기능별로 상호 보완이 필요한 카메라, Radar, LiDAR 

센서별 기능을 세부적으로 살펴보면 카메라는 빛을 모아주는 렌즈를 통해 주위 환경을 인식한다. 따라서 빛이 없거나 부족한 환경에서는 주변 환경 인식 수준에 제약이 생긴다. Radar, LiDAR와 달리 색을 구별할 수 있어 사물 식별과 정지한 물체를 감지하는 수준이 양호한 편이나 날씨 조건을 구분하는 데에 취약하여 날씨의 영향을 많이 받으며 거리를 측정하는 성능에도 부족함이 있어 긴 주행거리를 감지하는 능력에는 다소 부족함이 있다. 

Radar의 작동은 전파를 통해 이루어 진다. 고성능과 저성능간 차이는 존재하나 대체로 카메라 대비 빛이 부족한 환경이나 악천후 속에서도 주변 환경을 잘 식별할 수 있다는 특징을 갖는다. 다만 사물의 종류를 판독해 내거나 작은 크기의 물체에 대한 식별 정확성은 떨어진다.

LiDAR는 레이저, 즉 짧은 파장의 빛을 이용하여 주위 환경을 인식한다. 레이저가 목표물에 맞고 되돌아오는 시간을 측정함으로써 거리를 계산하는 방식이다. 파장이 짧은 만큼 주변 상황 인식에 정확도가 올라가고, 이를 통해 크기가 작은 사물의 경우에도 상대적으로 더 정확하게 인식할 수 있다. 그러나 LiDAR는 빛이 오갈 수 있는 통로가 개방되어 있는 환경에서만 작동한다는 한계점을 갖는다. 창이 폐쇄되어 있거나 표면에 오염물이 붙었을 경우 인지의 정확도가 떨어지는 구조이다. 따라서 별도의 장치가요구되어 비용 부담이 커진다는 단점이 있다. 과거 대당 수천만원 이상을 호가했던 LiDAR의 가격은 천만원대 수준으로 많이 하락한 것으로 파악되나 여전히 부담되는 가격임에는 분명하다. 장기적인자율주행차량의 상용화를 위해서는 LiDAR의 보급화 및 장치 소형화가 필요하다.

​세 가지 종류의 센서가 혼용될 것으로 전망 

중요한 것은 대부분의 완성차 업체는 카메라, Radar, LiDAR 모두를 적용해 정밀도를 높이고자 한다는 점이다. 현대차, VW 등 유수 완성차 업체들은 세 가지 종류의 센서를 혼용하여 사용함으로써 센서의 성능을 높이고자 하고 있다. 가장 발전된 형태의 자율주행으로 평가받고 있는 벤츠의 드라이브 파일럿(미국자동차공학회 기준 L3에 해당) 역시 세 종류의 센서를 혼용해 사용함으로써 정확도를 높이고자 했다. 센서로 카메라만을 고집해왔던 테슬라 역시 혼용에 대한 가능성을 열어두며 센서 사용의 궤도를 변경하는 모양새이다.

자율주행을 위해서는 도로 신호, 표지판, 장애물 등 외부 환경의 정보를 실시간으로 파악해서 프로세서로 보내야 하므로 각각의 센서가 갖는 단점을 상호 보완함으로써 보다 더 안전하고 정확한 주행 환경을 갖추고자 하는 것이다. LiDAR의 보급화 가능성을 고려하더라도 세 가지 센서가 공존할 것으로 예상되는 미래에 차량에 탑재될 센서의 수는 지속 우상향하는 그림을 기대하게 되는 이유이다.

칩렛과 헤테로 인테그레이션 기술이 이끄는 어드밴스드 패키징 시장은 지난해 44 억달러 규모에서 2027 년 65 억달러로 확대될 것으로 예상된다. 이 시기에는 마이크로프로세서의 80%가 칩렛 방식으로 제조될 것으로 전망한다. 특히 2.5D와 3D 패키징 시장이 2 배 이상 성장할 것으로 예상되는 바, 관련된 서플라이 체인에 대한 관심은 계속 커지고 있다

기업별 반도체 후공정 투자 계획 

인텔 

인텔의 경우 가장 강도 높은 어드밴스드 패키징 투자를 진행하는 기업이라고 할 수 있다. 지난 5 월 약 47 억달러 규모의 투자를 발표하면서 2025 년 어드밴스드 패키징 캐파를 올해 대비 4 배 수준으로 확대할 계획을 밝혔다. 이에 따라 인텔은 첫 외부 거점이었던 말레이시아의 페낭 지역에 60 억달러 규모의 추가 팹을 건설할 예정이다.

TSMC

TSMC 의 경우 이미 어드밴스드 패키징 공정이 도입된 공장 5 개를 보유하고 있으나, 대만 내 3.7 조원 규모의 추가 투자를 발표했다. 엔비디아의 제품이 2024년까지 캐파의 40%를 차지할 것으로 예상되는 바, CoWoS 기술을 도입한 생산능력을 2024 년 말까지 월 2.8 만장으로 확대할 계획이다. 관련하여 OSAT 기업들인 ASE 와 Amkor 는 TSMC 의 제조 병목으로, 후공정 일부를 엔비디아로부터 직접 인증받아 빠르면 내년 상반기부터 생산할 예정이다.

삼성전자 

국내 기업들 가운데 삼성전자는 올 한 해 2 조원 이상을 패키징 라인 증설에 투자하며 천안 사업장을 어드밴스드 패키징 투자 거점으로 계획하고 있다. SK 하이닉스도 미국 내 패키징 공장 신설을 위한 150 억달러 규모의 투자를 진행할 예정이다. 한편 국내 OSAT 기업인 하나마이크론은 베트남 공장을 증설하며 SK 하이닉스의 패키징과 테스트 공정을 진행할 것으로 예상된다.

한미반도체

 비메모리 시장 의존도 낮추고 메모리 시장 새로 진입하며 영역 확대

 특히 메모리 시장에서도 고부가가치 제품 제조에 도입되는 장비 생산

 기존 고객사에도 새로운 장비를 납품하는 안정적인 매출 성장 구조

한미반도체는 TSV 공정이 적용된 HBM 을 열 압착 방식으로 본딩하는 장비인 TC Bonder 를 생산한다. 납품하는 업체는 SK 하이닉스로, 현재 HBM시장 점유율이 가장 높고 신제품을 가장 먼저 출시하는 메모리 제조 업체이다. SK 하이닉스의 HBM 연구는 약 10 년 전부터 꾸준히 지속해왔기 때문에 초기시장 점유율을 높게 가져갈 수 있었고, 이때부터 함께 장비 개발 협업을 진행해온 기업이 바로 한미반도체이다. 

엔비디아의 AI 용 GPU 수요가 증가하며 TSMC 는 CoWoS 공정 캐파의 대부분을 할애하고 있는데, 이로 인한 생산 병목현상으로 일부 공정을 OSAT 기업으로 옮겨 처리하고 있다. 대표적으로 대만의 ASE 와 미국의 Amkor 가 2.5D 패키징 지원을 요청받았고, 이들은 한미반도체의 대표적인 두 기존 고객사이다. 해당 공정에 한미반도체의 새로운 장비가 내년부터 납품될 것으로 예상이 되어 제품과 매출처 다변화 수혜가 클 것으로 전망한다. 뿐만 아니라 기존 고객사 중 일부 중국 업체들도 미국으로부터의 수출 제재 대상인 EUV 등 최신 장비가 요구되지 않으면서 부가가치는 높은 제품을 만들고자 한다. HBM이 이러한 환경에서 생산될 수 있는 하이엔드 제품으로 꼽히며 중국향 장비 매출도 증가할 것으로 기대된다.

