackwell 칩의 최종 테스트 시간은 이전 세대인 Hopper보다 약 4배 길다. Rubin은 Hopper보다 약 7배 긴 시간이 필요할 수 있다. 이 추산은 조립과 더불어 테스트 능력도 별도의 병목으로 떠오르는 이유를 보여준다.

테스트는 완성된 칩이 고객에게 전달되기 전에 의도대로 작동하는지 확인하는 절차다. 각 제품이 테스터를 더 오래 점유하면 제조업체가 공정을 바꾸거나 능력을 증설하지 않는 한 같은 장비로 하루에 처리할 수 있는 제품 수가 줄어든다.

이에 따라 패키징 업체들은 조립과 테스트 투자를 함께 조율해야 한다. 한 단계의 생산량을 늘려도 다음 단계의 장비가 따라가지 못하면 그곳에 대기 물량이 쌓일 수 있다.

고객을 위해 칩을 제조하는 파운드리와 외주 반도체 조립·테스트 업체(OSAT) 모두 이런 압박을 받고 있다. 업계 관계자들은 테스트 주기 장기화가 업체들이 패키징 가격을 10~20% 조정하는 방안을 검토하는 이유 중 하나라고 전했다.

할인보다 납품 일정 확보가 우선

장비 공급업체들은 TSMC와의 협상 방식이 크게 달라졌다고 전했다. 이전 연례 구매 협상에서 회사는 통상 가격 인하나 추가 비용 없는 기능 추가를 요구했다. 하지만 공급업체들에 따르면 올해는 추가 기능을 요구하지 않고 기존 가격을 받아들였다.

공급업체 입장에서는 할인이나 추가 엔지니어링 작업 비용을 떠안아야 하는 부담이 줄어든다. 주문의 이익을 유지하는 데 도움이 될 수 있지만, 장비 생산과 납품은 여전히 부품 공급과 가공능력에 달려 있다.

장비 납품 기간은 기존 3~6개월에서 6~8개월로 늘어났다. 최장 대기 기간은 2개월 증가했고, 가장 짧은 안내 기간은 3개월에서 6개월로 두 배가 됐다. 이 기간은 생산 장비에 관한 것이다. 일부 패키징 서비스의 납기도 길어졌지만, 이에 상응하는 구체적인 기간은 제시되지 않았다.

업계 관계자들에 따르면 상류 부품 공급업체와 가공업체도 생산능력을 거의 한계까지 가동하고 있다. 장비 제조업체가 주문을 받으면 이들 업체의 납품 일정에 맞춰 생산 계획을 세워야 한다. 고객이 요구 가격을 지불할 의사가 있으면 대기 순서를 확보할 수는 있지만, 장비를 조립하고 가동 준비를 마쳐야 한다.

공장 완공 뒤에도 생산까지 시간 필요

첨단 패키징 공장에서는 정밀한 공정이 차례로 이뤄져야 한다. 업계 관계자들은 노광, 현상, 다이 본딩을 생산량을 제한할 수 있는 공정으로 꼽는다. 노광과 현상은 미세 패턴을 만드는 데 쓰이며, 다이 본딩은 개별 칩을 배치하고 접합하는 공정이다.

생산라인의 처리 속도는 가장 느린 공정 단계에 좌우된다. 한 장비의 성능을 높이면 병목이 다른 단계로 옮겨갈 수 있어 증설에는 특정 유형의 장비 한 가지만 추가하는 것 이상의 조치가 필요하다.

장비는 설치 후에도 조정과 검증이 필요하다. 엔지니어들은 요구사항을 충족하는 패키지를 반복적으로 생산할 수 있도록 설정값을 확립해야 한다. 수율은 전체 생산량 중 기준을 충족하는 제품의 비율을 뜻한다. 따라서 장비가 들어선 건물이 목표로 하는 안정적인 생산량에 도달하기까지 수개월 또는 그 이상이 걸릴 수 있다.

착공부터 주요 병목 공정 장비의 완전 가동까지 약 3년이 걸린다는 업계 추산은 공장 건설 발표와 즉각적인 공급 개선 사이에 큰 시차가 생기는 이유를 설명한다. 한편 최대 8개월에 이르는 장비 대기 기간은 기존 시설에 생산 장비를 얼마나 빨리 추가할 수 있는지도 제한한다.

