최근 들어 엔비디아의 호실적으로 AI관련 이슈가 관심을 모으고 있다. 작년 메모리 감산 등으로 반도체 관련 주식들이 별로 좋지 못한 시간을 보내오다 엔비디아 관련 AI 테마를 타면서 일부 종목에서는 급등을 하였다. 반도체 관련 분야는 장비, 소재, 전공정, 후공정, 설계, 파운드리 등 너무 광범위하다. 그 중 이번 포스팅에서는 AI반도체 중 뉴로모픽과 관련된 용어를 알아보고 그와 연결되는 종목들에 대해 이슈 및 투자 포인트 등을 정리해 보았다.
AI 반도체 관련 용어 정리
1. 뉴로모픽 (Neuromorphic) 이란?
인간의 뇌신경을 모방하여 만든 칩으로, 신경세포가 다른 신경세포로 신호를 전달하는 과정을 적용하여 효율성을 높인 병렬 연산 인공지능형 반도체이다.
현재 통용되고 있는 컴퓨터는 연산 기능(CPU)과 저장 기능(메모리)으로 나뉘어 AI와 같은 대규모 데이터를 읽고 쓰는 데는 한계가 있다. 이런 한계를 극복하고자 사람의 사고 과정과 비슷하게 저장과 연산, 인식, 패턴 분석까지 가능한 반도체인 뉴로모픽 칩이 차세대 반도체로 관심을 모으고 있다.
연산과 저장, 학습 추론 등을 하나의 칩에서 처리하여 전력 소모량이 기존 대비 1억 분의 1에 불과하다는 특징을 가지고 있지만 딥러닝에 비해 정확도가 떨어진다는 단점이 있다. 최근 삼성전자가 인간 지능에 가까운 AGI 전용 반도체를 만들기 위해 실리콘밸리에 개발 조직을 신설했다는 소식에 관련주들이 관심을 받았다.
2. AGI (Artificial General Intelligence) 이란?
하나의 특정 분야에서 단일 작업을 수행하는 기존 AI와 달리(딥러닝), 인간의 지능을 뛰어넘는 학습 및 문제 처리 능력을 갖춘 차세대 인공지능을 말한다. AGI는 AI보다 범용성, 자율성 등이 풍부해 인간 지능에 가깝거나 능가한다는 평가를 받고 있다. AI는 대부분 사람이 직접 데이터를 제공해 학습 시켜야 하는 반면, AGI는 스스로 학습이 가능하다.
반도체 업계에 따르면 삼성전자는 개발 연구 조직인 ‘AGI 컴퓨팅랩’을 미국 실리콘밸리에 신설과 더불어 뉴로모픽을 주제로 논문을 집필한 함돈희 하버드대 교수를 SAIT(삼성종합기술원) 부원장으로 선임한 것이 알려졌다. 함교수님은 2021년 김기남 당시 삼성전자 부회장, 황성우 삼성 SDS 사장 등과 함께 AI반도체 기술 뉴로모픽 주제 논문을 집필하였다.
3. ASIC (application specific integrated circuit) 이란?
‘주문형 반도체’라 하며, 사용자가 특정 용도의 반도체를 주문하면 이에 맞게 설계, 제작해 주는 기술을 말한다.
ASIC은 설계방식에 따라 다음 세가지 형식이 있다.
- 사용자의 주문 그대로 처음부터 회로를 설계하여 만드는 주문형(custom)
- 기본적인 게이트들을 여러 개 배열해 놓고 이들 사이의 배선만 이어주는 게이트 어레이(gate array)형
- 카운터, 타이머, 플립플롭 등 기본적인 부품을 칩에 미리 구성해 놓은 반제품으로부터 이들을 칩 내에서 연결하여 원하는 회로를 만드는 표준 셀(standard cell) 방식 등의 반(半)주문형 IC
4. RISC-V
2010년 미국 UC버클리대학교에서 개발이 시작된 반도체 설계 기술로 타 설계 IP와 달리 누구나 무료로 자유롭게 사용할 수 있는 오픈소스로 전 세계에 공개되어 있다.
