이 이야기는 nVDIA의 직접적인 수용공급망의 세부적인내용입니다.
엔비디아의 차세대 AI 슈퍼칩인 GB200의 양산이 지연되고 있는 주요 원인은 칩 내부의 두 개의 Blackwell GPU를 연결하는 핵심 부분인 프로세서 다이에 발생한 설계 문제 때문입니다. 이에 따라 엔비디아는 해당 설계를 수정하고, 칩을 생산하는 TSMC와의 재검증 절차를 거쳐야 하는 상황입니다. 이러한 생산 지연은 엔비디아의 기술에 대규모 투자를 단행한 구글, 메타, 마이크로소프트 등 글로벌 테크 기업들의 불만으로 이어지고 있습니다. 특히, 구글은 100억 달러 이상을 투자하여 40만 개 이상의 GB200 칩을 주문했으며, 메타 역시 100억 달러 규모의 주문을 진행한 것으로 알려졌습니다. 마이크로소프트는 2025년 1분기까지 OpenAI에 GB200 GPU를 공급할 계획이었으나, 현재는 이 계획이 불확실해졌습니다. 더욱이, 엔비디아의 B100 및 B200 GPU에 적용된 TSMC의 첨단 패키징 기술인 CoWoS-L과 RDL 인터포저를 통한 칩렛 연결 방식 또한 생산 과정에서 추가적인 어려움을 야기하고 있습니다. 이러한 설계 및 패키징 관련 문제는 GB200 칩의 양산 일정을 지연시키고, 나아가 AI 시장 전체에 미칠 수 있는 영향에 대한 우려를 증폭시키고 있습니다.
위의 블랙웰의 TSMC패키지인 CoWoS의 공급망에는 아래의 내용입니다. 즉 여기에는 근본적인 유리섬유의 부족발생도 있습니다.
"CoW"는 "Chip-on-Wafer"의 약자로 칩 스태킹을 의미하고, "WoS"는 "Wafer-on-Substrate"의 약자로 기판에 칩을 스태킹하는 것을 의미합니다. 간단히 말해서, CoWoS는 칩을 스태킹한 다음 기판에 패키징하는 것을 의미하며, 이는 칩에 필요한 공간을 줄이고 전력 소비와 비용을 낮춥니다.
CoWoS의 개발로 기판 크기가 과거 60mm x 60mm에서 미래에는 100mm x 100mm 이상으로 증가하고 있습니다. 이로 인해 기판 뒤틀림도 증가합니다. 기판 뒤틀림을 해결하기 위한 현재 솔루션 중 하나는 더 두꺼운 코어를 사용하는 것입니다.
CoWoS 공정에서 현재 사용되는 코어는 일본 Resonac에서 공급하는데, 그 이유는 주로 Resonac이 더 두꺼운 제품(1.2mm, 1.4mm, 1.6mm 등)을 생산할 수 있기 때문입니다. 두꺼운 코어는 강도가 더 높아 뒤틀림을 줄일 수 있습니다.
아래 단면도에서 기판의 구조를 볼 수 있습니다. 위에서 아래로 빌드업 필름, 코어, 또 다른 빌드업 필름으로 구성되어 샌드위치와 같은 구조를 형성합니다. 코어 사이에 유리 섬유 층이 있습니다.
두꺼운 코어에는 더 많은 유리 섬유가 필요하고, 고급 패키징에 사용되는 유리 섬유는 낮은 CTE와 높은 인장 탄성이 필요하며, 현재 주로 Nittobo에서 공급하고 있습니다. AI 애플리케이션으로 인해 고급 CoWoS 패키징에 대한 수요가 급증함에 따라 CoWoS 생산 용량이 빠르게 확장됨에 따라 Nittobo의 용량은 수요에 미치지 못할 것으로 예상되어 내년에는 T-유리가 부족할 것입니다. 이러한 부족으로 인해 기판 제조업체가 Resonac의 코어를 확보하지 못할 수 있습니다.
보도에 따르면, 일부 기판 제조업체는 Resonac 공장 근처에 사무실을 임대하여 자재 가용성을 면밀히 모니터링하기도 했습니다. 즉, Resonac의 핵심을 갖는다는 것은 미래에 주문을 확보할 수 있는 기회를 의미합니다.
공급망의 하나회사인 일본 니토보는 2024년 11월 1일 진행된 재무실적 브리핑에서 특수 유리 섬유 생산 확대 계획을 발표했는데, 내용은 AI 기술 발전으로 인해 특수 유리 섬유, 특히 T-유리에 대한 수요가 급증하고 있는 가운데, 니토보는 2025년 이후 생산 능력을 크게 확대할 계획입니다. 특히 T-유리의 경우 고객들의 미래 전망이 매우 밝아 생산량을 더욱 늘려야 할 필요성이 제기되었습니다. 회사는 2026년과 2027년까지 모든 수요를 충족할 수 있도록 충분한 생산 시설을 구축하는 것을 목표로 하고 있습니다. 생산 확대는 주로 대만 공장(TSMC)을 중심으로 이루어질 예정이며, 충분한 부지를 활용하여 생산 시설을 확장할 계획입니다. 일본 공장의 경우 공간 제약이 있지만, 생산 효율성을 높여 생산량을 늘리는 방안을 모색하고 있습니다. 니토보는 2024년부터 2027년까지 4년간 800억 엔 규모의 자본 투자를 통해 특수 유리 섬유 생산 능력을 강화할 계획입니다. 특히 초기 단계에 집중 투자하여 생산량을 빠르게 늘릴 예정이며, 이는 고객들의 강력한 수요 예측에 따른 것입니다.
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