TSMC 공급과 AMD의 천장

51명이 계산하지 않은 숫자

AMD를 커버하는 월가 애널리스트는 51명입니다. 이 중 GPU 매출 전망의 핵심 변수인 TSMC 용량을 정량적으로 분해한 증권사는 몇 곳일까요?

0입니다.

HSBC만이 유일하게 "3nm 추가 할당이 어렵다"고 경고했습니다. AI GPU 매출 전망을 $18.5B에서 $14.6B로 대폭 하향했죠. 하지만 HSBC조차 계산 과정은 공개하지 않았습니다.

이것이 사각지대입니다.

51명의 애널리스트가 AMD GPU 매출을 전망할 때, 대부분은 이런 접근을 합니다: "AI GPU 시장 TAM이 $X이고, AMD 시장점유율이 Y%이니까, GPU 매출은 $Z." 수요 기반 톱다운 추정입니다.

그런데 문제가 있습니다. 수요가 공급의 3배인 세계에서는, 수요가 아니라 공급이 매출의 상한을 결정합니다.

Bull(Barclays 목표가 $665)과 Bear(HSBC 목표가 $340)의 차이는 결국 하나입니다. "TSMC가 AMD에 CoWoS 용량을 얼마나 배분할 것인가"에 대한 가정이 다릅니다.

이 글이 그 사각지대를 채웁니다.

1. TSMC 공급 용량의 해부

AMD GPU의 물리적 한계를 이해하려면, 먼저 TSMC라는 "수문"의 구조를 정확히 파악해야 합니다. TSMC에서 AMD GPU 생산에 관여하는 핵심 자원은 3가지입니다: 3nm 웨이퍼, 2nm 웨이퍼, 그리고 CoWoS 패키징. 이 3가지가 동시에 병목을 형성합니다.

1.1 3nm(N3/N3P): 180,000장의 한계

TSMC 3nm 월간 생산 능력은 2025년 말 120,000~130,000 WPM에서 2026년 말 180,000 WPM으로 확대됩니다. +40% YoY 성장입니다.

그런데 이 180,000장 전량이 이미 예약 완료 상태입니다.

TSMC CEO C.C. Wei의 말을 직접 들어보겠습니다: "고객의 내년 수요가 투자와 용량 확장 계획을 감안해도 공급을 초과할 것입니다." 수문을 더 넓혀도 강물이 더 많이 밀려온다는 뜻입니다.

Fab 18(대만 타이난)의 전 8개 Phase에서 3nm을 생산합니다. P1~P3은 N4/N4P(핫런 프리미엄 +50~100%, 리드타임 39~52주), P4~P8은 N3/N3P(리드타임 52~78주)를 담당합니다. 전 Phase 가동 시 총 목표는 약 200,000 WPM이며, 연간 환산 약 2,160,000 wafer(2026E, 가동률 100% 가정)입니다.

핵심은 단순합니다. 수문이 넓어지고 있지만, 강물이 더 빠르게 불어나고 있어서 빈 자리가 없습니다.

1.2 2nm(N2): 2026년은 램프업의 해

2nm은 2025년 Q4에 양산을 시작했지만, 2026년 말까지도 월 100,000~140,000 WPM 수준입니다. 3nm 대비 초기 물량이 제한됩니다.

웨이퍼 비용은 $30,000+로 3nm 대비 50% 이상 비쌉니다. 리드타임은 78~104주로 "신규 진입 사실상 불가" 상태입니다. 그리고 Apple이 초기 2nm 할당의 50% 이상을 계약상 확보했습니다.

AMD MI455X(CDNA 5)가 이 2nm 공정을 사용할 예정이지만, 램프업 초기에 충분한 물량을 확보할 수 있을지가 관건입니다. 새 수문이 열려도, 가장 먼저 물을 가져가는 것은 VIP 고객(Apple)입니다.

1.3 CoWoS: 진짜 병목은 패키징에 있습니다

여기서 핵심적인 질문이 나옵니다. "3nm 웨이퍼(음식)가 충분하면 GPU를 더 만들 수 있는 거 아닌가?"

아닙니다.

웨이퍼에서 칩을 깎아냈다고 끝이 아닙니다. 이 칩들을 하나의 GPU로 조립하는 패키징 과정이 필요합니다. MI350X 하나를 만들려면 8개의 가속기 다이(XCD), 2개의 I/O 다이(IOD), 8스택의 HBM3E 메모리를 초정밀 인터포저 위에 올려야 합니다. 이 작업을 하는 것이 TSMC의 CoWoS(Chip on Wafer on Substrate) 패키징입니다.

