디아이티 : HBM 1위 SK하이닉스향 레이저 어닐링 장비 공급, 새로운 시대를 고하다

동사는 AOI(Automatic Optical Inspection) Solution에서 대다수의 매출을 발생시키고 있습니다. AOI는 아래 그림과 같이 검사하려는 대상에 빛을 쏘면, 투과 또는 반사되는 빛을 카메라의 센서에 전달하여 결함유무를 검사하는 기법입니다. 해당 기술은 대다수의 산업에서 쓰이는데, 대표적으로는 반도체, 디스플레이, 2차전지 등에서 사용되고 있습니다.

이 외에도 매출의 5%는 레이저 솔루션에서 발생하고 있습니다. DRAM 및 낸드 웨이퍼의 수율을 향상시키거나 SiC 전력반도체 웨이퍼의 Ohmic Contact 저항을 낮추는 Laser Annealing System을 개발하여 보유하고 있습니다. 실적은 아래와 같은데, 뚜렷하게 성장하는 추세에 있다기보다는 간헐적으로 매출액이 급증하는 장비 기업의 전형적인 모습을 보여주고 있습니다.

사실 동사의 대부분의 매출은 AOI에서 발생하고 있지만, 투자자들이 관심갖고 지켜보고 있는 부분은 이 레이저 어닐링 장비입니다. 이유는 간단합니다. SK하이닉스 향으로 레이저 어닐링 장비 공급을 앞두고 있기 때문입니다. 레이저 어닐링 장비를 간단하게 소개하고, 이오테크닉스의 사례를 통해 레이저 어닐링 장비 공급의 파급력에 대해 살펴보겠습니다.

웨이퍼는 본래 순수한 규소로 이루어져 있어 전류가 흐르지 않습니다. 전류를 흐르게 해주기 위해서는 따로 이온 주입 공정을 통해 인, 비소, 붕소 등의 불순물(Dopant; 도펀트)를 넣어주어야 합니다. 불순물이 웨이퍼에 주입되면 실리콘 원자와 충돌하면서 실리콘 원자가 자리를 이탈하게 되는데, 불순물이 실리콘 원자가 이탈된 자리를 정확하게 차지해야만 전류가 원활하게 흘러갈 수 있습니다.

그런데 때때로 실리콘 원자와 불순물 원자 간의 충돌에서 불순물이 제 위치를 찾지 못할 수도 있는데, 이 경우 전류가 제대로 흐르지 못하여 반도체 품질에 악영향을 미칩니다. 이러한 현상을 교정하기 위한 공정이 어닐링 공정입니다. 이온 주입 공정 이후 데미지를 입은 웨이퍼를 고온으로 가열하여 실리콘 격자의 재정렬을 유도하는 공정인 것이죠. 어닐링 공정의 대표적인 밸류체인으로는 고압 수소를 이용하는 HPSP와 레이저를 이용하는 이오테크닉스가 있습니다.

동사 홈페이지 중 레이저 어닐링 장비 소개 中

이러한 어닐링 공정은 핀펫이 도입되기 이전에는 RTP와 퍼니스 방식이 주로 쓰였습니다.

퍼니스(Furness)는 내부에 장착된 히터를 통해 1분에 10℃씩 온도를 서서히 끌어올려 고온을 일정 시간 유지시키는 방식입니다. 웨이퍼 표면의 온도를 균일하게 유지할 수 있다는 장점이 있지만, 시간 조절을 잘못하면 도펀트가 기판 내부로 깊숙이 확산해버리는 문제가 있었습니다. 이를 대체하기 위해 나온 게 RTP 방식입니다. RTP는 텅스텐 할로겐 램프로 적외선·자외선 복사광선을 웨이퍼에 쪼여 1초에 100℃씩 올리면서 빠르게 열 에너지를 공급하는 것입니다.

핀펫 공정 이전까지는 웨이퍼 전체에 열을 가하는 퍼니스나 RTP 방식으로도 충분히 열처리를 할 수 있었지만, 핀펫 공정이 도입되고 막질의 두께가 얇아지면서 웨이퍼 전체를 가열하는 두 장비로는 부작용 발생했습니다. RTP 방식 역시도 박막을 증착할 때 유용했지만, 온도가 올라갈 때 웨이퍼의 가장자리보다 가운데 온도가 더 높아 웨이퍼가 뒤틀림(Warpage)이나 단층(Dislocation)이 생기는 문제가 발생했습니다.