생산능력 전망은 상향세지만 규모는 엇갈려

10월 27일자 보도와 함께 제시된 애널리스트 추산에 따르면 TSMC의 CoWoS 생산능력은 2026년 월 13만 장을 넘어설 것으로 보이며, 2027년 목표는 월 20만 장이다. 다른 기관들은 2026년 말 생산능력을 월 11만5,000~14만 장, 2027년에는 약 17만 장으로 추산한다.

골드만삭스는 연간 생산능력을 2026년 127만5,000장, 2027년 273만 장, 2028년 348만 장으로 전망한다. 이를 12로 나누면 월평균은 각각 약 10만6,250장, 22만7,500장, 29만 장이다.

은행의 연간 수치에 따르면 생산능력은 2027년 약 114% 증가하고 2028년에는 다시 27% 늘어난다. 월평균과 연말 생산능력 추산은 서로 다른 수치를 측정한다. 공장이 12월 말에 생산을 시작하면 이듬해에 이용 가능한 생산능력은 높아져도 해당 연도의 총생산량에는 거의 기여하지 않는다.

2027년 전망은 월 약 17만 장에서 골드만삭스의 연평균 22만7,500장까지 큰 차이를 보인다. 모든 전망이 대폭 증설을 예상하고 있지만, 칩 출시를 계획하는 고객들은 실제로 얼마나 많은 생산능력이 언제 확보될지 불확실한 상황이다.

대형 패키지 확산 속 대만 중심으로 증설

TSMC의 증설 계획에는 자이의 AP7 단계별 개발, 타이난 AP8 P2 장비 설치, AP6의 SoIC 생산능력 추가가 포함된다. SoIC는 칩을 3차원으로 통합하는 관련 기술이다. 계획된 증설은 신규 공장 하나에 의존하기보다 여러 사업장에 걸쳐 첨단 패키징 역량을 확충한다.

CoWoS 증설은 주로 타이난과 자이에 집중될 전망이다. 해외 계획에는 미국의 AP1 첨단 패키징 공장이 포함되며, 2028년 생산을 시작할 예정이다.

웨이저자(魏哲家) TSMC 회장 겸 최고경영자는 CoWoS가 고객들이 선호하는 방식으로 남아 있다고 밝힌 바 있다. 최근 실적 발표 콘퍼런스콜에서 한 발언으로 소개된 내용에 따르면, 웨이 회장은 레티클 크기의 5배인 패키징은 이미 높은 수율로 양산 중이며, 9배와 14배 크기 제품은 개발 중이라고 말했다.

레티클은 반도체 노광에 쓰이는 패턴 원판이다. 여기서 레티클 크기의 배수는 패키징 플랫폼의 크기를 나타낸다. 더 큰 플랫폼은 연산 다이와 메모리를 더 많이 담을 수 있지만 조립 장비와 공정 제어에 더 높은 수준의 역량을 요구한다.

보도된 개발 일정에 따르면 레티클 크기의 14배 패키징은 2028년을 목표로 한다. 패키지 안에 더 큰 AI 시스템을 수용하는 동시에 이를 제조하는 데 필요한 생산능력도 확대하려는 계획이다.

CoPoS, 새로운 생산 방식 도입

TSMC는 Chip-on-Panel-on-Substrate(CoPoS)도 개발하고 있다. 패키징 과정에서 원형 웨이퍼를 작업 단위로 사용하는 대신 더 큰 직사각형 패널을 활용하는 방식이다. 대형 조립체를 수용하고 공정 공간을 더 효율적으로 사용하는 것이 기대되는 장점이다.

직사각형 패널을 사용하면 한 번의 생산 작업에서 더 많은 패키지를 처리하고 개당 비용을 낮출 수 있다. 대형 AI GPU와 맞춤형 ASIC이 이 방식의 수혜를 볼 것으로 예상되는 제품이다. 이 같은 비용 절감이 실현되려면 더 넓은 면적에서도 안정적으로 작동하는 장비와 소재, 공정이 필요하다.

