TSMC, 2028년까지 PIC 생산능력 30배 확대… CPO 공급망 본격 가동

TSMC가 2028년까지 광집적회로(PIC) 생산능력을 월 최소 2만5000장으로 30배 확대한다. 이에 따라 CPO(Co-Packaged Optics)는 AI 데이터센터를 겨냥한 수십억 달러 규모의 공급망으로 부상할 전망이다.

"CPO 양산 공급망이 점차 더 가시적인 속도를 제공하기 시작했다"고 모건스탠리 애널리스트들은 공급망 점검 보고서에서 밝혔다. TSMC의 PIC 생산능력 계획, 테스트 효율성, 주문 시점이 개선되고 있다는 분석이다.

현재 월 약 500장 수준인 생산량은 2026년 2분기 1만장, 4분기 1만5000장으로 증가할 것으로 모건스탠리는 추정했다. 웨이퍼 한 장당 648개의 다이가 포함되며, 연간 PIC 생산량은 최대 19억4000만 개에 달한다. 50%의 SoIC 통합 수율(핵심 병목 지점)을 기준으로 월 1만장의 웨이퍼는 약 2억 개의 광학 엔진을 생산할 수 있지만, 후공정 조립 손실로 인해 실제 출하량은 약 39만 대에 그칠 수 있다.

플러거블 광학에서 CPO로의 전환—광학 엔진을 스위치 실리콘 바로 옆에 배치하는 방식—은 스위치당 100T를 초과하는 대역폭을 처리해야 하는 AI 클러스터에 필수적이다. 엔비디아는 일부 파트너에 Spectrum-X CPO 스위치 출하를 시작했으며, TSMC의 COUPE 플랫폼은 2026년 양산을 목표로 하고 있다. 수혜 기업으로는 TSMC, 엔비디아, 브로드컴, AMD가 얼리 어답터로 참여하고 있으며, 공급망 업체로는 FOCI와 AllRing이 꼽힌다. 반면 기존 FAU 공급업체는 차세대 커플링 기술로 인한 장기적 혼란 위험에 직면해 있다.

테스트 효율성이 병목 해소의 열쇠

가장 중요한 개선 사항 중 하나는 Insertion 2 웨이퍼 레벨 테스트다. 이는 전기 신호와 광 신호를 동시에 검증하는 첫 번째 단계다. 모건스탠리에 따르면 테스트 시간은 2025년 하반기 하루 1장에서 현재 웨이퍼당 약 6시간으로 단축됐다. 향후 612개월 내에 웨이퍼당 34시간으로 더 줄이는 것이 목표다. 이러한 개선이 없으면 아무리 충분한 전공정(front-end) 생산능력이 확보돼도 실제 출하로 이어지지 않는다.

모건스탠리는 글로벌 CPO 스위치 출하량이 2026년 약 2만3000대(주로 엔비디아의 100T 스위치)에서 2027년 5만9000대, 2030년 20만대로 증가할 것으로 전망했다. 수율이 계속 개선된다면, 2027년 TSMC의 PIC 생산능력에 대응하는 실제 광학 엔진 출하량은 약 780만 개에 달할 수 있다.

공급망 수혜 기업 부상

대만 광섬유 부품 제조사 FOCI는 7월 첫 대규모 CPO 생산 매출을 기록할 것으로 예상되며, 주로 엔비디아의 Spectrum CPO 스위치에 공급할 계획이다. 모건스탠리는 FOCI가 태국 신규 공장으로의 생산능력 이전과 신주 발행에 따른 일회성 비용으로 2026년 주당순손실(EPS) 0.41대만달러를 기록한 후, 2027년 매출 86억9000만대만달러로 반등할 것으로 전망했다. 엔비디아가 FOCI 매출에서 차지하는 비중은 2026년 29%에서 2027년 76%, 2028년 92%로 급증할 것으로 예상된다.

FAU 커플링, 자동 광학 검사 및 디스펜싱 장비를 공급하는 AllRing도 수혜를 입을 것으로 보인다. 모건스탠리는 AllRing의 2026년 매출 전망을 13% 상향 조정해 94억1000만대만달러로 제시했으며, 2026년 EPS 전망도 15% 상향한 25.48대만달러로 제시했다. CPO 관련 매출은 AllRing 전체의 2026년 11%에서 2028년 26%로 증가할 전망이다. 또한 AllRing은 TSMC의 SoIC 플랫폼에 웨이퍼온웨이퍼 디스펜싱 장비를 독점 공급하고 있으며, 해당 플랫폼의 생산능력은 2026년 월 1만4000장을 목표로 하고 있다.

GlassBridge, 장기 변수로 남아

코닝의 GlassBridge 기술—웨이퍼 레벨 유리 이온 교환 도파로와 분리형 수동 정렬 커넥터를 사용—은 기존 FAU 커플링의 잠재적 대안으로 시장의 주목을 받고 있다. 코닝은 O-대역 섬유-대-PIC 커플링 손실이 약 1.5데시벨이라고 보고하며, 제조 확장성, 열적 호환성 및 재작업 가능성에서 장점을 가진다고 강조한다.

그러나 모건스탠리의 점검 결과 GlassBridge는 현재 엣지 커플링과 1차원 섬유 배치만 지원하는 반면, TSMC의 COUPE 플랫폼과 엔비디아, AMD, Ayar Labs의 단기 프로젝트는 그레이팅 커플링에 집중하고 있다. "단기적인 주류는 신기술이 기존 방식을 즉시 대체하는 것이 아니다"라고 모건스탠리는 분석했다. GlassBridge가 2차원 섬유 배치에 진입하고 주류 플랫폼에서 채택을 확보해야만 의미 있는 경쟁자가 될 가능성이 높다.

TSMC 주가는 선행 주가수익비율(PER) 약 20배 수준에서 거래되며, 이미 파운드리의 기술 리더십을 반영하고 있다. 실제 상승 여력은 공급망에 있을 수 있다. FOCI와 AllRing은 더 높은 배수에서 거래되지만, 이제 막 시작된 물량 증가에 직접적으로 노출돼 있다. 모건스탠리는 AllRing에 대해 목표주가 1580대만달러를 유지하며 '아웃퍼폼(Outperform)' 의견을 제시했다. 엔비디아의 경우, AMD와 브로드컴이 광학 인터커넥트에 투자하고 있는 상황에서 CPO 전환이 네트워킹 해자(moat)를 강화해 줄 것으로 평가된다. 주요 리스크는 SoIC 수율이다. 50% 수준에 머물 경우 실제 광학 엔진 출하량이 웨이퍼 생산능력을 크게 밑돌아, 공급망 전반의 매출 인식이 지연될 수 있다.

본 기사는 정보 제공 목적으로만 작성되었으며 투자 조언을 구성하지 않습니다.