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[애플경제 전윤미 기자] 세계 최대 파운드리 업체인 TSMC가 올해 들어 한층 두드러진 움직임을 보이고 있다. 특히 연말까지 SOIC(Small Outline Integrated Circuit) 패키징 생산을 늘려 기존 엔비디아의 고급 패키징 기술인 ‘CoWoS’ 방식을 대체할 것으로 전해져 눈길을 끈다.

또한 TSMC는 엔비디아 신제품 ‘루빈’칩 뿐 아니라, 애플 ‘M5’도 이런 방식으로 만들어낼 예정이다. 4월 1일부터는 2nm 웨이퍼 주문도 받아 매월 5만대를 생산하기로 했다. 그런가 하면 미국 애리조나 공장에서 대만 본사보다 약 10%나 생산과 출고 물량을 늘려 미국 시장을 장악한다는 목표를 세우고 있다.

장차 HBM4 등 새로운 변화에도 대비

‘차이나타임즈’, 더블십테크 등 외신을 종합하면, 그 중에서도 특히 눈길을 끄는 것은 엔비디아가 지난 주 GTC2025에서 공개하기도 했던 차세대 루빈(Rubin) AI 아키텍처를 자사의 첫 SoIC 패키징으로 생산하기로 한 점이다. 애플도 자체 설계한 M5칩을 TSMC가 협업, 생산하기로 한 것으로 전해졌다.

그로 인해 TSMC의 SoIC는 현재의 패키징 기술 CoWoS를 대체할 가능성도 크다. CoWoS 기술은 앤비디아의 AI 반도체 칩을 만들 때나, SK하이닉스의 HBM3e와 앤비디아의 GPU를 붙일 때 사용되는 패지킹 기술이다. 칩 위에 칩을 붙이는 등의 SoIC로 이를 대체할 가능성이 크다.

크리에이터 플랫폼 ‘Ctee’의 분석에 의하면 이런 전환을 통해 ‘루빈’ 아키텍처 공정은 물론, 장차 HBM4 등 새로운 변화에 대비할 것으로 예상된다. 엔비디아, AMD, 애플 등이 모두 새로운 설계 레이아웃을 기반으로 하는 솔루션을 계속 개발할 것으로 보이므로 서둘러 기존 고급 패키징 CoWoS 대신 SoI로 전환하고 있다.

SoIC는 여러 칩렛을 하나의 고기능 패키지로 통합할 수 있는 고급 칩 스태킹 기술이다. 즉, CPU, 메모리, I/O와 같은 여러 칩을 단일 다이에 장착할 수 있어, 특정 애플리케이션에 대한 칩 설계와 최적화에 더 큰 유연성을 제공한다. AMD가 가장 먼저 3D V-Cache CPU에서 SoIC를 작동했다. 캐시 메모리를 추가할 경우 종전의 칩렛 범프(본딩 등) 방식이 아닌, 프로세서 다이 위에 수직으로 배치하는 방식이다. 엔비디아와 애플도 이런 공정에 맞게 설계할 계획이다.

애플, 가장 적극적으로 SoIC 요구

앞으로 ‘루빈’ 라인업은 물론, 기능적인 아키텍처라고 할 HBM4 등으로 인해 본격적인 SoIC 디자인을 채택할 것을 전해지고 있다.

엔비디아의 ‘베라 루빈 NVL144’ 플랫폼엔 두 개의 레티클(십자선) 크기의 칩이 있는 루빈 GPU를 특징으로 한다. 최대 50 PFLOP의 FP4 성능과 288GB의 차세대 HBM4 메모리를 제공한다. 그 중 더 우수한 NVL576은 4 개의 레티클 크기 칩이 있는 ‘루빈 울트라’ GPU를 특징으로 한다. 이는 최대 100 PFLOPS의 FP4와 16개의 HBM 사이트에 분산된 총 1TB의 HBM4e 용량을 제공한다.

이 모든 공정을 위해 TSMC는 서둘러 SoIC를 채택했다. 특히 가장 큰 고객 중 한 곳인 애플이 가장 적극적으로 이 방식을 선호한 것으로 알려졌다.

애플의 차세대 M5 칩은 이같은 SoIC 패키징을 활용하고, 자체 개발 AI 서버와 통합될 것으로 전망된다. 이 칩은 향후 아이패드와 맥 북에 활용될 예정이다.

한편 TSMC는 4월 1일부터 2nm 칩 주문을 접수한다고 밝혔다. 또한 2nm 공정의 수율이 60%에 달했다면서 “2nm 노드에 대한 주문을 받기 시작, 곧 본격적인 생산에 돌입할 가능성이 있다”고 전했다. 그러면서 “고객의 수요가 3nm 웨이퍼보다 많고, 많은 고객들이 줄을 서서 첫 번째 배치를 얻으려고 시도할 것”이라고 자신만만해 했다.

이 회사에 따르면 애플이 TSMC의 2nm 웨이퍼에 대한 첫 번째 고객이 될 가능성이 높다. 이를 통해 2026년 하반기에 아이폰18 제품군에 대한 A20을 출시할 예정이라고 한다. 현재 2nm 웨이퍼 생산을 늘리는 데 집중하고 있는 시설은 가오슝과 바오산 두 곳이다. 2nm 전략과 함께 SoIC 전환을 통해 2025년 이후 반도체 시장에 대한 좀더 공격적인 마케팅을 펼친다는 전략이다.