비유하면 이렇습니다. 음식(웨이퍼)이 주방에서 나와도, 접시(CoWoS)가 없으면 서빙할 수 없습니다.

2023년에서 2026년까지 약 10배 확장되었습니다. 그런데 TSMC CEO C.C. Wei는 이렇게 말합니다: "CoWoS capacity is very tight and remains sold out through 2025 and into 2026." 10배나 늘렸는데 여전히 sold out이라는 뜻입니다.

리드타임은 52~78주. AP3, AP5, AP6 라인 전량 풀부킹. TSMC는 2026년 CoWoS 일부를 OSAT 파트너에 아웃소싱하여 연 240K~270K wafer를 추가로 확보하려 하지만, 이마저도 턱없이 부족합니다.

그리고 상황은 더 나빠질 수 있습니다. NVIDIA의 차세대 R200(2027년 예정)은 CoWoS-L 패키징을 사용하며, 인터포저 면적이 9.5x reticle 규모입니다. 패키지 면적이 커지면 wafer당 GPU 수가 줄어듭니다. 실효 용량이 더 감소하는 구조입니다.

2. 누가 얼마나 가져가는가

수문의 크기를 파악했습니다. 이제 다음 질문입니다. "이 수문을 통과하는 물은 누가 가져가는가?"

TSMC의 용량 배분에는 명확한 먹이사슬이 있습니다. 그리고 AMD는 이 먹이사슬에서 5번째입니다.

2.1 TSMC 매출 기준 고객 순위: AMD는 5위

Apple 25%, NVIDIA 11%, MediaTek 9%, Qualcomm 8%, 그리고 AMD 7%. AMD의 7%는 EPYC CPU + Instinct GPU + Ryzen 등 전 제품군을 합산한 수치입니다.

주목할 점이 하나 더 있습니다. Broadcom입니다. 현재 7%이지만, Google TPU와 Meta 커스텀 ASIC 수주에 힘입어 2026E에는 11~15%까지 급성장할 전망입니다. Broadcom이 올라오면 AMD에 돌아가는 몫이 줄어들 수 있습니다.

2.2 CoWoS 배분: NVIDIA의 60%, AMD의 11%

전체 매출 비중보다 더 중요한 숫자가 있습니다. CoWoS 패키징의 고객별 배분입니다. GPU 매출의 천장을 직접 결정하는 변수이기 때문입니다.

NVIDIA는 CoWoS 전체 용량의 60~70%를 수년간 선점 예약했습니다. 연간 wafer로 환산하면 800,000~850,000장입니다. AMD는 약 11%를 배분받습니다. 연간 약 130,000~150,000장입니다. NVIDIA의 6분의 1 수준입니다.

왜 이렇게 차이가 날까요? NVIDIA가 단순히 "더 큰 고객"이기 때문만은 아닙니다.

2.3 먹이사슬의 논리: 왜 AMD는 더 많이 받을 수 없는가

TSMC의 용량 배분에는 명확한 원칙이 있습니다.

핵심적인 차이가 있습니다. NVIDIA는 TSMC의 "고객"이 아니라 "파트너"입니다. CoWoS-L 아키텍처를 TSMC와 공동으로 개발한 최초이자 최대의 고객입니다. AMD는 좋은 고객이지만, 아키텍처를 함께 정의하는 관계는 아닙니다.

AMD가 용량을 늘릴 수 있는 현실적인 경로는 3가지뿐입니다.

3. CoWoS가 왜 진짜 병목인가

1장에서 TSMC의 3중 병목(3nm + 2nm + CoWoS)을 봤습니다. 2장에서 AMD의 배분이 11%임을 확인했습니다. 이제 핵심 질문에 도달합니다.

"3nm 웨이퍼와 CoWoS 웨이퍼 중, 진짜 병목은 어느 쪽인가?"

답은 CoWoS입니다. 그리고 그 이유를 정량적으로 보여드리겠습니다.

3.1 MI350X의 다이 구성

먼저 MI350X가 물리적으로 어떻게 구성되어 있는지 살펴보겠습니다.

MI350X 하나는 총 10개의 다이(XCD 8개 + IOD 2개)와 8스택의 HBM3E 메모리를 하나의 거대한 인터포저 위에 올린 구조입니다.

3.2 웨이퍼 경제학: GPU 1개에 필요한 웨이퍼 수

이제 GPU 1개를 만드는 데 3nm 웨이퍼와 CoWoS 웨이퍼가 각각 얼마나 필요한지 계산합니다.

