선단 공정 접었던 글로벌파운드리의 부활… TSMC 손잡고 美 패키징 축 세운다

미국 파운드리 기업 글로벌파운드리가 대만 TSMC와 20억 달러(약 2조 6880억 원) 규모의 5년 제조 계약을 맺고 첨단 인공지능 반도체 패키징 부품 양산에 돌입한다.
정보기술 전문 매체 톰스하드웨어는 10월 9일(현지시각) 글로벌파운드리가 뉴욕주 몰타 공장에서 TSMC의 첨단 패키징 공정에 들어가는 실리콘 인터포저를 생산한다고 보도했다. 이번 협력은 미국 현지에서 반도체 전공정부터 후공정까지 한 번에 완결하려는 포석이며, 한국 메모리 반도체 공급망에도 납품 구조 변화를 불러올 수 있다는 관측이 나온다.


실리콘 인터포저는 그래픽처리장치 같은 논리 칩렛과 고대역폭메모리 사이를 미세 배선으로 연결하는 부품이다. TSMC의 2.5차원 패키징 기술인 CoWoS-S 공정에서 데이터 전송 속도를 높이고 신호 왜곡을 방지하는 핵심 역할을 담당한다. 글로벌파운드리는 뉴욕 몰타 설비를 확충해 2028년 상반기부터 상업 생산 물량을 본격 확대한다.
에드 카스테 글로벌파운드리 상보형금속산화반도체(시모스·CMOS) 사업부문 수석부사장은 신뢰할 수 있는 미국 생산 거점을 바탕으로 고객사의 혁신 속도를 높이고 반도체 공급망을 강화하는 핵심 부품 공급원을 세우겠다고 밝혔다.

글로벌파운드리는 지난 2018년 7나노미터 이하 선단 공정 개발 중단을 공식 선언했으나, 성숙 공정 기술을 활용해 TSMC 패키징 하도급 생산 기지로 복귀했다. TSMC는 급증하는 인공지능 가속기 수요 속에서 자체 패키징 병목을 분산하고, 빅테크 고객사들에게 미국 내 제조 선택지를 제공할 수 있게 됐다.


이번 계약은 TSMC가 미국 애리조나주에서 추진하는 후공정 기지와 맞물린다. TSMC 공식 발표에 따르면 회사는 애리조나 피오리아에 패키징 공장을 짓는 앰코 테크놀로지와 10년 장기 협력 계약을 맺고 2028년 초 가동을 준비 중이다. 뉴욕에서 생산한 인터포저가 애리조나 시설로 직접 운송될지는 확정되지 않았으나, 두 거점이 연계될 경우 미국 본토 중심의 공급망이 가동될 수 있다는 분석이다.

해결해야 할 숙제도 적지 않다. 인터포저는 칩 배치와 전력 분배 요건에 맞춰 설계가 달라지는 고객 맞춤형 부품이다. 리소그래피 노광 마스크 한계를 넘어서는 대형 다이용 스티칭 기술을 글로벌파운드리가 얼마나 안정적으로 구현할지는 실제 생산 검증이 필요하다.
칩렛 접합과 유기기판 실장, 전기 테스트 같은 후속 공정은 이번 계약 대상에 들지 않았다. 두 회사는 구체적인 생산능력과 설비투자액 세부 배분을 공개하지 않았다. 고객 맞춤형 도면이 오가는 과정에서 지식재산권 보호 방안 역시 향후 조율 과제로 남아 있다.


미국 정부의 반도체과학법 보조금 지급 조건과 방위물자 우선 공급 규정을 고려할 때, 이번 계약은 인공지능 반도체 가치사슬의 미국 결집을 재촉하는 계기다.

미국 현지에서 최종 패키징이 이뤄지는 흐름이 안착하면, 한국 팹에서 생산하던 고대역폭메모리 완제품을 미국 패키징 거점으로 직접 수송해야 하는 물류 전환이 현실화된다. SK하이닉스가 인디애나주 웨스트라파예트에 38억 7000만 달러(약 5조 2013억 원)를 들여 차세대 패키징 공장을 짓고 마이크론이 본토 후공정 투자를 서두르는 것도 같은 맥락이다.
한국 반도체 생태계 영향은 엇갈린다. 삼성전자와 SK하이닉스는 엔비디아 등 핵심 고객사 납품 기준을 맞추기 위해 글로벌파운드리 몰타 공정에 대응하는 인터포저 정합성 인증을 추가 취득해야 해 비용 부담이 커진다. 반대로 한국 패키지 기판 기업들과 초미세 접합 장비 제조사들은 TSMC와 글로벌파운드리 연합의 공급선 다변화 과정에서 현지 수주 기회를 넓힐 수 있다.

미국 현지의 높은 인건비와 부지 비용이 패키징 단가를 밀어 올리는 가운데, 빅테크 기업들의 인공지능 설비투자 추이가 이번 협력의 실질 가동률을 좌우할 변수로 꼽힌다. 고비용 환경 속에서 투자회수율이 떨어질 경우, 2028년으로 잡힌 글로벌파운드리의 인터포저 양산 라인 가동률이 기대치에 미치지 못할 가능성도 배제하기 어렵다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com