▼ 피에스케이홀딩스 투자자 필독 REPORT
반도체주, 팔지 말고 홀딩하세요 : 피에스케이홀딩스(031980) - 반도체 Reflow, Descum, HDW 장비
※ 피에스케이 1편 링크 : 꾸준히 저평가 받는 반도체주가 있다? : 피에스케이(319660) - PR Strip, Etch, Dryclean 장비 ※ 피에스케이 2편 링크 : https://feeling-stock.tistory.com/74 https://feeling-stock.tistory.com/74 꾸
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피에스케이홀딩스 - 후공정 장비를 집중 해야 하는 이유 (느낌이블로그)
안녕하세요 느낌이입니다.
이전 몇 달 동안 HBM 관련주들의 급격한 주가 상승으로 지금 당장 매수하기에는 부담스러운 가격대까지 왔었죠.
그러나 최근 주가 조정이 나와주고 있으며, 눌림목이 형성되어 진입 가능한 종목들 몇 개가 보이고 있는데요.
그 중, 과거부터 트래킹 하고 있었던 피에스케이홀딩스에 대해 2023년 버전으로 매수근거와 기업분석을 진행해보려고 합니다.
함께 보시죠.
어드밴스드 패키지 기술로 무어의 이론을 넘어서는 시대
1) 현재 반도체 업계에서는 무어의 법칙이 한계에 다다르자 이를 넘어서기 위한 후공정 기술 개발의 움직임이 분주한 상태임.
2) 무어의 법칙이란 반도체 발전 속도에 관한 이론으로, 트랜지스터 수가 1~2년마다 2배씩 증가한다는 법칙으로 인텔 창립자 고든 무어(Gordon Moore)가 발견한 법칙임.
3) 그동안 메모리 업계는 전기신호가 지나는 선폭을 줄이고, 데이터를 담아내는 반도체 소자를 같은 면적 내 더 많이 때려박아서 세대가 지날수록 동일 칩 사이즈 기준, 더 많은 데이터를 저장할 수 있도록 했음.
4) 하지만 선폭을 줄일수록 전자 간 간섭이 늘고 전류가 누설되어 발열이 심해졌으며, 이에 따라 반도체 소자의 미세화 난이도는 갈수록 어려워졌고 발전 속도는 점점 수렴하고 있음.
5) 결국 반도체 업계는 후공정 패키지 기술에서 이를 상쇄시키려고 했으며, 웨이퍼에 회로를 그리는 전공정이 아닌 전선을 깔고 포장하는 후공정 패키지 기술에서 신기술을 도입하기 시작함.
6) 어드밴스드 패키지(Advanced Package) 기술은 전공정 미세화 한계를 극복하며 성능과 효율, 용량 개선까지 개선시킬 수 있었으며, HBM 마찬가지로 DRAM을 수직으로 쌓는 어드밴스드 패키지 기술이 적용됨.
7) 최근 어드밴스드 패키지 기술의 핵심은 이종집적(Heterogeneous Integration) 기술로 이는 시스템 반도체와 메모리 반도체 칩을 최대한 가까운 위치에 모으는 기술을 말함.
8) 연산을 위한 데이터 이동 경로를 최소화해 최상의 성능과 효율을 내는 하나의 칩으로 완성하는 기술이며, 궁극적으로 로직 칩과 메모리 반도체가 합쳐진 시스템 인 패키지(SiP, System in Package) 형태임.
9) 이종집적 기술은 전공정 미세화는 기본이며 어드밴스드 패키지 기술이 같이 접목되어야 비로소 구현할 수 있고, 이를 위한 주요 기술로는 칩렛(Chiplet), MCP, VFO, 어드밴스드 MR-MUF 등이 있음.
큰 칩을 여러 개로 쪼개 제작하고 다시 합치는 기술, CHIPLET
1) 보통 반도체 칩은 여러 기능의 조합으로 구성되며, 흔히 아는 CPU만 해도 연산, 저장, 전력, 데이터 출입구 등의 여러가지 영역이 모여 하나의 칩을 이루고 있음.
