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도조용 칩 제조는 삼성전자 파운드리가, 모듈 제작을 위한 특수 패키징 기술은 인텔이 각각 담당하는 구조다.
그동안 삼성전자·인텔은 첨단 파운드리 및 패키징 산업에서 오랜시간 경쟁 구도를 형성해 왔다. 하지만 테슬라를 필두로 AI 반도체 업계에 새로운 협력 구조와 공급망 체제가 결성될 수 있을 지 귀추가 주목된다.
7일 지디넷코리아 특징주
취재를 종합하면 테슬라는 3세대 도조 양산에 삼성전자·인텔을 동시 활용하는 방안을 두고 각 사와 논의 중이다.



건설 중인 삼성전자 테일러 신규 파운드리 팹 전경(사진=삼성전자)


삼성 파운드리·인텔 OSAT 활용 추진릴게임 먹튀보증
…"전례 없는 협력 구조"
테슬라는 완전자율주행(FSD)과 관련한 데이터를 AI 모델로 학습시키기 위한 슈퍼컴퓨팅 시스템 도조를 자체 개발해 왔다. 도조에는 테슬라의 맞춤형 AI 반도체인 'D 시리즈' 칩이 다수 집적된다. 예를 들어, 1세대 도조는 D1 칩을 25개 패키징한 모듈로 구성돼 있다.
도조 1·2는 모두 대만빠찡코
주요 파운드리인 TSMC가 양산을 전담한 것으로 알려져 있다. 그러나 도조3부터는 공급망이 전면적으로 바뀔 예정이다. 현재 테슬라는 도조3용 'D3' 칩의 전공정을 삼성전자에, 모듈용 패키징 공정을 인텔에 맡기는 방안을 추진 중인 것으로 파악됐다.
사안에 정통한 복수의 관계자는 "테슬라가 도조3 공급망 논의에서 칩 양산과 모듈용 패키징을에머슨퍼시픽 주식
분리하는 계획을 제안하고 있다"며 "이 같은 계획을 토대로 협력사와 구체적인 계약 체결을 논의 중"이라고 설명했다.
계약이 최종 합의되는 경우, 테슬라의 주도로 삼성전자 파운드리 사업과 인텔 OSAT(외주반도체패키징테스트) 사업간의 협업이 업계 최초로 이뤄질 예정이다. 양사 모두 파운드리와 패키징 사업을 운영중이지만, 이 같은 협력 구조황금성게임어플
가 공식적으로 성사된 사례는 아직까지 확인된 바 없다.
우선 도조3용 칩 양산은 삼성전자의 수주가 사실상 확실시되고 있다. 앞서 삼성전자는 지난달 28일 테슬라와 22조7천600억원 규모의 반도체위탁생산 계약을 체결했다. 당시 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)는 "삼성전자가 미국 신규 파운드리 팹에서 AI6 칩 양산에 전념하게 될 것"이라고 밝혔다.
AI6는 테슬라의 차세대 FSD(Full Self-Driving), 로봇, 데이터센터 등에 활용될 수 있는 반도체로, 2나노 공정을 채택한 것으로 알려졌다. 또한 테슬라는 도조3에 탑재할 칩을 별도로 설계하지 않고, AI6와 도조3용 칩을 단일 아키텍처로 통합하겠다고 밝힌 바 있다.
일론 머스크 CEO는 2분기 실적발표 컨퍼런스콜에서 "도조3와 AI6 칩을 기본적으로 동일하게 사용하는 방향을 생각하고 있다"며 "예를 들어 자동차나 휴머노이드에는 칩을 2개 사용하고, 서버에는 512개를 사용하는 방식"이라고 말했다.
도조, 초대형 반도체 위한 특수 패키징 필요
테슬라가 도조3용 칩과 패키징 협력사를 이원화하려는 배경에는 기술과 공급망 요소가 모두 작용하고 있다는 분석이다.
테슬라의 도조는 일반적인 시스템반도체와 달리, 패키징 과정에서 매우 큰 사이즈로 제작된다. 때문에 테슬라는 TSMC의 SoW(시스템-온-웨이퍼) 패키징 기술을 채택한 바 있다.
SoW는 기존 패키징 공정에서 쓰이던 기판(PCB) 등을 사용하지 않고, 메모리 및 시스템반도체를 웨이퍼 상에서 직접 연결하는 기술이다. 각 칩의 연결은 칩 하단에 형성된 미세한 구리 재배선층(RDL)이 담당한다. 웨이퍼 전체를 사용하기 때문에 초대형 반도체에도 대응 가능하다.



TSMC의 SoW 기술을 활용한 테슬라 도조 모듈(트레이닝 타일)의 구조도(자료=TSMC)


D1의 경우 TSMC 7나노미터(nm) 공정 기반의 654제곱밀리미터(mm²) 단일 칩을 활용한다. 이를 웨이퍼에 5x5 배열로 총 25개 배치한 뒤, 각 칩을 전기적으로 연결해 하나의 모듈로 만든다. 웨이퍼 전체를 일종의 기판처럼 사용하는 방식이다.
다만 SoW는 초대형 반도체를 타겟으로 한 특수 패키징으로, 양산되는 칩의 수량이 비교적 적다. 당장의 매출 규모가 크지 않은 만큼 전공정·후공정 모두 TSMC 측의 적극적인 지원을 받기가 힘든 상황이다. 반면 삼성전자·인텔은 대형 고객사 확보가 절실한 상황으로, 각각 테슬라에 우호적인 조건을 제시했을 가능성이 크다.
반도체 업계 관계자는 "삼성전자 역시 초대형 반도체에 대응할 수 있는 첨단 패키징 기술을 고도화하고 있는 것으로 안다"며 "도조3 모듈 패키징은 인텔이 선제 진입할 예정이나, 기술 개발 상황에 따라 향후 삼성전자도 공급망 진입이 가능할 것으로 예상한다"고 밝혔다.
인텔, EMIB 기반으로 테슬라 대응 유력
한편 테슬라는 도조3에서 인텔의 임베디드 멀티-다이 인터커넥트 브릿지(EMIB) 기술을 활용하려는 것으로 알려졌다. EMIB는 인텔의 독자적인 2.5D 패키징 기술이다. 2.5D 패키징은 칩과 기판 사이에 '실리콘 인터포저'라는 얇은 막을 삽입해 각 칩을 연결하는 방식을 뜻한다.
EMIB는 기존 2.5D 패키징처럼 칩 아래에 인터포저를 넓게 까는 대신, 기판 내부에 삽입된 소형 실리콘 브릿지로 칩과 칩을 연결한다. 칩 간 연결이 필요한 부분에만 브릿지를 배치하면 되므로, 더 유연하고 효율적으로 칩을 배치할 수 있다. 인터포저 크기에 따라 다이 사이즈 확장에 제약을 받는 2.5D 패키징과 달리, 더 넓은 면적에 걸쳐 다이를 구성하는 데에도 유리하다.
다만 EMIB도 현재 상용화된 기술 수준으로는 웨이퍼 수준의 초대형 칩 제작이 어렵다는 평가를 받는다. 때문에 업계는 인텔이 도조 3를 위한 새로운 EMIB 기술 및 설비투자 등을 검토하고 있을 것으로 보고 있다.
장경윤 기자(jkyoon@zdnet.co.kr)