대만 반도체 제조 회사(TSMC)는 2028년에 도입될 예정인 A14 제조 기술을 공개했습니다. 이 기술은 현재 칩보다 15% 더 빠르고 30% 덜 전력을 소비하는 프로세서를 생산할 것으로 예상됩니다. 또한 TSMC는 최대 16개의 대형 컴퓨팅 칩을 통합해 인공지능(AI) 애플리케이션의 성능을 향상시킬 수 있는 'System on Wafer-X'를 선보였습니다.
A14 제조 기술
TSMC의 A14 공정 기술은 반도체 제조 분야에서 중요한 진전을 이룬 것으로, 2세대 게이트-올-어라운드 필드 효과 트랜지스터(GAAFET) 나노시트 트랜지스터를 활용하고 혁신적인 NanoFlex™ Pro 표준 셀 아키텍처를 도입했습니다. 2028년 대량 생산을 목표로 하는 이 1.4nm급 노드는 TSMC의 N2(2nm) 공정 대비 다음과 같은 개선점을 제공합니다: 동일한 전력 소비 시 15% 향상된 성능, 동일한 속도에서 30% 낮은 전력 소비, 약 20-23% 높은 트랜지스터 밀도.
A14 기술은 점진적 개선이 아닌 '풀 노드' 진보로 포지셔닝되어 AI 애플리케이션의 성장하는 수요를 충족시키며 TSMC의 제조 리더십을 유지합니다. 초기 A14 구현에는 뒷면 전원 공급이 포함되지 않지만, TSMC는 2029년에 '슈퍼 파워 레일' 뒷면 전원 공급 네트워크(BSPDN)를 갖춘 강화된 버전을 도입할 계획입니다. 이 전략적 로드맵은 TSMC가 미시적 수준에서 모어의 법칙을 유지하는 데 직면한 도전에도 불구하고 반도체 기술 발전을 위한 장기적 계획과 헌신을 보여줍니다.
웨이퍼-X 통합 시스템
TSMC의 System-on-Wafer-X (SoW-X)는 AI 워크로드의 지수적으로 증가하는 계산 수요를 충족하기 위해 설계된 혁신적인 웨이퍼 스케일 통합 접근 방식입니다. 이 플랫폼은 다중 컴퓨팅 칩, 메모리, 광학 인터커넥트를 단일 고성능 패키지에 통합해 전통적인 다중 칩 구성에 비해 웨이퍼 스케일 컴퓨팅 성능을 제공하며, 지연 시간을 크게 줄이고 전력 효율성을 향상시킵니다.
이 기술은 최소 16개의 컴퓨팅 칩을 결합할 수 있으며, 수천 와트의 전력을 공급해 현재 GPU 구성보다 우수한 성능을 발휘합니다. SoW-X의 진화 단계에는 TSMC의 Info-SoW 및 System on Integrated Chips (SoIC) 패키징 기술을 결합한 Chip-on-Wafer System-on-Wafer (CoW-SoW) 기술이 포함됩니다. 2027년 양산 예정인 이 고급 통합 기술은 메모리 또는 로직을 시스템-온-웨이퍼에 직접 3D 스택으로 쌓을 수 있어 현재 솔루션보다 최대 40배 높은 컴퓨팅 성능을 약속합니다.
이 기술은 더 큰 패키지(120×120 mm)를 지원하며, 60개 이상의 고대역폭 메모리 칩을 수용할 수 있으며, 킬로와트급 전력 소모를 처리할 수 있어 단일 웨이퍼 크기의 칩으로 전체 서버 랙의 성능을 제공할 잠재력을 갖추고 있습니다.
TSMC 애리조나 확장 계획
TSMC의 애리조나 사업은 미국 반도체 제조 분야로의 야심찬 진출을 상징하며, 2020년 초기 발표 이후 계획이 크게 확대되었습니다. TSMC의 애리조나 투자 규모는 이제 $165억 달러에 달할 것으로 예상되며, 이는 미국 역사상 최대 규모의 외국 직접 투자입니다.
확장 계획에는 총 6개의 반도체 파운드리 시설이 포함되며, 이 중 3개는 이미 발표된 시설($65억 달러 투자)이며, 2025년 3월에 추가로 발표된 3개 시설($100억 달러 추가 투자)이 포함됩니다.
애리조나 캠퍼스는 단계적으로 개발되며 기술적 혁신을 선보일 예정입니다.
- 첫 번째 공장: 2024년 4분기부터 4nm 칩의 대량 생산 시작
- 두 번째 공장: 3nm 및 2nm 공정 기술을 활용해 2028년까지 가동 예정
- 세 번째 공장: 2030년대 말까지 2nm 또는 그 이상의 공정 기술을 적용한 칩 생산
- 추가 시설: 고급 패키징 시설 및 연구 개발(R&D) 센터
이 확장 계획은 미국 정부의 국내 반도체 제조 강화 목표와 일치하며, TSMC는 CHIPS 법안 하에서 최대 $6.6억 달러의 자금을 지원받을 예정입니다. 완공 시 해당 시설은 약 6,000개의 고기술 일자리와 20,000개 이상의 건설 일자리를 창출할 것으로 예상되며, 피닉스를 글로벌 반도체 제조 허브로 자리매김시키며 TSMC 고객들이 모바일, AI 및 고성능 컴퓨팅 분야에서 혁신을 이끌어낼 것입니다.