2) 다양한 기능을 하는 영역들을 한번에 제작하고 포장한 것이 반도체 칩이며, 쉽게 말해 여러 종류의 과자를 한번에 만들고 하나의 박스에 담은 일종의 과자 종합선물세트임.
3) 과거 반도체 칩 제조방식은 다양한 영역을 한번에 생산하는 방식이 일반적이었으나, 전공정의 미세화가 계속되다보니 칩 내 특정 영역에서 불량이 발생하여 칩이 통째로 날아가는 상황이 빈번해짐.
4) 반도체 칩의 각 영역들을 하나의 과자로 본다면, 작업 중 부서지는 과자가 발생하여 선물세트 내부가 부스러기로 엉망이 되어 통째로 버리는 상황이 많이지는 것임.
5) 결국 반도체 업계는 반도체 각 영역을 개별로 제작하여 후공정에서 다시 모으는 기술을 개발하기 시작했으며, 이렇게 탄생한 기술이 바로 칩렛(Chiplet)임.
6) 칩렛은 하나의 칩을 기능별로 나누어 제작하고 다시 모으는 기술로 연산, 저장, 전력, 데이터 출입구 기능 등을 갖춘 칩을 따로 만들어 포장하고, 후공정 패키지 단계에서 합치게됨.
7) 이때 나눠진 칩 조각을 칩렛으로 부르며 각각의 조각을 원하는 방식으로 자유롭게 배치하고 조립한다는 점에서 칩렛은 레고 블록에 비유되기도 함.
8) 이렇게 커다란 과자 종합선물세트를 개별 박스로 쪼개서 제작하면 전체를 버리는 경우가 줄어들어 최종 수율을 높일 수 있으며, 모든 과자를 값비싼 기계들이 많은 라인으로 만들 필요도 없음.
9) 마찬가지로 칩렛 또한 칩을 여러 개로 나누기 때문에 특정 영역의 불량 소자 탓에 칩 전체를 버리는 일이 줄어들고, 만들어 놓은 칩렛을 재활용할 수도 있어 수율도 높음.
10) 또한, 핵심 칩렛은 10㎚ 이하 공정, 이외 칩렛은 20㎚ 공정으로 제작하기 때문에 값비싼 공정을 일괄 적용할 필요가 없어 비용 절감 효과도 큼.
현재의 HBM을 있게 만들어준 기술, MR-MUF
1) MR-MUF(Mass Reflow-Molded UnderFill)는 다수의 칩을 적층할 때 한번에 포장하는 기술이며, 칩을 하나씩 쌓을 때마다 필름형 소재를 깔아주는 방식대비 공정이 효율적이고 열 방출에 효과적임.
2) DRAM 칩 여러 개를 쌓아올려 대역폭을 넓힌 HBM 마찬가지로, 수직으로 적층된 DRAM 칩을 보호재로 감싸는데 MR-MUF 기술이 쓰임.
3) MR-MUF의 MR(Mass Reflow)부터 설명하자면 수직 적층된 칩과 회로를 연결할 때, 각 칩의 밑면에는 가교 역할을 하는 마이크로 범프(Micro Bump)가 붙게되며, 이 범프의 납 소재가 녹으면서 위아래 칩의 통로가 연결됨.
4) 이때 보통 모든 범프를 한번에 녹여 칩을 연결하는데 이를 리플로우(Reflow)라고 하며, 대량의 범프를 녹인다는 의미에서 앞에 매스(Mass)가 붙은 것임.
5) 다음으로 몰디드 언더필(MUF, Molded UnderFill)은 칩을 보호하기 위해 칩 사이와 칩 주변 등 외부에 보호재를 씌우는 공정 기술을 말함.
6) 보호재로 칩 사이를 채우는 작업을 언더필(UnderFill), 칩을 감싸는 작업을 몰딩(Molding)이라 부르며, MUF는 이 과정을 동시에 진행하는 것을 의미함.