리노공업

 미세화라는 기술력으로 고부가가치 제품 시장에 도입될 수 있는 기회가 도래

 높은 기술력 + 고객사 맞춤형 제품 제공 + 빠른 납기 = 가격&OPM 경쟁력

 신규 시장 진입을 통한 R&D 매출 지속 발생 예상되며 높은 영업이익률 유지

ISC

 비메모리 시장 진입으로 메모리 시장에 대한 의존도 낮추는 매출 구조 안정화

 메모리 중에서도 GPU/CPU 고부가 테스트 소켓 납품하며 영업이익률 상승 효과

 러버 소켓 시장 주도 기업의 경제성과 양산성을 강점으로 시장 점유율 확대 가능

ISC 는 테스트 부품 기업으로, 실리콘 소켓 시장의 개척자이자 선두주자이다. 실리콘 소켓은 대형 사이즈로 제조가 가능하고 금형 틀로 찍어내어 빠른 납품이 가능하여 주로 메모리 칩 테스트에 사용되어왔다. 반대로 로직 칩들은 포고핀으로 불리는 테스트 핀이 직접 칩에 닿아 전기 신호를 확인하는 방식이 사용되어 두 시장은 분리된 영역으로 여겨졌다. 하지만 AI 반도체용 GPU 가 탑재되는 서버 내 대면적 패키지 시스템 테스트 수요가 증가하면서, 로직 칩 영역에 메모리 칩 테스트 부품이 진입하는 흐름을 보이고 있다. ISC 는 지난 2021 년 8 월 대면적 패키지를 테스트 할 수 있는 실리콘 러버 소켓 iSC-XF 를 출시, 삼성전자와 SK 하이닉스, 엔비디아, AMD 등에 납품하고 있다. HBM 을 비롯한 하이엔드 제품들은 연결단자가 촘촘하여 이러한 미세 피치 대응이 가능한 러버 소켓의 장점이 부각될 가능성이 높아지고 있다.

SKC 는 반도체 후공정 확장 투자의 한 일환으로 올해 ISC 를 5,225 억원에 인수한 바 있다. SKC 는 반도체 패키징 스타트업인 미국의 칩플렛(Chipletz)의 투자 유치에 참여, 글라스 기판 제조 자회사 앱솔릭스의 미국 진출 등으로 후공정 역량 의지의 강화를 드러내고 있다. 이러한 가운데 ISC도 SKC와 포고 핀을 생산하는 자회사 프로웰과의 시너지 효과를 누리며, 메모리 사이클 회복 시 큰 폭의 매출 성장이 기대된다

주성엔지니어링

 미국과 대만 비메모리 고객사 확보로 매출처 확대 및 적용처 다변화 모멘텀 유효

 밸류에이션의 업사이드를 제한했던 고객사 편중에서 벗어나는 phase

 장기적으로 후공정의 증착 공정 도입 늘어나며 수혜받을 수 있을 것으로 예상

ALD 장비의 강자라고 할 수 있는 주성엔지니어링의 고객사 중 SK하이닉스의 비중이 압도적으로 높았다. 하지만 올해 로직 반도체 기업들을 고객사로 확보했고 매출이 내년부터 발생할 것으로 예상되는 바, 높은 메모리향 매출 비중의 다변화가 예상된다. 또한 현재 삼성전자와 SK 하이닉스의 HBM 16 단 적층 경쟁이 주목받고 있는데, 높이 쌓을수록 깊게 TSV 를 깎는 기술이 중요성이 대두될 것으로 보인다. 이러한 점에서 NAND 플래시 제조에 주로 적용되었던 정밀한 식각 공정이 적용될 가능성이 높아진다면, 주성엔지니어링의 기술력이 주목을 받을 것으로 판단한다.

솔브레인

 3nm GAA 구조에서 초산계 식각액 사용 예상되며 비메모리향 매출 증가

 1a와 1b 미세 공정에 쓰이는 UFC 슬러리 매출이 선단 공정 전환 투자 수혜 예상

 어드밴스드 패키징 공정에서 사용 늘어날 것으로 예상되는 소재 매출 증가 기대

케이씨텍

 하이브리드 본딩 과정에서 유전체와 금속 표면 평탄화를 위해 CMP 공정 필수

 지속적인 장비 및 소재 국산화 노력으로 고객사 내 점유율 높여나가는 중

 전공정에서 후공정, 메모리에서 비메모리로 적용처 확대 모멘텀 유효

국내 유일의 CMP 장비 업체인 케이씨텍은 이미 삼성전자와 SK 하이닉스를 고객사로 보유하고 있고, 지난 2020 년에는 삼성전자로부터 지분 투자를 받는 등 기술력을 입증해나가고 있다. 두 기업 모두 HBM 생산 캐파를 확대하는 계획을 밝힌 바, 케이씨텍의 CMP 장비 및 소재의 쓰임이 더 늘어날 가능성은 높은 편이라고 판단된다.

인텍플러스

 어드밴스드 패키징 적용 영역의 확대와 관련 투자의 수혜 기대

 후공정 내 다양한 장비 라인업 보유로 고객사 다변화 강점 부각

 반도체 이외 디스플레이의 플렉시블 & 폴더블 OLED, 2차전지, 의료분야 등 진출

오로스테크놀로지

 반도체의 적층 패키징 기술 확대 및 수율 확보 위한 오버레이 스텝 수 증가 예상

 전공정 내 종합 meterology 업체로 진화하기 위한 thin-film 계측 시장 진입 중

 IDM과 파운드리, 중국 메모리 업체, 다양한 최종 응용처 고객사 확보 위한 노력

오로스테크놀로지는 패키징 오버레이 장비를 판매하는 기업으로, 메모리 업체들의 HBM 생산 캐파 확대의 대표적인 수혜 대상으로 언급되고 있다. 오로스테크놀로지의 패키징 장비는 TSV 공정에서 하부 패턴과 범프 패턴의 정렬과 크기를 측정할 때 사용된다. 작년 기준 매출 비중이 가장 높은 고객사가 SK 하이닉스로 약 85%를 차지한다. SK 하이닉스는 HBM 시장에서 선두주자로 이미 최초로 HBM3E 를 개발함에 따라, 지속적인 캐파 확대가 예상된다. 이에 오로스테크놀로지의 기존 납품 이력이 HBM 공정 진입에도 힘을 실어줄 수 있다고 판단된다.

에스티아이

 AI 서버 시장 성장에 따른 HBM 전용 리플로우 장비 수요 확대 기대감 유효

 디스플레이 시장의 불황을 고부가가치 제품에 대한 리플로우 장비로 상쇄

 HBM 관련 투자를 확대하고 있는 최대 고객사 삼성전자의 수혜 기대

반도체 제조는 끊임없는 열과의 싸움이다. 만들 때는 고온을 못 견디고 성질이 변하지 않을까 하며 최적의 온도를 맞춰줘야 하고, 다 만들고 나서는 작동하면서 발생하는 열에 완제품이 고장나지 않을지 고민해야 한다. 이러한 문제를 극복해야 하는 공정 중 하나가 바로 플립 칩 본딩이다. 플립 칩 본딩은 기판에 칩을 붙이기 위해 범프의 솔더가 녹았다가 굳는 과정을 거친다. 이 때 필요한 열을 가해주는 장비가 리플로우(Reflow) 장비이다. 특히 기판 위에 올려진 플립 칩을 컨베이어 벨트 위에 올려놓고 구간 별로 온도를 달리 설정하여 녹였다 굳혔다 하는 장비를 매스 리플로우(Mass Reflow) 장비라고 한다. 이 때 기판도 함께 열을 받으면서 열팽창의 차이로 휨(warpage) 현상이 발생할 수 있다. 범프가 파손되는 경우도 있고, 때에 따라 회로가 새겨진 층까지도 영향을 준다.

프로텍

 차세대 기술로 손꼽히는 레이저 본딩 기술을 보유

 Amkor 납품 이력 통한 향후 레이저 본딩 시장 개화 시 레퍼런스 활용하여 이외 기업들로부터 수주 빠르게 받을 수 있는 가능성

 긴 업력과 디스펜서 장비라는 오랜 안정적인 매출처 확보

이에 대한 차세대 기술로 제안되는 것이 레이저를 활용한 기술이다. 원하는 부분에 짧은 시간 안에 열을 가할 수 있기 때문이다. 매스 리플로우 장비는 대기가열공정으로 장비 통과 시간이 5~7 분이 소요되는 반면, 레이저를 이용한 리플로우 장비는 1~2 초 레이저를 조사하면 된다. 또한 레이저가 타겟하는 부분 이외에는 상대적으로 낮은 온도가 유지되기 때문에 범프나 칩이 받는 스트레스도 적다. Throughput 과 수율 모두 유리한 기술로 평가된다.

