세계 최대 파운드리 업체 TSMC가 인공지능(AI) 반도체 수요에 대응하기 위해 또다시 대규모 투자에 나선다.

TSMC는 첨단 반도체 생산라인과 패키징 시설 확충 등을 위해 약 294억달러를 추가 투입하기로 했다. 원화로 환산하면 약 42조원에 달하는 규모다.

AI용 고성능 반도체 시장이 빠르게 성장하면서 생산능력 확보가 경쟁력의 핵심으로 떠오르자 선제적인 증설에 나선 것으로 풀이된다.

올해만 세 번째 대규모 투자

TSMC 이사회는 지난 11일 294억4250만달러 규모의 자본지출안을 승인했다.

이번 투자금 가운데 상당 부분은 첨단 공정 생산능력을 확대하는 데 사용된다. TSMC는 전체 자본지출의 약 70~80%를 첨단 공정에 배정하고, 특수 공정과 첨단 패키징 분야에도 자금을 투입할 계획이다.

눈에 띄는 점은 올해 들어 대규모 투자 결정이 벌써 세 차례 이어졌다는 것이다.

TSMC는 지난 2월 약 449억달러, 5월 약 313억달러의 자본지출을 각각 승인했다. 이번 투자까지 합치면 올해 승인된 자본지출은 약 1057억달러로, 한화 기준 150조원에 가까운 규모다.

반도체 업계에서는 TSMC가 AI 산업의 장기적인 성장세를 상당히 강하게 보고 있다는 신호로 해석하고 있다.

“AI 주문 강하다”…생산능력 확보에 총력

TSMC가 공격적인 증설에 나선 가장 큰 배경은 AI 반도체 수요다.

AI 모델의 성능이 높아질수록 이를 훈련하고 서비스하는 데 필요한 고성능 반도체 수요도 증가한다. 특히 글로벌 빅테크 기업들이 AI 데이터센터 구축에 막대한 자금을 투입하면서 첨단 반도체를 안정적으로 공급받으려는 수요가 커지고 있다.

웨이저자 TSMC 회장 역시 최근 실적 발표에서 AI 수요가 매우 강한 상황이라며 생산시설 확대의 필요성을 강조한 바 있다.

TSMC는 주요 고객 및 클라우드 서비스 기업으로부터 2029~2030년까지 이어지는 주문을 확보했다고 밝힌 바 있어, 현재의 증설이 단기적인 수요 대응에 그치지 않을 가능성도 제기된다.

미국 애리조나 투자도 확대

TSMC의 생산기지 확대 전략은 대만에만 국한되지 않는다.

회사는 미국 애리조나 반도체 생산기지에 대한 추가 투자 계획도 추진하고 있다.

TSMC는 애리조나에 기존 계획보다 4개 이상의 반도체 팹을 추가로 건설하기 위해 최대 1000억달러를 추가 투자하겠다는 계획을 밝힌 상태다. 미국 내 AI 반도체 공급망을 강화하면서 현지 고객의 수요에도 대응하려는 전략이다.

미국 정부가 자국 내 첨단 반도체 생산 기반 확대를 추진하고 있다는 점도 TSMC의 현지 투자를 뒷받침하는 요인으로 꼽힌다.

결국 TSMC는 대만을 중심으로 한 기존 생산체계를 유지하면서 미국 등 해외 생산거점을 동시에 확대하는 방식으로 글로벌 공급망을 재편하고 있는 셈이다.

소니와 손잡고 이미지센서 생산

이번 이사회에서는 반도체 증설뿐 아니라 일본 소니와의 합작회사 설립도 승인됐다.

소니는 이미지센서 분야에서 세계적인 경쟁력을 보유한 기업으로, 양사는 차세대 이미지센서를 공동 생산하는 사업을 추진한다.

사업 구조는 소니가 제품 기획과 설계를 담당하고 TSMC가 첨단 반도체 제조 기술을 활용해 생산과 양산을 맡는 형태다.

TSMC는 해당 합작회사에 최대 약 2820억엔을 출자할 계획이다. 원화로는 약 2조5000억원 규모다.

스마트폰 시장뿐 아니라 로봇과 자율주행차 등 첨단 기기에 이미지센서의 중요성이 커지고 있다는 점에서 양사의 협력이 새로운 반도체 수요처로 이어질 가능성도 있다.

AI 반도체 넘어 패키징 경쟁까지

TSMC의 대규모 투자는 단순히 웨이퍼 생산량을 늘리는 데 그치지 않는다.

AI 반도체가 고성능화하면서 여러 반도체를 하나의 시스템으로 연결하는 첨단 패키징 기술 역시 중요성이 커지고 있다.

특히 AI 가속기와 고대역폭메모리(HBM) 등을 효율적으로 결합하기 위해서는 미세공정뿐 아니라 고도화된 패키징 기술이 필요하다.

이에 따라 TSMC 역시 첨단 공정과 함께 패키징 분야에 지속적으로 투자하고 있다. AI 반도체 시장에서 기술 경쟁의 범위가 ‘누가 더 작은 회로를 만드는가’에서 ‘누가 전체 시스템을 더 효율적으로 연결하는가’로 확대되고 있다는 의미다.

반도체 투자 경쟁 더 치열해질 전망

TSMC의 공격적인 투자는 글로벌 반도체 업계에도 적지 않은 영향을 줄 전망이다.

AI 시장을 둘러싼 경쟁이 지속되는 가운데 엔비디아와 AMD 등 팹리스 기업은 물론이고 메모리 업체와 파운드리 기업까지 생산능력 확대에 나서고 있기 때문이다.

특히 첨단 공정의 생산능력을 얼마나 빠르게 확보하느냐가 향후 AI 반도체 공급망에서 기업들의 경쟁력을 좌우할 가능성이 높다.

다만 대규모 설비투자는 수요가 예상보다 빠르게 둔화할 경우 기업의 비용 부담으로 이어질 수 있다는 위험도 있다.

그럼에도 TSMC가 올해에만 1000억달러가 넘는 자본지출을 승인한 것은 현재의 AI 반도체 수요를 일시적인 유행이 아닌 장기적인 산업 변화로 보고 있다는 점을 보여준다.

AI 산업의 성장세가 이어질수록 반도체 제조업체의 증설 경쟁도 한층 치열해질 전망이다. TSMC가 대규모 투자를 통해 확보한 생산능력이 향후 AI 반도체 시장의 공급 구조와 글로벌 파운드리 경쟁에 어떤 변화를 가져올지 주목된다.