7) 보통 MR-MUF 공정에서는 Reflow 가 고열로 진행되다 보니 칩이 휘어지는 현상(Warpage)이 발생하며, 칩 두께가 기존 대비 40% 이상 얇아지는 HBM3 이상 세대에서는 휘어짐을 극복할 신기술 개발이 필요해짐.
8) 따라서 향후 HBM의 성능과 기술력 차이는 쌓아올리는 개별 DRAM 칩들을 제어할 수 있는 공정기술과 신규 소재를 통한 열 방출 개선이 미래 메모리 반도체 기술력의 핵심 KEY가 될 것임.
9) 현재 SK하이닉스는 어드밴스드 MR-MUF 라는 기술을 통해 기존 대비 생산성을 3배 개선했으며, 얇은 DRAM 칩을 12단으로 쌓아 HBM3를 구현할 수 있었고 열 방출 또한 36% 이상 개선함.
10) SK하이닉스는 향후 본딩 기술을 고도화해 HBM에 적용할 예정이며, 데이터 통로를 곧바로 연결하는 하이브리드 본딩(Hybrid bonding)을 통해 신제품을 개발할 예정임.
반도체 봄은 HBM 으로부터
1) 이전에 GDDR이 커버했던 GPU 향 고대역폭 메모리가 최근 AI를 필두로 그래픽 처리를 능가할 정도로 높은 메모리 용량이 요구되면서 HBM의 활용도가 높아지기 시작함.
2) 현재 SK하이닉스는 삼성전자보다 한 발 빠른 속도로 HBM 시장을 주도하고 있으며, SK하이닉스는 HBM 4세대 제품인 HBM3를 2021년 세계 최초로 개발, 지난 4월에는 24GB를 구현한 HBM3 신제품을 개발에 성공함.
3) 특히 SK하이닉스는 AI 서버향 GPU를 만드는 엔비디아에 HBM을 공급하고 있으며, 내년 상반기에는 5세대 제품인 HBM3E 양산에 돌입하고, 2026년 6세대 제품인 HBM4를 양산할 계획임.
4) SK하이닉스는 내년 투자 우선 순위에 HBM을 두고 물량도 2배 확대할 계획이며, 삼성전자는 업계 최고 6.4Gbps의 성능과 초저전력을 기반으로 하는 HBM3 16GB와 12단 24GB 제품의 양산 준비를 완료했음.
5) 또한 삼성전자는 올해 4분기부터 HBM3와 5세대인 HBM3P를 출하하고 내년부터 6세대 HBM도 생산할 계획으로 내년 HBM 캐파는 증설 투자를 통해 올해 2배 이상이 될 것으로 예상됨.
6) DRAM 업황이 아직 회복되지 않았는데도 삼성전자와 SK하이닉스가 조 단위 투자를 추진하는 이유는 그만큼 HBM 수요가 빠르게 늘고 있기 때문임.
7) 트렌드포스에 따르면 올해 전 세계 HBM 수요는 2억9천만 GB로 작년보다 60% 가까이 증가하고, 내년에는 30% 더 성장할 것으로 예상됨.
8) 딥러닝 구현을 위한 AI GPU와 관련된 HBM 수요는 앞으로가 더 기대되며, 올해를 기점으로 미국과 중국 빅테크 업체들의 AI 향 투자 확대에 따른 HBM 수요는 큰 폭으로 늘 것임.
9) 현재 전체 DRAM 시장에서 HBM의 점유율은 1% 수준에 불과하지만 HBM 수요는 매년 80% 이상 성장할 전망이며, HBM 가격은 일반 서버용 DRAM보다 약 5배 비싸 메모리 업황 둔화에 든든한 실적 버팀목이 될 것임.
10) 삼성전자는 최근 AMD에 4세대인 HBM3와 첨단 패키징 최종 품질 승인을 완료했으며, 조만간 HBM3을 양산해 AMD에 납품할 전망임.
11) AMD는 엔비디아가 독주하는 AI용 GPU 시장의 도전자로 엔비디아는 하이엔드 GPU 인 H100 에 SK하이닉스가 양산하는 HBM3를 탑재했으며, AMD는 이에 맞설 MI300을 양산할 계획인데 삼성전자와 손을 잡은 것으로 풀이됨.