레이저 리플로우 장비는 기존의 매스 리플로우 장비에 비해 크기가 약 1/5 작다는 이점 또한 갖고 있다. 하지만 아직 기존 리플로우 장비를 적극적으로 대체하지 못하는 이유는 레이저를 활용한 기술이 비교적 신기술이기 때문에, 고객사에서 테스트 하는 기간이 비교적 오래 소요되고 있기 때문이다. 업황자체가 여전히 좋지 않기 때문에, 신기술을 도입한 장비에 대한 활발한 투자를 기대하기 어렵다는 점도 작용한다

국내에서 레이저 리플로우 생산 기업으로는 프로텍과 레이저쎌이 있다. 두 기업 모두 주력 제품인 레이저 리플로우 장비 이외에도 첨단 반도체를 위한 레이저본더도 개발 중에 있다. 차이점은 프로텍의 경우 미국의 Amkor 에 납품한 이력이 있고 레이저 소스를 국산화한 장비를 출시하며 원가 경쟁력을 강점으로 가져가고 있다. 반면 레이저쎌은 TSMC 에 납품한 이력이 있으며 레이저를 면 단위로 조사하여 효율을 높인 기술을 보유하고 있다. 해외 기업 중에는 일본의 유닉스와 프로텍의 자회사인 미나미, 일본 나가세의 자회사인 미국의 팩테크(PacTech)가 해당 장비를 생산하고 있다.

유진테크

 칩 메이커들의 설비 투자 축소 기조에도 삼성전자의 전환 투자 물량 공급 지속

 높은 기술력으로 마이그레이션 투자 시 가장 먼저 수혜가 기대되는 기업

 제품 라인업 다양화로 미세 공정에 대비하고 있는 중

원익머트리얼즈

 최대 고객사인 삼성전자의 가동률과 CAPEX 투자에 연동되는 매출 구조

 짧은 리드 타임으로 업사이클에는 장비사에 비해 실적 개선이 상대적으로 빠름

 감산으로 인한 실적 스크래치보다 하반기 이후 업사이클 도입에 대비할 필요

엘오티베큠

 영업이익률이 상대적으로 좋은 태양광 매출로 반도체 다운사이클을 상쇄하는 중

 증착 공정 도입 증가에 따라 건식가스펌프의 사용 동반 증가 기대감 유효

 장비만큼 지속적으로 기술 개발하고 교체 수요에 따른 매출 발생에 비해 저평가

코미코

 미코세라믹스 인수로 ESC와 히터 매출 반영되면서 실적 개선될 것으로 전망

 미코로부터 원재료 공급받으며 수직 계열화에 따른 시너지 효과

 높은 수율 확보를 위해 파티클 제거를 위한 정밀 세정과 특수 코팅 수요 증가

HBM(High Bandwidth Memory) : HBM은 첨단 패키징 관련 기사나 자료에 자주 등장하는 용어이다. 그러나, 아이러니하게도 패키징 기술을 의미하지 않는다. HBM은 사실상 메모리 반도체 중에 고대역폭 그래픽 DRAM을 의미한다. 고대역폭 그래픽 DRAM을 여러 개(8개, 12개, 16개) 모아서 TSV(Through Silicon Via) 방식으로 수직 연결해 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고부가가치, 고성능 제품이다. HBM은 1세대(HBM), 2세대(HBM2), 3세대(HBM2E)를 거쳐 현재 4세대(HBM3)까지 개발된 상황이다. SK하이닉스, 삼성전자, Micron 중에서 SK하이닉스의 점유율이 상대적으로 높다.

TSV(Through Silicon Via): HBM이라는 그래픽 DRAM을 패키징하는 과정에서 TSV라는 기술 용어가 약방의 감초처럼 등장한다. TSV는 DRAM 칩에 수천 개의 미세한 구멍을 뚫어 상하층 칩의 구멍을 수직 관통하는 전극으로 연결하는 기술이다. 10년 전에 TSV 기술이 세상에 알려지기 시작했을 때에는 기존의 연결 단자 형성 기술중에 전통적인 와이어 본딩을 대체하는 기술로 알려졌다. 따라서 ‘TSV’라는 용어보다는 ‘TSV 기술을 이용한 본딩’이라는 용어가 좀 더 정확한 표현이다. 기존의 와이어 본딩이 건물의 각 층을 연결하는 계단이나 에스컬레이터라면, TSV는 각 층을 수직으로 관통한다는 의미에서 계단이 애초에 존재하지 않는 건물의 엘리베이터와 비슷하다고 할 수 있다.

에폭시 밀봉재(EMC, Epoxy Molding Compound): EMC라는 용어는 첨단 패키징이 아니라 전통적인 패키징 분야에서도 자주 등장했던 용어이다. EMC는 패키징용 소재를 의미한다. 열경화성 에폭시 고분자 재료와 무기실리카 재료를 혼합한 복합 재료를 기반으로 만들어진 방열 소재이다. 반도체 칩을 밀봉해 열이나 습기, 충격 등 외부 환경으로부터 보호해 주는 역할을 담당한다. 전공정을 마친 후 후공정 단계에서 반도체를 패키징하는 이유는 여러 가지가 존재하는데, EMC와 같은 패키징용 소재로 반도체를 감싸서(덮어서) 보호하는 것도 패키징을 하는 이유 중 하나이다

MR-MUF(Mass Reflow-Molded Under Fill): 앞서 언급된 EMC와 마찬가지로 반도체를 보호하는 과정과 관련된 용어이다. 다만, MR-MUF는 EMC처럼 특정 ‘소재’가 아니라 보호하는 공정의 ‘방식’을 의미한다. 반도체 칩을 쌓아 올린 뒤 칩과 칩 사이 회로를 보호하기 위해 액체 형태의 보호재를 공간 사이에 주입하고, 최하부의 공간(원래는 언더필이 채워지던 공간)까지 모두 채워서 굳히는 방식을 의미한다. SK하이닉스의 발표 자료에 따르면, MR-MUF 방식은 칩을 하나씩 쌓을 때마다 필름형 소재를 깔아주는 방식 대비 공정이 효율적이고, 열 방출에도 효과적인 방식으로 평가받고 있다

TC NCF(Thermal Compression Non Conductive Film): MR-MUF가 도입되기 전에 적용되던 방식이다. SK하이닉스는 HBM을 패키징할 때 TC NCF를 더 이상 시용하지 않고 MR-MUF 방식을 사용하고 있지만, 삼성전자는 HBM을 패키징할 때 TC NCF 방식을 적용하고 있다. TC NCF 방식이란 칩 사이에 NCF(에폭시와 아크릴소재가 섞인)라는 절연 필름을 덧대고, 열과 압력을 가해 위쪽을 꾹 눌러서 붙이면 마침내 절연 필름이 녹아 접착되는 공정이다. 열과 압력을 가하기 때문에 이를 의미하는 Thermal Compression이라는 용어를 TC로 줄여서 NCF 앞에 붙인다. 그래서 NCF가 아니라 TC NCF라고 불리는 것이다.

범프(Bump): 반도체 칩과 기판을 연결하는 구 형태의 전도성 돌기를 의미한다. 범프를 형성하는 소재에 따라 골드 범프 또는 솔더 범프로 구분된다. 범프 검사 장비 공급사 Camtek에서는 구리 기둥(Copper pillar) 형태의 범프, 크기가 아주 작은 마이크로 범프도 모두 범프의 일종으로 분류한다

RDL(Re-Distribution Layer, 재배선층): 크기가 작은 반도체 회로와 크기가 큰 기판 회로를 전기적으로 연결하기 위해 중간에 새 회로를 구성하는 것을 의미한다. RDL을 형성하기 위해 스퍼터링 공정으로 금속 박막층을 만든다. 그리고 그 위에 두꺼운 포토 레지스트를 도포한다. 이후 포토 공정으로 패턴을 만들고, 패턴으로 열린 부분에 전해 도금으로 금속 물질을 채워 넣어 금속 배선을 형성한다.