3nm 웨이퍼 소요

CoWoS 웨이퍼 소요

3.3 왜 CoWoS가 4배 더 소모되는가

두 계산 결과를 나란히 놓으면 답이 보입니다.

3nm 웨이퍼 1장에서 GPU 56개 분의 다이를 만들 수 있지만, CoWoS 웨이퍼 1장에서는 GPU 13~14개만 패키징할 수 있습니다. CoWoS 웨이퍼 1장당 GPU 수가 3nm 웨이퍼의 약 4분의 1 수준입니다.

비유하면 이렇습니다. 주방(3nm)에서 음식이 56인분 나왔는데, 접시(CoWoS)가 14개밖에 없습니다. 나머지 42인분은 접시를 기다려야 합니다. 아무리 주방을 빠르게 돌려도, 접시가 없으면 서빙할 수 없습니다.

위 계산은 공개된 다이 면적, 웨이퍼 크기, 업계 평균 수율을 기반으로 한 자체 추정입니다. 실제 수율과 GDPW는 비공개이며, 제조사별로 차이가 있습니다. 이 계산의 목적은 "차수(order of magnitude)" 수준의 타당성 검증입니다.

4. GPU 매출 천장 역산

이제 증권사가 하지 않은 계산을 합니다.

3장에서 CoWoS가 binding constraint임을 확인했습니다. 그렇다면 AMD에 배분된 CoWoS 용량(연간 ~130K~150K wafer)에서 출발하여 GPU 매출의 천장을 역산할 수 있습니다.

4.1 CY2026E: 연간 GPU 생산량 상한

MI300X 시절(2024년 약 50만 대)의 3~4배입니다. 의미 있는 성장이지만, 이 이상은 CoWoS 배분이 늘지 않는 한 불가능합니다.

한 가지 짚어둘 점이 있습니다. 이 물량 전부가 MI350X/MI355X는 아닙니다. MI455X(2nm)도 동일한 CoWoS 할당에서 생산되며, 이전 세대 MI300X/MI325X도 일부 병행 출하됩니다.

4.2 ASP와 매출 역산

생산량에 평균 판매가격(ASP)을 곱하면 매출 천장이 나옵니다.

ASP를 먼저 정리합니다. MI350X 단일 제품 ASP는 $20,000~$30,000으로 추정됩니다. 그러나 AMD는 MI350X만 판매하지 않습니다. MI325X(~$15,000), MI300X(~$10,000~$15,000)도 병행 판매합니다. 전 Instinct 제품군의 믹스 가중 평균 ASP는 ~$8,000~$9,000으로 추정됩니다.

검증해볼까요? 2024년 Instinct 매출 약 $5B / 출하량 약 500K = ASP 약 $10,000. 제품 믹스가 전환됨에 따라 ASP가 하락할 가능성도 존재합니다.

여기서 두 가지가 검증됩니다.

HSBC의 $14.6B는 Bear 시나리오($14.4B)에 거의 정확히 일치합니다. HSBC는 "2025년 말 배정분 이상 추가 확보 곤란"을 전제로 했으며, 이 전제는 CoWoS 130K wafer 가정과 같습니다. HSBC의 계산은 공개하지 않았지만, 결론은 우리의 Bear 시나리오와 같은 지점을 가리킵니다.

컨센서스 상단 $18.5B는 Bull 시나리오($18.9B)에 근접합니다. 이를 달성하려면 CoWoS 배분이 150K+ wafer가 되어야 하며, 이는 AMD의 CoWoS 비중이 11%에서 13%로 올라가거나 CoWoS 전체 용량이 예상을 초과해야 가능합니다.

4.3 CY2027E: 천장이 올라가는 해

2026년이 "현재 천장에 갇힌 해"라면, 2027년은 "천장이 올라가는 해"입니다. 3가지 변화가 동시에 일어나기 때문입니다.

2027년 천장 상승의 3가지 동인을 구체적으로 살펴보겠습니다.

리스크도 있습니다. Arizona 램프업이 지연되거나, 2nm 수율이 미달하거나, CoWoS 확장 자체가 지연될 수 있습니다. 2027년 천장은 "보장된 미래"가 아니라 "계획대로 가면 도달하는 목표"입니다.

5. 천장은 언제 올라가는가

GPU 매출의 천장을 올리려면 3가지 중 최소 하나가 일어나야 합니다.