구글, HP, IBM, MS, 오라클, 엔비디아, 퀄컴 등이 연합해 RISC-V 재단을 설립했으며, 현재는 구글, MS, 삼성전자, 엔비디아, 퀄컴, 화웨이, AMD, 미디어텍, 알리바바 등 250개 업체들이 회원사로 등록되어 있다.
RISC-V 코어를 이용해 상용화된 칩을 출시하는 적용처는 기존 스마트폰, 태블릿 PC 처럼 개발자를 위한 생태계가 완성된 분야보다는, 통신 칩, 차량용 반도체, AI 반도체 등 신규 엣지 디바이스 시장이 메인이다.
5. On-Device AI
서버의 연산을 거치지 않고 기기 자체에서 AI 기능을 구현하는 기술이다. 스마트기기 자체적으로 정보를 수집하고 연산하기 때문에 AI 기능의 반응 속도가 빨라지고 사용자 맞춤 AI 서비스도 가능하다.
반도체 뉴로모픽 관련주
1. 에이직랜드
- 사업개요
- 맞춤형 ASIC(주문형 반도체) 설계 및 제조 서비스를 제공하는 디자인하우스 업체
- 세계 최대 반도체 파운드리인 TSMC의 디자인하우스를 뜻하는 VCA(Value Chain Alliance)로서 현재 국내에서는 유일하며, 글로벌 IP기업인 Arm ADP 공식 파트너사 (Arm을 대신하여 IP 디자인솔루션을 제공 할 수 있는 검증된 파트너)
- TSMC 공정에 대한 높은 이해도 기반 팹리스 고객들에게 칩 설계부터 공급까지 턴키 솔루션을 제공
- AI, Automotive, IoT&5G 등 다양한 어플리케이션별 양산 파이프라인을 보유하고 있음
- 성장로드맵
- 신규시장 진출 : 미국 시장 진출(TSMC용 신규 고객사 확보) 및 IP경쟁력 강화
- 신규양산 프로젝트 발굴 : TSMC의 선단공정, 레거시 공정 수요가 있는 팹리스 고객사 확보, Arm기반 SoC고객사 확보
- 양산 라인업 확대 : 개발 수주 잔고 1,250억 원 달성 (AI 69.2%, Automotive 16.9%, 기타 Memory, IoT&5G 등 다양한 애플리케이션별 파이프라인 보유(2023.09기준))
- AI의 경우 2023년 상반기 기준 190억 원 달성 (2022년 AI 매출 106억 원)
- 디퍼아이와 손잡고 뉴로모픽 반도체 상용화를 완료했다는 소식
- 팹리스 기업들은 제품 개발 및 양산 실패 리스크를 줄이기 위해 파운드리 공정에 대한 이해도가 높은 디자인하우스에 대한 의존도가 확대되고 있다. 특히 시스템 반도체의 경우 다품종 소량 생산하는 시장으로 파운드리가 수 많은 팹리스 기업들을 일일이 대응하기 어려워 디자인하우스에게 의존한다.
- TSMC는 VCA, 삼성전자는 DSP라는 자체 디자인하우스 생태계를 구축하여 지정된 디자인하우스들이 파운드리와 팹리스 사이에서 가교 역할을 수행한다.
- 전세계 8개 VCA가 TSMC 대신 TSMC 공정을 이용하고 싶어하는 팹리스 고객들을 대응
- Aworld Magic이라는 자체 ASIC 설계 자동화 플랫폼과 AI 백엔드 솔루션을 보유하고 있다.
