글로벌파운드리, TSMC의 CoWoS용 실리콘 인터포저 미국 생산…20억 달러 규모 5년 계약
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글로벌파운드리, TSMC의 CoWoS용 실리콘 인터포저를 미국에서 생산 — 20억 달러 규모 5년 계약
글로벌파운드리(GloFo)가 TSMC의 하청업체로 참여한다.
글로벌파운드리와 TSMC는 글로벌파운드리가 TSMC의 CoWoS 고급 패키징 기술용 실리콘 인터포저를 생산하는 20억 달러 규모의 5년 제조 계약을 체결했다. 이 arrangement은 이러한 부품에 대한 미국 내 제조 소스를 확립하여, TSMC의 고객들이 제품을 완전히 미국에서 제조 및 패키징했다는 브랜드 이미지를 강화할 수 있게 한다. 양산은 2028년 상반기에 가동될 예정이다.
"GF의 신뢰할 수 있는 미국 제조 인프라를 활용한 제조 서비스를 제공함으로써, 우리는 고객들이 혁신을 가속화하고 반도체 공급망을 강화하는 데 도움이 될 필수적인 고급 패키징 요소의 안전하고 확장 가능한 공급원을 창출하고 있습니다."라고 글로벌파운드리 CMOS 비즈니스 부문 부사장인 에드 카스테는 말했다.
GF와 TSMC의 협력
계약에 따라 글로벌파운드리는 뉴욕주 말타에 위치한 제조 시설의 생산 능력을 확장하여 TSMC의 CoWoS-S 패키징 생태계에서 사용되는 실리콘 인터포저를 생산할 예정이다. 이러한 인터포저는 로직 칩렛과 고대역폭 메모리(HBM) 스택 간에 고밀도 연결을 제공하며, 인공지능(AI) 및 고성능 컴퓨팅(HPC) 애플리케이션을 위한 복잡한 다중 다이 프로세서를 구현할 수 있게 해주는 맞춤형 실리콘 부품이다. 두 회사는 설치될 생산 용량을 공개하지 않았지만, 이 계약은 수요에 따라 추가 확장을 위한 틀을 제공한다.
TSMC의 CoWoS-S 패키징 기술에 사용되는 실리콘 인터포저는 특정 프로세서 설계에 맞게 맞춤화되며, 그 구성은 로직 칩렛과 HBM 스택의 수, 치수, 배치 및 이들 간의 연결에 따라 달라진다.
또한 인터포저는 전력 분배 네트워크와 임베디드 딥 트랜치 커패시터(DTC)를 포함한 특정 프로세서의 전력 공급 요구 사항을 충족해야 하며, 설계는 신호 무결성, 전력 무결성 및 열 특성을 고려해야 한다. 더구나 대형 인터포저는 최대 리소그래피 레티클 크기를 초과할 수 있으므로 스티칭(stitching)이 필요할 수 있으며, 따라서 글로벌파운드리가 초대형 시스템 인 패키지(SiP)용 인터포저를 얼마나 잘 스티칭할 수 있을지는 미지수이다.
일부 제조 공정과 구조적 요소는 표준화될 수 있지만, 결과적으로 나오는 인터포저는 일반적으로 특정 애플리케이션에 맞춰진다. 글로벌파운드리는 TSMC의 공급업체가 아니라, 표준화된 부품이 아닌 TSMC와 긴밀한 협력이 필요한 여러 고객 맞춤형 인터포저 설계를 제조하는 하청업체가 될 것이다. 구체적으로 글로벌파운드리는 자체 설계 규칙, 제조 공정 및 자격 절차 간의 호환성을 보장하여 GF가 생산한 인터포저가 TSMC의 CoWoS 패키징 흐름에서 사용될 수 있도록 해야 한다. 인터포저 레이아웃에는 TSMC 및 그 고객들의 고유한 기술과 생산 방법이 포함될 수 있으므로, 두 회사가 지적재산권의 소유와 보호를 어떻게 처리할지는 아직 불명확하다.
일부 인터포저 생산을 글로벌파운드리로 이전함으로써 TSMC는 자체 제조 자원을 일부 확보하고 고급 패키징에 필요한 부품의 가용성을 높일 수 있다.
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실리콘 인터포저 제조는 CoWoS-S 생산 공정의 일부에 불과하다. 이 기술에는 고정밀 본딩 장비를 사용하여 로직 칩렛과 HBM 스택을 인터포저에 부착하고, 결과물인 구조체를 유기 기판에 조립한 후 전기적 테스트를 수행하는 작업도 포함된다. 이러한 작업에는 전용 제조 설비가 필요하며, 양사 간 협약은 이에 대한 내용을 다루지 않고 있다.