핀펫 공정 이후의 문제점을 해결하기 위해 LTP가 새롭게 도입됐습니다. 레이저로 원하는 부분에만 열 에너지를 가하는 방식입니다. RTP는 온도를 올리는 데에 '초' 단위가 소요되지만, LTP는 수 '마이크로초'만에 TRP보다 더 높은 온도를 순식간에 만들어낼 수 있습니다. 이에 LTP는 RTP가 가지고 있던 뒤틀림(Warpage)이나 단층(Dislocation)의 영향을 덜 받을 수 있게 되는 것이죠.

현재 대부분의 반도체 제조사들이 최신 로직 공정에서 LTP 장비를 활용하고 있고, D램 메모리 선단 공정으로도 활용처가 확대되고 있는 추세입니다. 특히 메모리에서는 앞서 설명했던 단층을 이루는 분자간 결합 등 미세구조를 복원하기도 하고, 소자와 금속 배선을 연결하는 접합 중 하나인 오믹 접합(Ohmic contact; 옴의 법칙을 따르는 접합 방법)을 형성할 때 사용됩니다.

이오테크닉스는 삼성전자와 독점 공급 계약을 맺고 LTP(레이저 어닐링 장비)를 개발하여 지난 2016년부터 삼성전자에 LTP 장비를 납품했습니다. 해당 어닐링 장비를 공급한 이후인 2019년부터 매출액 성장이 본격화되었고, 최근에는 레이저 어닐링 장비가 HBM 생상 공정에 사용된다는 기대감으로 주가가 크게 상승했습니다.

실제로 HBM 공정 내에서도 레이저 어닐링 장비가 쓰이고 있습니다. 레이저 어닐링 장비군에서 이오테크닉스와 경쟁사로 볼 수 있는 Veeco社는 HBM 등장 이후 레이저 어닐링 장비 수주가 늘었고, 5월에는 Tier 1 HBM 고객향으로 레이저 어닐링 장비(LSA; Laser Spike Annealing)을 추가하고 추가 주문을 받았다는 소식도 전해졌습니다. 반도체 공정이 미세화되고 HBM에 대한 투자가 가속화될수록 레이저 어닐링 투자액도 함께 증가되리라 볼 수 있는 것입니다.

World-Leading Semiconductor Manufacturers Place Multiple Orders For Veeco’s Laser Spike Annealing Platform Orders From Both Memory and Logic Device Manufacturers Demonstrate Continued Execution of Veeco's Strategy to Expand Its Served Available Market.PLAINVIEW, N.Y., May 08, 2023 (GLOBE NEWSWIRE) -- Veeco Instruments Inc. (NASDAQ: VECO) announced today that it received multiple orders for Laser Spike Annealing (LSA) systems from a world leading memory device manufacturer. Notably, these are Veeco's first systems for high volume manufacturing for DRAM devices. The company also announced it received m Yahoo Finance

현재 SK하이닉스는 D램 공정에서 레이저 어닐링 공정을 도입하고 있지 않은 것으로 알려졌습니다. 그러나 여러 뉴스 플로우와 HBM 상황 등을 종합해서 살펴보면, SK하이닉스에서도 레이저 어닐링 공정의 도입이 초읽기에 들어섰다는 개인적인 생각입니다. 이에 따라 SK하이닉스가 레이저 어닐링 공정을 도입한다면, SK하이닉스 향 레이저 어닐링 장비를 수 년간 연구개발했던 디아이티가 가장 큰 수혜를 입을 것으로 전망됩니다.

실제로 SK하이닉스의 고위 관계자는 2020년 인포스탁데일리와의 인터뷰에서 "국내 기업 1곳과의 긴밀한 기술협력을 통해 레이저 어닐링 기술을 반도체 전공정에 2022년경 도입할 예정”이며, “도입될 레이저 어닐링 기술은 1Z 이후 차세대 반도체 생산에 적용된다”고 전했습니다. SK하이닉스는 22년부터 반도체 전공정에 레이저 어닐링 기술을 도입하려고 생각해둔 것 같습니다.