- 시가총액 : 8,37억원
- 매출액 : 2020년 매출액 236억원, 영업이익 11억/ 2021년 매출액 452억원, 영업이익28억원/ 2022년 매출액 696억원, 영업이익 114억원
- 영업이익률이 4.77%(2020년)에서 16.44%(2022년) 급격히 상승하였다.
*참조 : IR큐더스, 전자공시
2.자람테크놀로지
- 2000년에 설립된 반도체 IP 사업과 디지털 신호 처리 프로세서 설계 사업을 영위, 2017년 라이트웍스(광통신 부품사)를 흡수합병하며 통신용 반도체 사업에 진출
- 2023년 3월 코스닥에 기술특례로 상장
- 뉴로모픽 프로세서를 기반으로 성능향상을 위해 CNN을 추가한 하이브리드형 인공지능 프로세서를 개발중
- RISC-V를 활용해 XGSPON 반도체를 자체적으로 설계하여 이를 적용한 광트랜시버 공급을 준비하고 있음
- 사업개요
- 캐시카우 사업부 3개 (광트랜시버, 기가와이어, DVT&SOC) : 통신 인프라에 사용되는 장비 및 부품 공급이며 통신시장 투자 싸이클과 밀접한 실적 관계를 나타냄 (매출비중 97.6%)
- 광트랜시버 사업
- 광트랜시버는 송신기를 뜻하는 트랜스미터와 수신기를 뜻하는 리시버의 합성어로 빛으로 송수신 되는 데이터를 전기적 신호로 전환하기 위해 광섬유와 구리선이 교차되는 지점에 광트랜시버를 사용한다.
- 매출향은 국내 통신 3사와 해외 글로벌 기업향으로 공급, 대표 캐시카우 사업으로 연간 50~60억원 수준의 매출이 발생
- 공정형과 이동형 통신 영역 모두에서 사용되기 때문에 매출의 안정성이 확보됨
- 기가와이어 사업
- 건물 내부에 설치된 동축케이블과 전화선을 활용해 초고속 인터넷 서비스를 가능하게 해주는 장비
- 연간 40~50억원의 매출이 발생
- DVT&SOC 사업
- DVT(Digital Voice Tracer, 소형 녹음기)는 필립스 브랜드로 판매되는 제품에 적용중이며, 최종 완제품을 제작해 유럽으로 전량 수출하고 있다.
- 하이패스 단말기에 탑재해 무선 통신으로 통행료를 지불하는 SOC칩을 제작 공급하고 있으며, 향후 자동차용 반도체 시장으로의 진출도 가능한 것으로 보고 있다.
- 광트랜시버 사업
- 동력 사업부 1개 (XGSPON 반도체 사업) : 통신 반도체를 설계해 공급하는 팹리스 사업 (매출비중 2.4%)
- XGSPON 통신 반도체는 PON 반도체의 일종으로 광신호 전달 속도가 상,하향 10기가 수준으로 10을 의미하는 로마자 X를 앞에 붙여 XGSPON 반도체로 명명되었다.
- PON(Passive Optical Network) 기술은 하나의 광케이블에 다수의 고객을 연결 가능하게 해주는 1:N방식으로 광케이블 매설 노선을 획기적으로 줄일 수 있어 비용 절감과 효율적 측면에서 통신 서비스 제공자들이 필수적으로 확보해야 할 기술이다.
- RISC-V를 활용해 XGSPON 반도체를 개발하였는데 경쟁사 대비 전력 소모량이 획기적으로 낮고 가격 경쟁력도 높아 향후 글로벌 PON시장에서 충분히 시장 점유율 확대가 가능할 것으로 판다됨.
- XGSPON 통신 반도체의 경쟁사 칩은 28나노 공정에서 생산되고, 동사 제품은 40나노 공정에서 생산되었지만 전력 효율이 절반이상 낮다. 이런 결과물의 이유는 RISC-V를 이용한 반도체 설계를 했기 때문으로 향후 RISC-V 국내 최고 전문 회사로 통신, 자동차 분야에서 영향력 있는 팹리스 기업이 될 가능성이 있다.
