TSMC, GAA 기반 `A14·SoW-X` 美 한복판 공개…애리조나 패키징 공장 신설 [소부장반차장]

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TSMC, GAA 기반 'A14·SoW-X' 美 한복판 공개…애리조나 패키징 공장 신설 [소부장반차장]

디지털데일리 발행일 2025-04-24 09:20:51

김문기 기자

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[디지털데일리 김문기 기자] TSMC가 고성능 인공지능(AI) 반도체 시대를 겨냥해 새로운 반도체 공정 ‘A14’와 초대형 고집적 패키징 기술 ‘시스템온웨이퍼(System-on-Wafer X. SoW-X)’를 공개했다.

A14는 2028년 양산 예정으로, 기존 N2 공정 대비 최대 15% 성능 향상 또는 30% 전력 절감이 가능하다. SoW-X는 16개 이상의 대형 연산 칩과 고속 광통신 인터페이스, 메모리 등을 하나의 웨이퍼 수준에서 통합함으로써, 수천 와트의 전력을 공급할 수 있는 AI 전용 플랫폼으로 주목받고 있다.

23일(현지시간) 미국 캘리포니아 산타클라라에서 열린 TSMC 테크놀로지 심포지엄에서 공개된 A14는 TSMC의 2세대 GAA(Gate-All-Around) 나노시트 트랜지스터를 기반으로 설계됐다.

케빈 장(Kevin Zhang) TSMC 글로벌 세일즈 및 부COO는 “A14는 기존 N2 공정 대비 동일 전력에서 최대 15% 성능 향상, 동일 성능에서 최대 30% 전력 절감, 로직 밀도는 혼합 설계 기준 최소 1.2배 향상된다”고 밝혔다.

이번 A14는 기존 공정(N2, N2P)과 달리 새로운 라이브러리와 설계 자동화(EDA) 툴, IP 최적화가 필요한 완전 신형 노드로 분류된다. 백사이드 파워 딜리버리(BSPD) 기술은 2029년 적용되는 A14B에서 처음 도입될 예정이다.

TSMC는 이날 SoW-X(System-on-Wafer X)라는 새로운 패키징 플랫폼도 함께 공개했다. 이 기술은 기존의 단일 패키지를 넘어 웨이퍼 단위에서 칩을 통합하는 구조로, 최대 16개 이상의 고성능 컴퓨팅 칩과 메모리, 광통신 인터페이스를 하나로 엮는다. 특히 수천 와트(W)의 전력 공급이 가능하도록 설계돼, 차세대 AI 학습 및 추론용 칩의 전력·열관리 한계를 극복할 수 있다는 평가다.

엔비디아는 현재 2개 칩을 통합한 GPU를 제공 중이며, 2027년 공개 예정인 루빈 울트라(Rubin Ultra)는 4개 칩을 결합할 예정이다. 이에 비해 TSMC SoW-X는 물리적 집적도와 전력 공급 효율에서 경쟁 기술 대비 월등한 스케일업 가능성을 예고한다.

TSMC는 SoW-X를 본격화하기 위해 미국 애리조나에 2개의 패키징 전용 공장을 신설할 계획이다. 이는 기존 6개 반도체 팹(제조 공장)과 함께 운영되며, 단지 내에는 연구개발센터도 조성된다. 미국 내 고급 패키징 수요에 대응하기 위한 전략으로, TSMC는 엔비디아, AMD, 애플 등 AI 칩 수요 기업과의 긴밀한 파트너십을 이어갈 계획이다.