그리고 21년 4월 경에 SK하이닉스는 국내기업 디아이티에게서 레이너 어닐링 장비를 공급하는 계약을 앞두고 있다고 밝혔습니다. 당시에 제품 개발 및 테스트를 끝내고 본격적인 장비 도입을 시작한다는 것이었습니다.

그러나 실제로는 디아이티의 매출액 대부분은 디스플레이 검사장비에서 발생했고, 레이저 부문 매출액은 거의 증가하지 않았습니다. 21년 경 레이저 어닐링 장비 공급을 앞두고 있었지만, 장비의 일부 결함이나 SK하이닉스의 성능 개선 요구 등이 뒤따르면서 실제 장비 공급까지 일정이 밀리지 않았나 생각됩니다. 본래 새로운 기술이나 경쟁 제품을 도입하려면 의도치않은 지연이 종종 발생한다는 점에서 특별히 디아이티에 문제가 있다고 생각되지는 않습니다. 22년도 이후 급속도로 냉랭해진 반도체 업황의 탓도 일부 영향이 있었겠고요.

다만 동사는 SK하이닉스와의 관계를 긍정적으로 이어나갔습니다. 22년 7월에는 SK하이닉스가 동사를 6기 기술혁신기업으로 선정하고 각종 정책으로 지원했습니다. 2년간 공동 기술개발을 진행하는 한편, 기술개발 자금 무이자 대출 지원이나 경영 컨설팅을 SK하이닉스가 제공해주었습니다.

23년 1월 9일에는 파워반도체용 SiC 어닐링 장비를 개발했다는 소식이 전해져왔고,

23년 8월에는 SK하이닉스가 동사에게서 레이저 어닐링 장비를 공급받았다는 소식이 전해졌습니다. SK하이닉스의 퀄 테스트를 통과하여 올 하반기부터 레이저 어닐링 장비를 소량 공급하기 시작하여서, 향후 수 백억 원의 규모로 확장될 것이라고 덧붙였습니다. 동사의 매출액은 21년도에 760억, 22년도에 1,300억 가량이었음을 고려한다면, 수 백억 원의 매출이 레이저 어닐링에서 추가적으로 발생한다면 기업가치의 가파른 급등이 예상됩니다.

물론 장밋빛 전망만을 가지는 것은 위험합니다. 레이저 어닐링 장비의 납품이 추가적으로 밀릴 가능성도 염두하여야 하며, SK하이닉스에게 어느정도 규모로 납품될 지 여부도 불투명합니다. 레이저 어닐링 장비에 대해서 회사는 어떠한 코멘트도 남기지 않고 있습니다. 동사 IR은 레이저 어닐링 장비에 NDA(Non-Disclosure Agreement; 비밀유지계약서)가 강하게 걸린 까닭인지 해당 건에 대해 함구하고 있어, 추가적인 정보 획득이 불가능한 상황입니다.

정보 획득이 제한되었고 미래 전망 역시 불투명한 상황에서 주가는 최근 크게 상승했습니다. 레이저 어닐링 장비 대량 납품에 대한 기대감으로 저점에서 두 배 가량 상승한만큼, 레이저 어닐링 공급에 따라 EPS 상승이 수반되지 않는다면 고평가라고 볼 수 있을 것입니다.

그러나 우리는 디아이티와 비슷한 상황에 놓여있는 비교기업을 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 바로 예스티입니다. 예스티는 HPSP(시가총액 2.5조; 영업이익률 5~60%)가 영위하는 고압 수소 어닐링 장비를 SK하이닉스향으로 알파테스트에 성공했다는 기사(23년 3월) 이후 연이어 기업가치가 상승했습니다. 해당 기사가 나왔던 날 예스티는 10,030원에 종가로 마무리됐지만, 투자자들의 많은 관심에 힘입어 예스티의 주가는 최근 20,000원을 돌파하기도 했습니다. 선단 공정에서의 신규 장비를 새로이 납품한다는 소식 하나가 굉장히 큰 파급력을 가져오는 셈입니다.