칩렛(Chiplet): 칩을 기능별로(컨트롤러, 고속 메모리 등) 쪼개어 별도의 웨이퍼로 제작한 후, 각각의 칩 조각(Chiplet)을 하나의 기판 위에 수평 또는 수직 적층한 뒤 서로 연결하는 기술이다. 최근에 언론에 여러 번 보도된 2.5D 패키징이나 3.0D 패키징은 칩렛 구조의 일종이다. 서로 다른 칩을 수직으로 완벽하게 적층하면 3.0D 패키징이고, 수직 구조와 수평 구조가 혼합되어 있으면 2.5D 패키징이라고 볼 수 있다.

하이브리드 본딩: 동 용어는 ‘하이브리드’라는 단어 때문에 무엇인가 서로 성질이 다른 것들을 겹쳐 놓은 듯한 느낌을 준다. SK하이닉스의 발표 자료에 따르면, ‘하이브리드(Hybrid)’라는 용어는 두 가지 유형의 계면(면과 면사이의)에서 본딩(연결해서 점처럼 이어주는 것)이 동시에 형성되는 것을 나타내기 위해 사용된다. 하나는 산화물 면끼리의 본딩이고, 다른 하나는 구리로 이루어진 면끼리의 본딩이다. 하이브리드 본딩은 다양한 이름으로 불리고 있다. 하이브리드 본딩은 서로 연결되는 공간에 범프(돌기)가 존재하지 않을 수도 있어서 범프리스(Bumpless)공정이라 불리기도 하고, 구리와 구리 면이 서로 바짝 붙는다(접촉한다)는 의미에서 Copper to Copper bonding 공정이라 불리기도 한다. 기존 패키징과 달리 남는 여유 공간이 거의 없어진다는 의미에서 갭리스(Gap-less) 공정 또는 다이렉트 공정이라 불리기도 한다. 상기에 언급된 칩렛 기술 채택이 가속화되기 시작하며 하이브리드 본딩 기술이 주목받고 있으며, AMD가 설계하고 TSMC가 제조한 제품에 하이브리드 본딩 기술이 적용되며 최근에도 많은 관심을 불러 일으키고 있다

전극공정

전체 장비 투자금액의 약 30% 차지. 양/음극 활물질을 각 전극의 집전판인 알루미늄과 동박에 도포하는 공정. 전극 공정은 Mixing > Coating > Pressing > Slitting > Drying 공정으로 세분화

1) 믹싱 공정: 양극과 음극을 만드는데 필요한 각종 원자재들을 계량하여 혼합하는 과정. 믹싱 공정에서 배터리 소재의 기초가 되는 활물질과 용매 등을 섞어 슬러리 제조(가루 형태의 활물질을 바인더, 도전재를 섞어 슬러리 형태로 만듦)

>> 관련 기업: 윤성에프앤씨, 티에스아이, 제일기공, Primix, INOUE MFG, Asada, 선도지능(리드차이나)

2) 코팅 공정: Slurry 형태의 양/음극 활물질을 극판인 알루미늄과 동박에 도포하는 공정. 이후 얇게 코팅된 전극들을 100도 이상의 오븐에서 건조

>> 관련 기업: 피엔티, 씨아이에스, 한화모멘텀, 히라노, 테크시드, 도레이, 리드차이나, 잉허과기 등

3) 압연 공정(롤 프레싱 공정): 두 개의 커다란 롤 사이로 전극을 통과시켜 일정하고 편평하게 펴주는 과정. 전극이 납작해질수록 에너지 밀도 상승. 전극 표면은 활물질과의 결합력이 향상되는 등 전지의 출력과 성능 개선

>> 관련 기업: 피엔티, 씨아이에스, 한화/기계

4) 슬리팅과 노칭 공정: 전극들을 슬리팅 공정에서 각 사이즈에 따라 세로 방향으로 자르며, 노칭 공정을 통해 전극을 가로로 재단하고, V자 홈과 양극(+), 음극(-) 탭을 만듦

>> 관련 기업체: 피엔티, 씨아이에스, 한화/기계, 디이엔티(노칭)

조립공정

전체 장비 투자금액의 약 17% 차지. 양극판과 음극판을 분리막과 함께 셀 형태로 조립해 전지 형태로 만들어주는 공정. 배터리 셀의 형태나 제조 업체의 기술에 따라 공정 상이. 전극판을 쌓는 방법에는 와인딩 방식(원통형, 각형 배터리)과 스태킹 방식(파우치형, 각형 배터리)으로 구분

1) 원통형: Winding(Jelly roll 제작) > Welding(한 곳만 용접) > 전해액 주입 > Welding(나머지 한 부분 용접)

2) 각형: Stacking (기존 Jelly roll 개선) > Can 내부 stack 위치 > Cap assembly Welding > 전해액 주입

3) 파우치: Stacking > Tab Welding > Pouch 내 셀 삽입 > Pouch sealing > 전해액 주입 > Vacuum sealing

>> 관련 기업: 필에너지(스태킹), 디에이테크놀로지(스태킹), 하나기술/엠플러스/톱텍(TW&PKG)

활성화공정

전체 장비 투자금액의 약 29% 차지. 충방전 공정 혹은 활성화 공정이라고도 불리며 배터리 셀에 전기적 특성을 부여해 활성화시키고 전지의 안정화 작업 진행. 이 과정은 에이징과 충/방전을 반복하면서 진행

1. 충전과 방전: 전기 에너지의 특성 부여를 위해 배터리를 충전하고, 방전하는 단계 진행

2. 에이징: 주입된 전해액이 배터리의 양극과 음극에 잘 스며들 수 있도록 30분~3시간 가량을 상온에서 보관. 일정 온도와 습도에서 배터리를 보관하는 과정. 전해액이 배터리 내부에 고르게 분산되어 배터리의 양극과 음극 간에 이온의 이동이 원활할 수 있도록 하기 위한 공정

3. 디개싱(파우치 해당): 충/방전 및 에이징 공정 시 가스가 배터리 내부에 발생. 가스를 없애기 위해 디개싱 공정 가동

*활성화 공정의 진행 순서는 제조사마다 상이

>> 관련 기업: 원익피앤이, 에이프로, 갑진, 항커, 엔에스(디개싱)

전체 장비 투자금액의 약 24% 차지. 활성화 공정 마무리 시 검사장비를 통해 배터리의 불량을 선별화는 과정 필요. 배터리 화재 리스크가 존재하기 때문에 최근 검사장비에 대한 중요성 확대

>> 관련 기업: 엔시스(검사), 브이원텍(검사) 이노메트리(X-ray), 코윈테크(자동화), SFA(자동화)

해수 전기분해를 통한 수소생산 

- 연구에 따르면 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 촉매를 사용하여 천연 해수를 거의 100% 효율로 산소와 수소로 분리하여 상용 전해조에서 전기분해를 통해 녹색 수소를 생산하였고, 이러한 기술을 해안 지역에 더 저렴한 녹색에너지 생산을 가능하게 할 것으로 전망됨

- 연구팀은 촉매로 표면에 산화크롬이 있는 코발트 산화물을 사용한 결과가 백금 및 이리듐 촉매를 고순도 및 탈이온수에 적용하는 표준 공정과 유사한 성능을 보였다고 밝혔음

- 해수는 일반적으로 전기분해로 수소와 산소로 분리되기 전에 정화되어야 하며, 담수에 비해 해수는 풍부한 자원이며 전처리 없이 해수에서 수소 연료를 추출할 수 있어 비용을 절감할 수 있음

수소충전소 배치현황 

- 2022년 말 전세계적으로 배치된 수소충전소의 수가 1,000개를 넘어섰음

- 중국은 전 세계 배치의 약 1/3을 차지하지만, 미국은 100개 미만의 수소충전소로 훨씬 뒤처진 상황임

- 미국은 미래의 연료를 채택하는 데 아직 고려 중이지만 나머지 세계는 향후 에너지 수요를 위해 수소를 빠르게 수용하고 있음

- 중국 다음으로 수소충전소를 가장 많이 배치한 국가는 일본과 한국임

- 수소 스테이션 배치에 대한 공격적인 계획을 가진 다른 아시아 태평양 국가에는 호주, 뉴질랜드 및 인도가 포함되며, 또 다른 아시아 태평양 국가 4개국도 수소충전소를 배치했음