- 캐시카우 사업부 3개 (광트랜시버, 기가와이어, DVT&SOC) : 통신 인프라에 사용되는 장비 및 부품 공급이며 통신시장 투자 싸이클과 밀접한 실적 관계를 나타냄 (매출비중 97.6%)
- 시가총액 : 2,773억원
- 매출액 : 2020년 매출액 116억원, 영업이익 5억원/ 2021년 매출액 143억원, 영업이익 3억원/ 2022년 매출액 161억원, 영업이익 2억원
- 실적예상 : 2023년 매출액 114억원 (-394% yoy) 2023년 실적 부진의 이유는 국내외 수주 계약이 이연되었고, 연구개발비 증가 때문
- 2024년 매출액 276억원 (XGSPON 100억, 광트랜시버 70억, 기가와이어 45억, DVT&SOC 53억)으로 예상하고 있다. 올해 XGSPON 사업부의 비약적인 매출 성장을 예상하고 있는데 실적 추이를 지켜봐야 할 듯하다.
3.네패스아크
- 기업개요
- 2019년 4월 네패스에서 물적분할해 설립된 시스템 반도체 테스트 전문 기업
- 시스템반도체 후공정 테스트 기업으로 전력관리반도체(PMIC), 디스플레이 구동칩(DDI), 모바일프로세서(AP) 등의 테스트 사업을 하고 잇다. 삼성전자의 고객사
- ㈜네패스의 그룹사는 네패스아크, 네패스라웨, Nepes Air Tech, 네패스야하드, 이리도스㈜가 있다. 네패스아크의 최대주주는 (주)네패스로 지분 50.16(2023년 55.1% 지분에서 최근 매각해 줄어 들었다)를 보유 중이다.
- 네패스의 지분매각은 네패스라웨(네패스가 지난 2020년 2월 팬아웃 패널레벨패키지(FO-PLP) 사업부문을 물적분할해 신설한 회사) 운영 자금 용도의 자금 확보를 위한 것으로 추측되고 있다.
- 전방 시장인 비메모리의 업황이 중요하다.
- 뉴로모픽 인공지능칩 테스트 개발 완료 공시(2023년 3분기 보고서)
- 2017년 세계 최초 뉴로모픽칩 NM500의 개발 및 상용화 시작, NM500은 미국 제너럴비전(GV)이 설계한 것으로 네패스가 독점생산을 맡음
- On-Device AI로 인한 테스트 타임이 증가 On-device의 실질적인 수혜주
- 매출 비중은 웨이퍼 테스트 89.4%, 패키징 테스트 0.4%, 기타 10.2% (PMIC 40%, DDI 20%, SoC 30%, 기타 10%)
- 동사의 테스트 매출은 고객사인 삼성전자의 시스템 사업부의 매출 추이와 동행하는 특성이 있다.
4. 앤씨앤
- 기업개요
- 2007년 코스닥 상장, 2019년 물적분할을 통해 자동차 반도체 사업부문을 분할하여 (주)넥스트칩, 블랙박스 자회사인 (주)앤커넥트를 흡수합병하여 (주)앤씨앤을 설립하였다. 2023년 1월에는 ADAS향 소프트웨어 자회사인 (주)베이다스를 흡수합병 함.
- 사업부는 크게 차량용 블랙박스 부문(92%)과 영상처리칩 부문(7%)이다.
- 국내블랙박스 시장에서 팅크웨어에 이어 2위 (20년 M/S 30%)이지만 자체 영상칩 생산으로 가격 경쟁력이 높음(20% 정도)
- 블랙박스의 수출 비중은 매출의 30%이다.
- 뉴로모픽 기반 원천기술 정부과제를 수행한 이력 부각
- 영상보안용 영상처리칩 시장에서 반도체 국산화에 성공
[함께 읽어볼 글]