물론 예스티와 디아이티는 IR에서 말하는 '톤'이 다르긴 합니다. 예스티는 강력한 톤으로 HPSP의 고압 수소 어닐링 장비의 점유율을 일부 가져올 수 있다고 주장하는 중입니다. ( 필자는 예스티가 적어도 이번 반도체 싸이클 내에 고압 수소 어닐링 장비를 납품하기는 현실상 어렵다고 생각합니다. 아마도 디아이티가 20-23년 동안 거쳐왔던 시행착오를 예스티도 동일하게 겪으리라 생각됩니다. ) 그러나 디아이티는 아직까지 SK하이닉스향 레이저 어닐링 장비를 대거 납품할 것이라고 '공식화'하지 않았습니다.

그러나 레이저 어닐링 장비가 공급되었다는 디일렉의 기사가 사실이라면, 투자자들은 조만간 사업보고서 상의 숫자로 확인할 수 있을 것입니다. 사업보고서 상 숫자를 통해 레이저 어닐링 장비의 도입이 확인되면, SK하이닉스와의 NDA 역시 해소될 수 있어보입니다. 그 이후엔 예스티처럼 기업가치의 급등이 충분히 가능한 것으로 생각됩니다.

나아가 생각보다도 반도체 겨울이 오래가고 있다는 점도 주요 포인트입니다. 반도체의 겨울이 지속될수록 레거시 공정에서의 투자액은 줄어듭니다. 그러나 미래를 위한 선단 공정에서의 투자액은 거의 줄어들지 않거나 오히려 늘어나는 것이 다반사입니다. D램에서 레이저 어닐링 장비는 반도체가 미세화될수록 필수적인 장비로 자리잡고 있는만큼, 메모리 반도체의 겨울이 지속되더라도 공정전환과 선단 공정을 위한 투자는 증가될 여지가 높습니다. 따라서 SK하이닉스향으로 레이저 어닐링 장비를 공급할 동사는 일반적인 레거시 공정에서의 반도체 기업보다 투자매력도가 더 높다고 보여집니다.

특히 SK하이닉스는 HBM 분야에서 압도적 1위로, 앞으로 수년 간 SK하이닉스 전사 매출 중 HBM이 차지하는 비중은 빠르게 올라올 것입니다. 실제로 트렌드포스에서 조사한 시장점유율을 보면 SK하이닉스가 HBM의 수헤를 힘입어서 다른 기업과 대비해서 수익이 크게 증가했습니다. 이처럼 HBM이 앞으로의 증익을 결정할 뜨거운 감자가 될 것이 자명한 가운데에서, SK하이닉스는 앞선 기술력을 바탕으로 앞으로도 HBM 분야에서 삼성전자를 제치고 업계 1위를 공고히할 가능성이 높습니다. 그리고 HBM이 계속해서 발전되면 선단 공정 장비인 레이저 어닐링 장비의 중요성이 부각될 것이고, 그 과정에서 디아이티는 핵심 기업으로 부상하는 것이죠. 

후공정이 최근 투자자들의 엄청난 관심을 받은 것도 바로 이 HBM에 대한 선단 공정 투자가 지속되리라는 투자자들의 믿음 덕분이었습니다. 이오테크닉스도 HBM향 레이저 어닐링 장비의 활용처 확대를 기대하며 최근 자금이 쏠렸습니다. 디아이티가 SK하이닉스향 레이저 어닐링 장비를 공급하였다는 것이 사업보고서 상 숫자나 NDA가 풀린 이후의 IR 등으로 확인된다면, 예스티나 이오테크닉스의 뒤를 충분히 따라갈 수 있을 것으로 판단합니다. 

현재 디아이티는 반도체 섹터로 묶이기 보다는 디스플레이 섹터로 묶여있는 상황입니다. 그러나 레이저 어닐링 장비의 공급이 본격화되면, 시장에 해당 소식이 널리 퍼지면서 HBM 관련주나 제2의 예스티, 레이저 어닐링 관련주 등으로 묶일 가능성이 높습니다. SK하이닉스가 HBM 1위 기업이라는 점에서 프리미엄을 줄 수도 있을 것 같습니다. 리스크가 있는 투자이지만 충분히 업사이드가 높기에 접근할 가치가 있어보입니다. 감사합니다.