- 지금까지 독일은 100개 이상의 수소충전소를 배치한 유일한 유럽 국가임

- 수소충전소를 적극적으로 배치하는 다른 유럽 국가로는 프랑스, 영국, 슬로베니아, 네덜란드, 스위스, 스페인이 있음

- 지금까지 배치된 대부분의 수소충전소는 수소 연료전지 승용차용으로 설계되었지만, 상업용 차량, 기관차 및 선박용 수소충전소 배치가 가속화되고 있는 상황임

- 대부분의 리튬 배터리 공급망을 통제하는 국가는 조용히 수소에 대해 가장 빠르게 움직이고있는 추세임

수소차

- 현재 토요타, 현대, 혼다, BMW 같은 대형 자동차 회사들은 수소 동력 자동차 기술에 막대한 투자를 하고 있음

- 전기 자동차와 수소 자동차를 비교한다면, 에너지원은 태양광 및 풍력과 같은 재생가능 에너지로 둘 다 동일하다고 볼 수 있음

- 그러나, 수소차는 전기자동차와 마찬가지로 전기 모터와 배터리가 필요할 뿐만 아니라 수소를 저장하기 위한 수소 탱크와 수소를 전기로 변환하기 위한 연료전지가 필요함

- 두 자동차 디자인을 비교하면 수소 자동차가 훨씬 더 복잡할 뿐만 아니라 에너지 손실 측면에서 비효율적이라고 볼 수 있음

- 열역학 측면에서 보면 수소 동력 자동차를 움직이기 위해 동일한 사용 가능한 에너지 출력을 얻으려면 배터리 전기 자동차에 비해 3~5배 더 많은 재생가능 에너지 입력이 필요하고, 이는 수소 자동차의 연료 비용이 EV보다 최소 3~5배 높다는 것을 의미함

- 전기차의 경우 분산형 에너지 시스템인 반면, 수소차는 중앙 집중식 에너지 시스템으로 볼 수 있음

- 수소는 중대형 트럭과 관련된 배출량을 줄이는 데 도움이 될 수 있으며, 이러한 차량의 경우 정차와 재충전 없이는 장거리를 보장할 수 없는 전기 배터리에 비해 연료전지가 더 매력적인 것으로 간주됨

수소비행기

- 현재의 자동차 배터리 기술은 아직 장거리 상업 노선이나 더 큰 비행기를 비행하는 데 필요한 만큼 에너지 밀도가 높지 않음

- 수소 저장 또한 항공기에 필요한 에너지 밀도를 활용하기 위해서는 새로운 종류의 솔루션이 필요함

- 현재로서는 전기 및 순수 H2 항공기는 특히 단거리 노선에서 하늘 탈탄소화의 중요한 견인차가 될 수 있음

- 수소 연료 사용에는 세 가지 옵션이 있는데, 첫 번째는 수정된 가스 터빈 엔진에서 수소를 사용하거나, 두 번째, 수소 연료전지를 사용하여 전력을 생성할 수 있고, 세 번째로는 이 두 가지를 조합하여 사용할 수 있음

- 700bar와 같은 높은 압력에서 수소를 저장하는 것은 쉽지는 않지만, 극저온 (영하 253도미만)으로 수소를 저장하게 되면 에너지 밀도가 높은 액체가 될 수 있음

- 다만 현재 기술로서는 4리터의 액체 수소는 표준 제트 연료 1리터밖에 되지 않으므로 아직 표준 제트 연료와 동일하게 사용하기에는 제약이 있음

- 또한, 상업용 항공기는 20,000번의 이착륙을 견뎌야 할 뿐만 아니라 액체 수소를 더 오래 유지해야 하기 때문에 안전 및 내구성 요구 사항은 우주 발사기보다 더 엄격할 수 있음

- 그 해결책으로서는 복합재료 개발 및 적용에 있음

수소생산에 사용되는 재료 

- 수소생산에 필요한 부품 재료 수요에 있어 가장 큰 분야는 재생 가능한 수소 배치에 필요한 재생 가능한 전기 생성 분야임

- 대부분 알루미늄, 구리, 니켈 및 아연이 포함되지만, 실제 규모와 구성은 전해조에 전력을 공급하는 데 사용되는 재생 전기의 유형에 따라 크게 달라짐

- 태양광 발전(PV)을 더 많이 사용하면 알루미늄 수요가 증가할 수 있고, 풍력을 더 많이 사용하면 아연 수요가 증가할 수 있으며, 영구 자석이 있는 풍력터빈을 사용하는 경우 디스프로슘과 네오디뮴까지도 필요함

- 이러한 물질 외에도 백금과 이리듐에서 세륨과 코발트에 이르기까지 다양한 유형의 수소 관련 기술에 걸쳐 더 작은 절대 부피가 필요하지만 광범위한 다른 물질 그룹이 있음

- 저탄소 수소생산에 사용되는 알카라인 전해조 및 코발트에 필요한 흑연과 같이 다양한 수소생산 경로에 필요한 광물은 전체적으로 저탄소 전환으로 인해 수요가 크게 증가할 가능성이 높음

원하는 만큼 만드는 자본력도 지속적인 경쟁력 

기술력/업스트림에 이어서 자본력도 중요하다. 기술력이 있으면 제품 경쟁력으로 가공비 마진을 유지할 수 있고 업스트림 투자로 재료비 마진도 확대할 수 있다. 하지만 고객이 원하는 물량을 맞추려면 자본력도 경쟁력이다. 특히 북미의 국내 셀메이커들의 수주가 확대되고 완성차들은 배터리 밸류체인을 내재화하면서 밴더의 다변화와 합종연횡이 진행중이다. 2차전지 시장이 성장산업이기에 참여자들은 늘었지만 인플레이션과 금리인상으로 해외증설에 대한 부담은 더 커진 상황이다. 기업별로 현금의 여력에 따라 투자규모를 달리할 수밖에 없다.

음극재 사업도 잠재적 변수 

국내 셀메이커는 IRA법안 이후 북미에서 주도권을 잡고 있고 소재 가운데서 양극재는 국내 셀메이커 내 상당부분 국산화가 되었다. 반면, 음극재는 여전히 절대적으로 중국 비중이 70% 이상으로 큰 상황이다. 국내 기업중에서는 포스코퓨처엠이 유일한 흑연계 음극재 양산 기업이나 현재 시장점유율 5%에 불과하다. 기존 음극재 사업은 경쟁사들의 저가경쟁에 따른 판가 인하로 수익성이 악화되었지만 업황이 바뀌고 있다. 기존에는 제품 차별성이 적었기에 단가가 중요했다면 지금은 원산지가 중요하다.

포스코퓨처엠은 모회사로부터 콜타르를 조달해 자회사 포스코MC머티리얼즈에서 인조흑연의 원료인 침상코크스를 생산 중이다. 탈중국화 공급망의 이점이 커지면서 음극재 사업의 경쟁력과 멀티플은 점차 커질 전망이다. 엘앤에프도 최근 언론보도를 통해 음극재 사업을 준비하는 것으로 알려졌다. 6월 초 엘앤에프는 대표이사의 언론과의 인터뷰에서 음극재도 양극재와 같이 소성 공정을 거치기에 음극재 개발도 검토 중이라고 밝혔다. 6월23일에는 일본 미쓰비시케미칼과 음극재 사업을 위한 MOU를 체결했다는 보도가 나오면서 소재사업의 다각화 움직임이 감지된다.

- 중장기적으로 양극재 기술격차는 좁혀질 전망이다. 배터리에 가장 큰 원가비중을 차지하는 양극재의 가격하락이 중요한 관건이다. 

- 전해액/음극재에서도 첨가제 비중이 확대되면서 배터리 내 양극재 성능 개선뿐만 아니라 탑재량을 늘리는 추세다.

- 업스트림에 대한 경쟁력은 지속적으로 유지될 것이다. 포스코퓨처엠은 모회사의 리튬/니켈 광산으로 인해 탈중국화된 공급망이 장점이다

- 에코프로비엠은 그룹사 전체가 양극재 밸류체인을 준비중이다. 전구체/리튬가공/리사이클까지 전반적인 밸류체인 구축이 진행 중이다

- 하반기 계열사인 에코머티리얼즈 상장이 진행되면서 관련 밸류체인의 가치가 부각받을 수 있다. 유럽/북미까지 에코프로의 클로즈 루프 시스템이 확장되면서 그 가치는 더 커질 전망이다. 