TSMC의 CoWoS 생태계 편입
선도 공정 기술 개발에서 2018년 퇴사한 이후 선도형 AI 및 HPC 가속기 생산이 불가능해진 글로벌파운드리(GlobalFoundries)는 이제 미국 내 TSMC의 첨단 패키징 공급망의 일원이 되어 AI 및 HPC 프로세서용 맞춤형 부품을 공급하게 되었다.
글로벌파운드리에게 이 협약은 선도형 로직 다이(집적회로)를 생산하지 않고도 첨단 AI 프로세서 제조에 참여할 수 있는 기회를 제공한다. 비록 8년 전 선도형 공정 기술 개발을 포기했지만, 동사의 제조 능력은 여전히 CoWoS-S 인터포저를 포함한 정교한 멀티칩 패키지에 사용되는 특정 부품 생산에 적합하다. 다만 글로벌파운드리가 TSMC의 CoWoS-L 공급망에도 참여할 수 있을지는 아직 미지수다.
아리조나주에 첨단 패키징 시설을 설립하려는 TSMC의 계획을 고려할 때, 글로벌파운드리와의 협약은 특히 중요하다. TSMC는 2029년 이전에 주 내에 CoWoS 및 3D-IC 패키징 능력을 도입할 계획이며, 2028년 초 생산을 시작할 예정인 애리조나주 피오리아에 첨단 패키징 시설을 건설 중인 암커 테크놀로지(Amkor Technology)와 10년 계약을 체결했다.
2028년 상반기에 글로벌파운드리가 뉴욕에서 인터포저 생산을 확대함에 따라, TSMC는 아리조나에서 제조된 로직 다이, 뉴욕에서 생산된 실리콘 인터포저, 그리고 TSMC 및/또는 암커가 아리조나에서 수행하는 첨단 패키징 및 테스트로 구성된 거의 국내산 CoWoS 공급망을 구축할 가능성이 있다. 당분간 HBM 스택은 아시아의 메모리 제조업체로부터 조달해야 하지만, 마이크론과 SK하이닉스 모두 이번 십 년 내에 미국 내 HBM 조립 시설을 도입할 예정이므로, 2029~2030년까지 미국은 첨단 AI 프로세서 생산을 위한 수직 통합 공급망을 갖추게 될 것이라고 안전하게 말할 수 있다.
그러나 한 가지 걸림돌이 있다. 글로벌파운드리와 TSMC는 CoWoS 조립 작업이 TSMC와 암커 간에 어떻게 분배될지, 또는 글로벌파운드리 인터포저가 아리조나에서 실제로 사용될지 여부를 공개하지 않았다. 한편, 글로벌파운드리가 '신뢰할 수 있는 미국 내 제조 기반'이라는 표현을 사용한 것은 자사의 인터포저가 주로 미국 내에서 완전히 제작되는 SiP(시스템 인 패키지)를 대상으로 한다는 점을 강하게 시사한다. 동시에 충분한 칩 온 웨이퍼 조립 및 테스트 설비가 확보되지 않는 한, 인터포저 생산 확대만으로는 완성된 AI 프로세서의 수를 늘릴 수 없다.
여전히 불분명한 사항들
초기 협약은 5년 동안 유효하며 추가 설비 증설을 위한 메커니즘을 마련했다. 그러나 양사는 계획된 제조 물량, 확장 관련 자본 지출, 또는 20억 달러 규모의 협약 내역이 어떻게 분배되는지 공개하지 않았다. 또한 글로벌파운드리가 보유한 제조 능력이 CoWoS-S의 발전과 어떻게 부합하는지는 아직 확인되지 않았다.
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안톤 실로프는 Tom’s Hardware의 기고 작가입니다. 지난 몇십 년간 그는 CPU와 GPU부터 슈퍼컴퓨터에 이르기까지, 그리고 최신 공정 기술과 파운드리 장비, 첨단 산업 동향에 이르기까지 다양한 주제를 다루어 왔습니다.
📄 원문 (English)
GlobalFoundries to produce silicon interposers for TSMC's CoWoS in the US — Five-year agreement valued at $2 billion
GloFo becomes TSMC subcontractor.
GlobalFoundries and TSMC have entered into a five-year manufacturing agreement valued at $2 billion under which GlobalFoundries will produce silicon interposers for TSMC's CoWoS advanced packaging technology. The arrangement will establish a U.S.-based manufacturing source for these components, which will enable TSMC's clients to brand their products as completely made and packaged in America. Volume production is scheduled to ramp up in the first half of 2028.
"By providing manufacturing service using GF's trusted U.S. manufacturing footprint, we are creating a secure, scalable source of essential advanced-packaging elements that will help customers accelerate innovation and strengthen the semiconductor supply chain," said Ed Kaste, senior vice president of CMOS Business at GlobalFoundries.
