인공지능(AI) 수요가 폭증하면서 세계 최대 반도체 파운드리 기업인 TSMC의 생산 능력(CAPA)이 '풀가동' 상태에 놓였다. 이에 삼성전자가 파운드리·고대역폭메모리(HBM)·패키징을 연계한 통합 생산체계를 준비중인 만큼, 시장 안착의 기회를 잡을 수 있다는 전망이 나온다. TSMC의 첨단 패키징(COWoS)과 3나노 공정을 포함한 주요 공정이 모두 포화 단계에 근접하면서 대체 생산거점 확보 필요성이 커지고 있다는 판단에서다.

26일 업계에 따르면 TSMC는 최근 3분기 실적설명회에서 전·후공정 생산능력이 매우 타이트한 상황이며, AI 관련 수요를 따라가기 위해 공급 격차를 점차 좁혀가고 있다고 밝혔다.

TSMC 웨이저자 CEO 역시 "AI 향 수요의 구조적인 강세가 이어지고 있어 공급 부족이 지속되고 있다"고 언급했다.

이같은 상황을 반영해 TSMC는 연간 설비투자(CAPEX) 규모를 기존 380억~420억달러에서 400억~420억달러로 20억달러(약 2조8800억원) 상향 조정했으며 재고자산 회전일수 또한 87일에서 74일로 단축했다.

해당 추세가 메모리 산업을 중심으로 한 장기 호황(슈퍼 사이클)을 뒷받침한다는 의견과는 별개로, 트렌드포스 등 일부 시장조사기관은 TSMC의 COWoS 생산 병목이 2026년까지 해소되기 어려울 수도 있다는 분석을 내놓았다.

트렌드포스는 "AI GPU 패키징 수요가 공급을 꾸준히 앞서면서 TSMC의 첨단 라인 가동률이 사실상 100%에 근접했다"며 "AI 칩 공급망이 TSMC 중심으로 집중된 상황에서 이러한 캐파 부족은 엔비디아와 AMD 등 고객사들로 하여금 중장기 생산거점 다변화를 검토하게 할 것"이라고 분석했다.

TSMC가 설비투자 확대에 나서는 등 단기 대응에 나서고 있으나 첨단 반도체의 공급 구조상 근본적 한계가 있다는 지적도 이어지고 있다. AI 반도체 패키징 기술은 공정 복잡도와 장비 수요가 급진적으로 상승하는 경우가 많아, 필요한 캐파 확충이 즉각적으로 이루어지기 어렵다는 것이다.

이 가운데 삼성전자는 파운드리와 HBM, 패키징을 연계한 '통합 생산체계'를 구축하며 AI 반도체 고객사 확보에 속도를 내고 있다. 삼성전자의 통합 생산체계는 메모리와 파운드리를 별도 공정으로 분리하지 않고 전공정부터 후공정까지 단일 라인에서 처리함으로써 납기 단축과 품질 안정성을 높이는 전략이다. 특히 삼성전자는 최근 HBM3E 12단 제품의 엔비디아 품질 테스트를 통과하며 엔비디아 공급망 진입을 가시화한 바 있다.

반도체 업계 전문가는 "AI 수요 급증으로 TSMC의 패키징 캐파가 어느 정도는 천장을 보인 만큼, 삼성이 전공정·후공정을 연계한 특유의 수직 통합 생산체계를 완성한다면 중장기적으로 AI 칩 고객사의 생산 다변화 수요를 차지할 수 있다"고 말했다.