공급망 관계자들에 따르면 CoPoS 파일럿 라인의 주요 장비 설치는 2026년 2월 완료됐고, 라인 전체 구축은 6월까지 마무리될 것으로 예상됐다. 가장 이른 양산 시점은 2028년으로 전망되며, 또 다른 예상 기간은 2029년까지 이어진 뒤 도입이 확대되는 것이다.

CoPoS가 개발되는 동안 현재 수요는 CoWoS가 주로 담당한다. 관련 기술인 팬아웃 패널 레벨 패키징도 패널을 사용하며, 모바일 기기와 차량, 연결형 장비에 들어가는 얇고 고밀도로 연결된 패키지 등에 적용된다.

업계 보도에서 언급된 초기 CoPoS 공급업체 명단에는 Chroma ATE, Scientech, C Sun, GMM, APT, GPTC, Ta Liang Technology, V5 Technologies, Favite, Gudeng Precision이 포함된다. 이들 업체의 역할은 공정 장비와 검사, 자동화, 소재, 캐리어 등 다양하다. 따라서 패널 방식으로 전환하면 최종 조립 공장뿐 아니라 더 넓은 제조 네트워크에서 관련 업무가 늘어난다.

고객이 주목하는 일정과 비용

패키징 공급난은 칩 자체의 제조 비용 인상 보도와 맞물려 있다. 보도에 따르면 TSMC는 공정 기술에 따라 2027년 1월부터 웨이퍼 제조 가격을 3~6% 인상하기로 확정했으며, 2나노미터와 3나노미터 생산의 인상 폭이 가장 클 전망이다.

칩 제조와 패키징은 생산 비용을 구성하는 별개의 항목이다. 첨단 제조 공정과 CoWoS를 이용하는 고객은 두 단계 모두에서 비용이 오를 수 있다. 보도된 인상률은 서로 다른 서비스에 적용되므로 완제품 비용의 변화 폭은 각 서비스가 전체 비용에서 차지하는 비중에 따라 달라진다.

업계 관계자들의 설명과 애널리스트 전망에 언급된 주요 일정은 다음과 같다.

• 2026년 2월: CoPoS 파일럿 라인의 주요 장비 설치가 완료된 것으로 알려졌으며, 라인 전체 구축은 6월까지 마무리될 것으로 예상됐다.
• 2026년 10월 27일: 공급망 관계자들이 CoWoS 가격 10~20% 인상 가능성과 6~8개월의 장비 대기 기간을 전했다.
• 2027년 1월: 웨이퍼 제조 가격 3~6% 인상이 시작될 예정이다.
• 2027년: CoWoS 생산능력이 대폭 확대될 전망이지만, 추산 규모는 기관마다 다르다.
• 2028년: 미국 AP1 패키징 공장의 생산이 시작될 예정이며, 보도된 기술 일정은 레티클 크기의 14배 패키징을 목표로 한다.
• 2028~2029년: 현재 업계 전망에 따르면 CoPoS가 양산에 들어갈 수 있다.

칩 설계업체와 AI 인프라 구매자들이 당면한 과제는 제품 일정에 맞춰 제조와 패키징, 테스트 일정을 조율하는 것이다. TSMC의 투자는 더 큰 생산 네트워크를 통해 이 세 가지 압박을 두루 완화하지만, 실제로 투자분을 활용 가능한 공급으로 전환하는 속도는 장비 납품과 공정 인증, 패키지 크기 확대에 달려 있다.

핵심 내용

• TSMC가 CoWoS 패키징 가격을 10~20% 인상하는 방안을 검토 중인 것으로 알려졌지만, 시행일은 확정되지 않았다.
• 생산 장비 대기 기간은 기존 3~6개월에서 6~8개월로 늘어났다.
• AI 패키지 대형화와 테스트 주기 장기화로 생산량을 유지하는 데 필요한 장비가 늘고 있다.
• CoWoS 생산능력 전망은 빠른 증설을 예상하지만 2027년 추산치는 큰 차이를 보인다.
• 타이난과 자이가 증설의 중심이며, 미국 AP1 공장은 2028년 가동을 목표로 한다.
• CoPoS는 대형 패키지와 낮은 개당 비용을 뒷받침할 수 있으며, 이르면 2028~2029년 양산이 예상된다.