- 엘앤에프는 경쟁사들 대비 업스트림 전략이 저평가되고 있다

- 자본력에서는 포스코퓨처엠의 지속적인 우위를 예상한다

고성능 인프라 장비가 PCB 산업에 미칠 영향

- 서버, AI 시스템, 네트워크 스위치 및 라우터 등 모든 고성능 인프라 장비는 랙(Rack) 시스템으로 실행된다. 랙 시스템을 활용해 인프라 장비를 데이터센터 내에 밀집 배치할 수 있고, 전력, 열, 케이블 등을 관리하는데 효율적이다. 

- 최근에는 데이터센터 1개에 랙시스템이 256개까지 필요하다. 일반적인 랙 시스템은 폭이 19”이고, 다양한 개별 모듈이 삽입된다. 개별 모듈은 서버 또는 스위치 프로세서, 전원 공급 장치, 팬 등으로 구성된다.

- 랙 시스템 내 메인 프로세서는 대면적 고성능 패키지 기판을 사용하고, 마더보드는 주로 MLB(8~30층)이며, 많은 핀 수, 고속 부품 등을 지원하기 위해 대면적과 복잡성이 요구된다.

차세대 서버 CPU 출시

- AMD는 지난해 하반기에 EPYC Genoa CPU를 출시했다.

- Intel은 올해 초부터 Sapphire Rapids CPU의 양산을 시작했다.

- 두 제품 모두 멀티칩 칩렛을 채용했고, 프로세서의 전기적, 열적, 기계적 요구를 충족시키기 위해 고성능 패키지 기술을 사용했다. 이 점이 FC-BGA의 대면적화를 촉진한다.

MLB 복잡성 증가, 고성능화 추세

향후 5년간 서버용 MLB의 기술 트렌드로서 

1) 최대 층수가 현재 24~28층에서 30~34층으로 증가하고, 

2) 최대 두께는 현재 130밀(mil, 1mil=0.0254㎜)에서 140~150mil로 두꺼워지며, 

3) 최소 패드 사이즈는 현재 10mil에서 8mil로 축소될 전망이다.

- PVC 전방산업 중 건설의 비중은 약 70%에 달함

- PVC 생산량 중 국내 소비 비중은 2022년 기준 64%에 달함.

- PVC 수출은 23년 1~4월 +11% 증가 했지만, 국내비중이 더 커 국내 소비 감소를 커버 하지 못했다.

- 전체 증설 중 중국을 제외한 530만톤/년 중 449만톤/년이 2025년 이후 예정된 프로젝트이기 때문에 건설 경기가 빠르게 회복한다면, 인도의 증설 전 수혜를 누릴 수 있 을 것 이라 예상.

PVC 관련 화학주

- 한화솔루션 : 케미칼 주력 제품이 PCV이며 EDC공법을 사용함. PVC부산물인 가성소다도 제조

- 롯데정밀화학 : 중국 석탄 가격 폭등시 PCV, ECH, AA등이 수혜를 봄

- LG화학 : 석유화학사업 부분의 주력제품이 PVC와 ABS 

- 송원산업 : 산화방지제, 폴리머안정제, PVC안정제, 

지멘스 에너지 IR Meeting 주요 질의 응답 

Q1. 지멘스 에너지에 대해 간단히 소개해 달라.

☞ 우리는 산업용 터빈, 컴프레서, 공정 자동화 등을 주력으로 하는 기업이다. 2020년 Siemens 그룹으로부터 분할되었다. 친환경 영역에서는 전해조와 수소 관련 솔루션을 제공하고 있다. 아울러 최근 Siemens Gamesa하는 신재생 기업을 합병하였는데 육해상 풍력을 전문으로 하는 기업이다.

Q2. 지멘스 에너지는 어떠한 수소 사업을 전개하는가?

☞ 우선 수소의 생산과 관련해서 PEM 방식의 전해조를 공급하는 것으로 많이 알려져 있다. 활용과 관련해서는 기존 가스터빈 기술을 활용하여 수소혼소 혹은 수소전소가 가능한 터빈을 제작하고 기업에게 Power-to-X 솔루션을 제공한다. 또한 수소 플랜트에 사용되는 컴프레서 및 저장 관련 설비 역시 담당한다.

Q3-1. 지멘스 에너지에게 수소는 어떤 의미인가?

☞ 그린수소는 독일 정부 및 각국 정부가 추진 중인 Net Zero 달성을 위해 필수적이다. 장기적인 성장 요소로 지멘스 에너지가 주목하고 있는 사업분야이다. 우리의 네가지 핵심 사업부 중 하나에 속하지만 단기적인 기대가 아니라 장기적인 관점에서 접근하고 있다는 것을 강조하고 싶다. 현재 우리 매출에서 수소산업이 차지하는 비중은 미약하다. 전해조를 포함한 Sustainable Energy Systems 사업부의 매출이 전체 매출에서 차지하는 비중은 1%가 되지 않는다. 나머지 사업에서 돈을 잘 벌고 있기 때문에 지나치게 서두를 필요가 없다.

2025년부터는 수소비즈니스에서 돈을 버는게 목표이다. 돈을 벌지 못하면서 성장하는 것은 오래 지속될 수 없다. 이 산업은 이제 막 상업적으로 대형화 되려는 국면에 접어들었다. 언제가 폭발적으로 성장하겠지만 지금은 그 기반이 마련되어야 한다. 그러기 위해서는 프로젝트의 전체 관점에서 효율이 높아져야 한다. 우리는 고객에게 수소와 관련한 의미 있는 솔루션을 제공할 수 있는 기업이 되고자 한다.

Q3-2. 좀 더 구체적으로 설명해 달라.

☞ 수소 생태계에서 지멘스 에너지는 PEM 전해조를 공급하는 업체로 알려져 있다. 그러나 우리는 전해조만 공급해서는 적정한 매출과 이익을 얻기 쉽지 않다고 생각한다. 너무 일차원적인 접근이다. 우리는 수많은 프로젝트에 터빈과 컴프레서 등을 공급하면서 전체적인 프로젝트의 EAD (Electrification, Automation and Digitalization) 서비스를 동시에 제공해 왔다. 수소에 대한 접근도 동일하다. 단순히 전해조를 공급하는 것뿐만 아니라 전체적인 플랜트의 효율을 높이는 솔루션, 수소를 활용하는 솔루션을 같이 제공할 것이다. 이를 통해서 더 많은 매출, 더 많은 이익을 확보할 수 있을 것이다. 발주처 입장에서도 중요한 이슈다. 앞서 말했듯 이 산업은 이제 막 상업적으로 대형화 되려는 국면에 접어들었다. 하지만 산업이 더 빨리 성장하기 위해서는 현재 단계 기술수준에서 더 높은 최고의 효율이 나와야 한다. 그린 수소 생산의 프로세스에서 효율을 더 높이고 규격화해야하는 상황이다. 이 역할을 해줄 기업이 필요하다.

Q4. 지멘스 에너지가 어떻게 수소 생산의 효율을 높일 수 있는가?

☞ 예를 들어 폐열의 활용도를 높이는 것이다. 전해조에서 수소를 생산할 때 공급되는 전기 중 70~80%만이 사용되고 나머지 20~30%는 폐열로 전환된다. 우리는 전해조와 히트펌프를 결합하는 솔루션을 제공할 수 있는 기업이다. 전해조에서 발생하는 폐열을 히트펌프를 통해 지역난방 등으로 활용할 수 있다. 폐열이 히트펌프를 통해 회수되므로 전해조에 더 적은 냉각시스템이 장착되어도 무방하다. 이 과정을 통해 에너지 효율을 75%에서부터 95% 이상으로 올릴 수 있다

Q5. 수소 분야에서 정량적인 목표가 있는가?

☞ 현재 750MW 정도의 수전해 용량을 2023년까지 1GW, 2025년까지 3GW로 확대하는 것이다.