5.1 신규 fab: 2027년까지 기다려야 합니다

TSMC의 총 투자 규모는 $165B입니다(기존 $65B + 추가 $100B). Arizona Fab 21 Phase 2가 2027년 H2에 3nm 양산을 시작하면, AMD는 여기서 추가 물량을 확보할 수 있습니다. Digitimes에 따르면 AMD는 Arizona의 "두 번째로 큰 고객"이 될 전망입니다.

핵심은 이것입니다. 2026년에 가동되는 첨단 노드 신규 fab은 없습니다. 순증 용량은 2027년부터입니다.

5.2 AMD의 CoWoS 비중 확대: 11%에서 15%로 갈 수 있는가

AMD가 CoWoS 비중을 11%에서 15%로 올리면 어떻게 될까요? 2027E 기준으로 연간 wafer 배분이 150K에서 225K로 50% 증가합니다.

그러나 이를 위해서는 두 가지 중 하나가 필요합니다. NVIDIA의 비중이 줄거나, 전체 CoWoS 용량이 예상 이상으로 확대되어야 합니다.

현실적 판단: CY2026E에서 11%에서 12% 정도의 미세 조정은 가능하지만, 15%까지 가려면 2027년 신규 용량 투입이 필수입니다.

5.3 패키징 기술 전환: CoWoS 의존에서 벗어날 수 있는가

MI350X는 CoWoS-S(3.5x reticle) 10-다이 구성을 사용합니다. MI455X부터는 12-다이 구성(GCD 2 + IOD 2 + HBM4 8스택, 320B 트랜지스터)으로 진화합니다. TSMC SoIC(System-on-Integrated-Chips)와 CoWoS-L의 조합으로 패키징 효율이 개선될 가능성이 있지만, 근본적인 한계가 있습니다.

고대역폭 AI GPU는 어떤 형태의 2.5D/3D 패키징이든 필요하며, TSMC가 유일한 공급자입니다. 패키징 기술이 바뀌어도 TSMC 의존 구조는 유지됩니다.

6. 투자자가 봐야 할 것

AMD GPU 매출 전망을 볼 때 "수요가 강하다"는 이유만으로 Bull Case를 채택하면 안 됩니다. Barclays 목표가 $665와 HSBC 목표가 $340의 차이는 결국 하나입니다. "TSMC가 AMD에 얼마나 용량을 배분하느냐"에 대한 가정입니다.

6.1 시나리오별 정리

Barclays $665는 CY2027E 이후를 기준으로 TAM $120B을 가정합니다. 2027년 천장 상승을 선반영한 것입니다. HSBC $340은 CY2026E 기준으로 Bear 시나리오를 반영합니다. 2026년 천장에 갇힌 가정입니다.

6.2 모니터링 지표: 천장이 움직이는지 판단하는 4가지 신호

천장이 올라가는지 내려가는지를 실시간으로 판단할 수 있는 선행 신호가 4가지 있습니다. 증권사 리포트의 결론을 받아들이기 전에, 이 지표를 먼저 확인하십시오.

6.3 51명 중 왜 아무도 이걸 계산하지 않았나

마지막 질문입니다. 왜 51명의 애널리스트 중 TSMC 용량을 정량적으로 분석한 사람이 없을까요?

답은 간단합니다. 반도체 공급망의 정량 데이터는 비공개이기 때문입니다. TSMC는 고객별 배분을 공시하지 않습니다. fab별 웨이퍼 생산량도, CoWoS 라인별 할당도, 고객사 계약 세부도 모두 비공개입니다. 우리가 사용한 데이터(Morgan Stanley 추정, Silicon Analysts, TrendForce)도 추정치입니다. 이 추정치를 조합하여 역산하는 작업은 시간이 많이 들고, 추정의 불확실성을 감수해야 합니다.

하지만 이 불확실성을 감수하지 않으면, 투자자는 "수요가 강하다"는 한 줄짜리 논리에 의존하게 됩니다. 불완전한 계산이라도 "수요 기반 톱다운"보다는 "공급 기반 바텀업"이 현실에 더 가깝습니다.

HSBC 애널리스트의 핵심 문장이 이 분석의 결론을 함축합니다.

AMD가 스스로 통제할 수 있는 것과 통제할 수 없는 것을 구분하면 이렇습니다.

이 비대칭이 해소되는 시점은 2027년 이후입니다. Arizona Fab + CoWoS 확장 + 2nm 성숙이 동시에 작용하면, AMD의 천장은 의미 있게 올라갑니다. 2026년은 기다리는 해입니다.