GF and TSMC team up
Under the agreement, GlobalFoundries will expand manufacturing capacity at its fabrication facility in Malta, NY, to produce silicon interposers used in TSMC's CoWoS-S packaging ecosystem. Such interposers are custom pieces of silicon that provide high-density connections between logic chiplets and high-bandwidth memory (HBM) stacks and enable the creation of complex multi-die processors for artificial intelligence (AI) and high-performance computing (HPC) applications. The companies have not disclosed the production capacity to be installed, but the agreement provides a framework for additional expansion depending on demand.
Silicon interposers used for TSMC's CoWoS-S packaging technology are customized for particular processor designs, as their configurations depend on the number, dimensions, and placement of logic chiplets and HBM stacks, as well as the interconnections between them.
In addition, interposers must meet the power-delivery requirements of specific processors, including power distribution networks and embedded deep trench capacitors (DTC), and their designs must account for signal integrity, power integrity, and thermal characteristics. Furthermore, large interposers may exceed the maximum lithographic reticle size and therefore require stitching, so it remains to be seen how well GlobalFoundries will stitch such interposers for extra-large system-in-packages (SiPs).
While certain manufacturing processes and structural elements can be standardized, the resulting interposers are generally application-specific. GlobalFoundries will not be a TSMC supplier, but a subcontractor that will manufacture multiple customer-specific interposer designs rather than standardized components that require close cooperation with TSMC. Specifically, GlobalFoundries will need to ensure compatibility between its design rules, manufacturing processes, and qualification procedures so that interposers produced by GF can be used in TSMC's CoWoS packaging flows. It remains to be seen how the companies will handle ownership and protection of intellectual property, as interposer layouts may incorporate technologies and production methods specific to TSMC and its customers.
By transferring some interposer production to GlobalFoundries, TSMC could free up some of its own manufacturing resources and increase availability of components required for advanced packaging.
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Manufacturing silicon interposers is only one part of the CoWoS-S production process. The technology also requires attaching logic chiplets and HBM stacks to interposers using high-precision bonding equipment, assembling the resulting structures onto organic substrates, and then performing electrical testing. These operations require dedicated manufacturing capacity, which the agreement between the two companies does not address.
Becoming a part of TSMC's CoWoS ecosystem
Following its exit from development of leading-edge process technologies in 2018 and consequent inability to produce leading-edge AI and HPC accelerators, GlobalFoundries is now becoming a part of TSMC's advanced packaging supply chain in the U.S. that will supply custom components for AI and HPC processors.
For GlobalFoundries, the agreement represents an opportunity to participate in the manufacturing of advanced AI processors without producing their leading-edge logic dies. Although the company abandoned the development of leading-edge process technologies eight years ago, its manufacturing capabilities remain suitable for producing certain components used in sophisticated multi-chip packages, including CoWoS-S interposers. It remains to be seen though whether it can also participate in TSMC's CoWoS-L supply chain.
The agreement with GlobalFoundries is particularly important considering TSMC's plans to establish advanced packaging operations in Arizona. The company intends to introduce CoWoS and 3D-IC packaging capabilities in the state before 2029 and has signed a 10-year agreement with Amkor Technology, which is building an advanced packaging facility in Peoria, Arizona, that is scheduled to begin production in early 2028.
As GlobalFoundries ramps up interposer production in New York in the first half of 2028, TSMC could potentially establish a largely domestic CoWoS supply chain that comprises logic dies manufactured in Arizona, silicon interposers produced in New York, and advanced packaging and testing performed by TSMC and/or Amkor in Arizona. For a while, HBM stacks would still have to be sourced from memory manufacturers in Asia, though both Micron and SK hynix intend to bring HBM assembly facilities to the U.S. already this decade, so it is safe to say that the U.S. will have a vertically integrated supply chain for production of advanced AI processors by 2029 – 2030.
There is a catch, though, as GloFo and TSMC have not disclosed how CoWoS assembly operations will be divided between TSMC and Amkor, or whether GlobalFoundries' interposers will be used in Arizona at all. Yet, GF's wording about a trusted U.S. manufacturing footprint strongly implies that its interposers will be primarily aimed at SiPs fabricated entirely in the U.S. Meanwhile, expanding interposer production alone will not increase the number of finished AI processors unless sufficient chip-on-wafer assembly and testing capacity is available.
Some things remain unclear
The initial agreement covers five years and establishes a mechanism for further capacity additions. However, the companies have not disclosed the planned manufacturing volumes, capital expenditures associated with the expansion, or the breakdown of the $2 billion agreement. Furthermore, we yet have to find out how GF's manufacturing capabilities are aligned with CoWoS-S' advancements.
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Anton Shilov is a contributing writer at Tom’s Hardware. Over the past couple of decades, he has covered everything from CPUs and GPUs to supercomputers and from modern process technologies and latest fab tools to high-tech industry trends.
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