Q6. 지멘스 에너지는 진행 중인 대표적인 수소 프로젝트를 소개해 달라.

☞ 칠레에서 진행 중인 Haru Oni 프로젝트를 예로 들어보겠다. Haru Oni는 자동차 업체인 포르쉐와 HIF 등이 풍력에너지를 기반으로 그린수소를 생산하고 다시 그린수소를 활용하여 e-fuel을 생산하는 프로젝트이다. 현재 1MW 규모의 전해조가 포함된 시범단계가 운영 중이고 250MW 전해조가 포함되는 1단계 프로젝트가 FEED 진행 중이다. 최종적으로 수전해 규모 2GW, 금액 20억 유로 수준의 프로젝트로 개발될 예정이다. 이 프로젝트에서 우리가 담당하는 것은 단지 PEM 방식의 전해조뿐만이 아니다. 전체 프로젝트의 프로세스 통합을 관장하는데 구체적으로 전해조, 풍력터빈, 플랜트 기타 설비 (Balance of Plant)와 컨트롤 시스템 등을 설계하고 공급한다.

지금은 내재화 경쟁 

OEM 및 셀기업들의 광물 투자도 이제 막 시작단계이기에 실제 조달이 늘어나기 전까지 그들의 소재 파트너 선택 기준은 ‘중국 외에서 안정적인 광물 밸류체인을 가졌는가’가 될 것이다. 원료내재화의 장점은 단기적으로는 IRA 법안에서 우려기관 광물 수급 관련 리스크를 피할 수 있다는 점이다. 이는 셀 및 OEM사들의 소재 공급망 다변화에서 채택될 가능성 높여줄 것이다.

삼성SDI-GM 합작사 향으로 포스코퓨처엠이 장기공급계약을 맺은 것이 그 예가 될 수 있다. 장기적으로는 원료내재화를 통해 마진의 확장이 가능하다. 리튬 기업들의 평균 영업이익률은 2021년 27%, 2022년 무려 56%이다. Upstream에서 소재에 들어가는 최종 원재료 제품까지 그 스프레드 격차가 어마어마하다는 의미이다. 니켈 역시 전구체 원료인 황산니켈은 일반 Nickel 보다 15~20%의 프리미엄을 받고 거래된다. 따라서 적어도 Midstream부터만이라도 원료를 내재화하면 최종 제품으로 원재료를 조달해올 때보다 마진의 확장이 가능하다.

2023년 스마트폰용 OLED 출하량 정체 

- 스마트폰 디스플레이 시장 내 OLED 패널 침투율이 40%까지 상승하면서 2023년 스마트폰용 OLED 패널 출하량은 약 5.84억대(YoY: +2%)를 기록하며 전년 대비 소폭 증가할 것으로 보인다. 

- 다만 중국 스마트폰 시장 수요 부진으로 인해 중저가향 리지드 OLED 패널 출하량 감소는 불가피할 전망이다. 

2023년 삼성디스플레이 스마트폰용 OLED 패널 출하량 정체 예상 

- 2023년 삼성디스플레이의 스마트폰용 OLED 패널 출하량은 약 3.42억대를 기록하며 전년 대비 약 12% 감소할 것으로 전망된다. 상대적으로 아이폰, 갤럭시 시리즈등 프리미엄 스마트폰 수요는 견조하나 중국, 유럽 중저가 스마트폰 수요 둔화로 리지드 OLED 패널 출하량이 부진할 것으로 예측된다. 

- 또한 중국 패널 업체들이 자국 내 스마트폰 업체들에게 OLED 패널 공급량을 확대하고 있으며, 아이폰15 내 LG디스플레이 점유율이 소폭 증가할 것으로 예상된다는 점도 주요 원인이다.

- 이에 따라 삼성디스플레이에 OLED 소재를 공급하는 덕산네오룩스와 OLED 공정용 필름을 공급하는 이녹스첨단소재 등의 연간 실적 부진이 예상된다. 다만 계절적 성수기인 하반기부터는 점차 회복세를 보일 것으로 전망된다.

2023년 LG디스플레이 스마트폰용 OLED 패널 출하량 증가세 예상 

- 2023년 LG디스플레이의 스마트폰용 OLED 패널 출하량은 약 5,700만대를 기록하며 전년 대비 약 34% 증가할 것으로 전망된다. 

- 지난해 아이폰14용 P-OLED 패널생산 차질이 발생했던 LG디스플레이는 아이폰 대응 제품수가 전년의 1개 모델(아이폰14 프로 맥스)에서 올해 2개 모델(아이폰14 프로/프로 맥스)로 확대될 예정이며, 하반기 신규 라인(15K/월)이 추가 가동되기 시작하면서 전년 대비 물량 증가가 예상된다. 

- 이에 따라 LG디스플레이로 OLED 소재를 공급하는 피엔에이치테크와 OLED용 모바일 DDI를 공급하는 LX세미콘은 모바일 사업부문에서 상대적으로 양호한 실적이 예상된다. 다만 계절성에 따라 뚜렷한 상저하고 추세가 나타날 것이다.

2023년 삼성디스플레이 OLED TV 패널 출하 증가할 전망 

- 삼성디스플레이는 지난 2021년부터 QD –OLED TV 패널 생산을 시작한 이후 수율 안정화를 거쳐 프리미엄 TV 시장을 공략하고 있다. 또한 지난해부터는 본격 양산에 진입하였다. 

- 다만 QD-OLED 생산 라인 캐파가 40K/월 규모로 제한적이다. 이를 반영한 2023년 삼성디스플레이 QD-OLED 패널 출하량은 135만대를 기록하며 전년 대비 약 25% 증가할 전망이다. 절대 수량 자체는 크지 않지만 삼성디스플레이 QD-OLED향 OLED 소재 공급 업체인 솔루스첨단소재(a-ETL, 고굴절 CPL)와 봉지 필름 공급 업체인 이녹스첨단소재에게 긍정적인 요인이다. 

- 아직까지 삼성디스플레이의 QD-OLED 신규 설비 투자의 움직임은 감지되지 않고 있다

2023년 LG디스플레이 OLED TV 패널 출하량 역성장할 전망 

- 올해 들어 전세계 경기 둔화 영향으로 프리미엄 TV 시장 수요 부진이 뚜렷하다. 이로 인해 2023년 LG디스플레이의 OLED TV 패널 출하량은 610만대를 기록하며 전년 대비 4% 감소할 것으로 전망된다. 

- 감가상각비 부담이 높은 OLED TV 사업 특성상 최악의 실적 악화를 방어하기 위해 지난 4Q22부터 전체 생산 캐파의 약 30%를 일시적으로 가동을 중단했으나 큰 폭의 생산량 감소가 불가피한 상반기의 대규모 적자는 불가피하다. 

- 이에 따라 일시적으로 LX세미콘의 OLED TV용 DDI와 이녹스첨단소재의 봉지용 필름의 일시적인 수요 감소가 예상된다. 다만 LX세미콘의 경우 중국향 LCD, 모바일 부문이 이를 상쇄하며 시장 우려 대비 양호한 실적이 전망된다. 특히 하반기부터 삼성전자로 OLED TV 패널 공급이 시작될 것으로 예상된다는 점은 긍정적인 요인이다.

2023년 삼성디스플레이/LG디스플레이 OLED 패널 출하면적 

- 삼성디스플레이와 LG디스플레이의 2023년 OLED 출하면적은 전년 대비 각각 6%, 4% 증가할 것으로 추정된다. 삼성디스플레이의 경우 대당 면적 효과가 큰 OLED TV 패널 출하량에 기인하며, LG디스플레이의 OLED TV 패널 출하량 증가는 제한적이나 모바일 OLED 패널 출하량이 증가한다는 점은 긍정적인 요인이다. 

- 이에 따라 OLED 소재/부품 업체 중 전지박 업체의 성격이 짙은 솔루스첨단소재(삼성디스플레이향)의 전자소재부문과 피엔에이치테크(LG디스플레이향)의 실적 성장이 전망된다. 

- 또한 LG디스플레이향 모바일 OLED 매출 비중이 높은 LX세미콘의 부분 실적 개선세도 기대할 수 있다. 반면 삼성디스플레이, LG디스플레이에 모두 OLED TV용 봉지 필름을 공급하는 이녹스첨단소재의 출하량은 전년과 유사한 수준이 예상된다.

LG디스플레이, OLED로 체질 변화 중이나 아직은 시간 필요 

- LG디스플레이는 지난 4Q22 실적 설명회를 통해 LCD 사업 구조조정을 공식화했다. 이에 따라 2023년 TV 사업부문 내 LCD와 OLED 비중은 각각 19%, 81%를 기록할 것으로 전망된다. 

- 다만 전세계 경기 둔화로 프리미엄 TV 시장 수요가 크게 감소하면서 2023년 OLED TV 패널 출하량은 전년 대비 역성장이 예상된다. 감가상각비 부담이 높은 OLED TV 사업 특성상 최악의 실적 악화를 방어하기 위해 지난 4Q22부터 전체 생산 캐파의 약 30%를 일시적으로 가동을 중단했음에도 불구하고 2023년 OLED TV 부문 영업손실폭은 약 1.4조원을 기록할 것으로 추정된다. 

- LCD 사업 구조조정 후 인력 재배치와 IT 수요 회복이 하반기 실적의 관건일 것으로 판단된다.

삼성전자, 프리미엄 시장 점유율 확대 위한 OLED 신제품 전략 본격화 

- 삼성디스플레이의 8.5세대 QD-OLED 생산라인인 Q1(40K/월)에서 생산 가능한 최대 수량은 약 130만대 수준이다(55”, 65” MMG 기준). 연간 4,000만대 이상을 판매하는 전세계 1위 TV 업체인 삼성전자가 연간 100만대 가량을 공급받는다고 가정할 경우 신규 TV 라인업이라고 보기에는 수량이 상당히 적다. 삼성전자 입장에서도 프리미엄 TV 시장 중심 점유율 유지를 위해 LG디스플레이의 OLED TV 패널 구매가 필요한 상황이다.

- 당사는 2021년부터 업계에서 논란거리였던 삼성전자의 LG디스플레이 WOLED TV 패널 구매 가능성은 여전히 존재한다고 보고 있다. 

- 이를 가정한 LG디스플레이의 삼성전자향 WOLED TV 패널 공급량은 2023년 약 20~25만대, 2024년 약 150~200만대 수준으로 전망된다. 이에 따라 2024년에 LG디스플레이 WOLED TV향부품, 소재를 공급하는 LX세미콘(DDI), 피앤에이치테크(장수명 블루, 장수명 YG), 이녹스첨단소재의(봉지 필름) 수혜가 기대된다는 점에 주목하자.

삼성디스플레이 QD-OLED 가격 경쟁력 낮다는 점은 추가 증설에 부담 

- 삼성디스플레이의 QD-OLED는 LG디스플레이의 WOLED 대비 기술적인 장점이 분명히 있으나 전면발광 방식의 높은 기술적 난이도와 공정 수에 따른 설비투자 비용의 증가로 생산 원가가 상당히 높아질 수 밖에 없다.

– 삼성전자가 공개한 QD-OLED TV 판매 가격을 볼 때 삼성디스플레이 QD-OLED 패널의 가격 프리미엄은 WOLED 대비 높지 않을 것으로 보인다. 삼성디스플레이 QD-OLED 패널 가격을 WOLED와 동일 가정하여 패널 원가분석에 따른 수익성 분석시 삼성디스플레이가 영업수익을 낼 가능성은 낮을 것으로 추정된다.

당분간 삼성디스플레이 QD 신규 증설 가능성 낮을 것으로 전망 

- 삼성디스플레이의 8세대 LCD 생산라인은 지난 2022년부터 완전 가동 중단되었다. 최근 언론에 따르면 삼성디스플레이는 기존 L8-2 라인 빈 공간을 활용해 IT용 8.5세대 RGB OLED 신규 설비 투자를 진행할 계획인 것으로 알려졌다. 이후 삼성디스플레이 내 설비 투자를 위한 여유 공간이 부족하다는 점과 QD-OLED 패널 수익성 확보가 쉽지 않다는 점을 고려할 때 당분간 QD-OLED의 신규 설비 투자 가능성이 낮을 것으로 판단된다.

– 삼성전자는 중국, 대만에 LCD TV 패널 구매 의존도가 높아지는 한편, 프리미엄 시장에서의 입지를 확고히 하기 위해 LG디스플레이와의 OLED TV 패널 협업 가능성이 다시 대두되고 있다.

IT용 OLED 패널 적용 영역 확대 본격화 

- IT용 OLED 패널이 꼭 RGB 방식이어야만 할 필요는 없다. 다만 현재 노트북용 OLED 패널은 모바일과 같은 방식(RGB+LTPS TFT)이 채택되고 있다. 다만 고해상도, 장수명을 확보하는 동시에 원가 경쟁력을 높이기 위해 국내 업체들은 Oxide TFT와 8.5세대 증착+텐덤 방식을 양산에 적용하기 위해 기술 개발을 진행 중이다. 이를 적극 활용해 모바일, TV 뿐만 아니라 노트북, 모니터로 OLED 적용 분야를 확대해 IT 시장을 선점할 필요가 있다.

원가 경쟁력 확보를 위해 8.5세대 RGB OLED 양산 기술 필요 

– 현재의 6세대 설비를 활용한 LTPS TFT+RGB OLED(2 텐덤) 구조의 경우 캐파 로스가 커 패널 원가 상승에 큰 영향을 미친다. 따라서 중장기적으로 FMM 증착 공정도 Half 8.5G 수준까지 확장될 가능성이 높다. 삼성디스플레이도 8.5G의 Oxide TFT+RGB OLED(2 텐덤) 양산 기술 확보를 준비 중이다.

– 다만 8.5세대급에서 기존 증착 방식을 적용할 경우 FMM 처짐 현상이 발생한다는 것이 기술적 난제이다. 이를 해결하기 위해 삼성디스플레이는 Half 8G 수평 증착(하->상)과8G 원장 수직 증착(좌->우) 방식을 검토해왔다. 다만 애플향 8.5G RGB OLED 라인은 Half 8.5G 수평증착 방식을 채택할 계획이며, 2Q23부터약 4~4.5조원을 투입해 15K/월 규모의 신규 설비 투자가 시작될 예정이다. IT 적용처 다변화를 통한 OLED 사업 지속 성장을 위해 8.5세대 OLED 양산 기술 확보는 필연적이다.

차량용 디스플레이는 OLED 시장의 새로운 성장 기회이다 

- 시장조사기관인 OMIDA에 따르면 전세계 차량용 디스플레이 수요는 2022년 약 1.95억대에서 2027년 약 2.42억대까지 증가할 것으로 예상된다

- 현재 차량용 디스플레이는 a-Si과 LTPS TFT 기반 LCD 패널이 대부분을 차지하고 있으나 중장기적으로는 AMOLED 패널 침투율이 시장 예상 대비 더욱 빠르게 상승할 전망이다.

- 특히 플렉서블 OLED는 LCD와 달리 차량 인테리어에 맞춰 휘어지는 형태로 연출할 수 있는 디자인 자유도가 높아 프리미엄 완성차 시장에서 관심이 빠르게 증가하고 있다.

- 전세계 차량용 프리미엄 디스플레이 시장은 LG디스플레이가 점유율 1위를 차지하고 있으며, 그 뒤를 Japan display, Sharp 등이 바짝 뒤쫓고 있다. 그러나 이들은 AMOLED 양산 기술이 없다는 점을 고려할 때 LG디스플레이가 LTPS LCD, AMOLED 등 프리미엄 차량용 디스플레이 수주 잔고를 빠르게 늘리며 선두 지위를 중장기적으로 누릴 가능성이 높다. 

- 특히 차량용 OLED 패널은 저전력기반 고휘도, 장수명 등 높은 내구성을 요구하기 때문에 스마트폰용과 달리 유기발광소재를 2개층으로 쌓는 방식인 텐덤 구조를 채택하고 있다. 일찌감치 차량용 OLED 시장 진입을 준비해온 LG디스플레이는 2019년에 텐덤 구조의 플렉서블 OLED 패널 양산에 성공했다.