12) 삼성전자는 GPU와 HBM의 턴키 생산체제를 유일하게 구축하여 빠르게 생산을 확대할 것으로 예상되며, 또한 5세대 HBM3P도 연내 고객사에게 샘플을 공급할 예정임.
피에스케이홀딩스, 피에스케이랑 무엇이 다른가?
1) 피에스케이홀딩스는 반도체 후공정인 패키징 장비의 제조와 판매 사업을 영위하고 있으며, 국내 본사에서 반도체 장비를 제조, 판매를 총괄하고 있고 SEMIgear Inc.(Texas Austin 소재)라는 미국 법인이 있음.
2) 동사의 주요 제품으로는 리소그래피 공정 후의 감광액 잔류(Scum)을 제거하는 공정으로 반도체 패키징의 RDL Profile과 범프 모양에 영향을 주는 Descum 장비가 있음.
3) 또한 반도체 칩의 Solder Bump 및 Solder Ball을 용융시키는 Reflow 공정으로 Flux를 사용하지 않고 Reflow 하는 Fluxless Reflow 장비도 주요 매출원임.
4) 추가적으로 실리콘 웨이퍼, 디스플레이 유리 기판 등의 세정에 사용되는 초순수(DI Water)를 할로겐 램프로 가열하는 Hot Di Water 가열장비도 있음.
5) 동사는 국내외 Worldwide 약 50곳의 한국, 대만, 중국, 싱가포르, 말레이시아, 미국 고객과 거래하고 있으며, 분야별로는 IDM, OSAT, Foundry에 장비 판매가 이루어지고 있음.
6) 반도체 패키징 공정 장비 산업은 성능향상, 시험평가 등 설계 및 개발비 비중이 원가의 높은 비중을 차지하는 고부가가치 산업이며, 동시에 타 업체들의 진입장벽이 높음.
7) 또한 반도체 패키징 장비 산업의 경기변동은 주로 반도체 후공정 업체들의 설비투자계획에 민감하게 반응하며, Life-Cycle이 빠르기 때문에 시장수요에 대응하기 위한 제품 적기 출시가 매우 중요함.
8) 또한, 최근 AI시대가 본격적으로 개화되면서 차세대 메모리 반도체인 고대역폭메모리(HBM) 시장을 차지하기 위한 글로벌 메모리 반도체 회사들의 경쟁이 치열해지고 있음.
9) HBM 반도체의 핵심은 적층한 DRAM에 미세한 구멍을 뚫어 상단과 하단을 수직으로 관통하는 전극을 연결하는 실리콘관통전극(TSV)과 DRAM을 적층할 때 사용하는 Mass Reflow 본딩 기술임.
10) 여기서 피에스케이홀딩스는 반도체 접합에 필요한 리플로우 장비와 TSV 공정에서 처리해야 할 잔류를 제거해 주는 Descum 장비를 제조·공급하고 있음.
11) 현재 피에스케이홀딩스의 후공정 장비들은 ASE, Amkor, 네패스 등 OSAT 기업들과 삼성전자를 주요 고객으로 하고있으며, 21년 기준 Descum 과 Reflow 의 매출 비중은 4:6 수준임.
13) 또한 동사의 MR 장비는 SK하이닉스에 공급될 가능성이 높으며, 최근 SK하이닉스는 HBM 생산 캐파 확대를 위해 전용 라인을 증설하고있는 상황임.
AVP에서 Descum 과 Reflow 장비는 왜 중요한가?
1) 피에스케이홀딩스의 Descum 장비는 반도체 패키징 공정에서 발생하는 찌꺼기를 제거 하는 장비로 감광제의 찌꺼기(Scum)가 남게 된다면 솔더볼과 패드사이의 접착력이 약해지기 때문에 디스컴 공정이 필수적임.
2) 따라서 Descum 장비는 칩에 구멍을 뚫어 전극과 연결하는 TSV 공정 적용 확대에 따른 수혜를 받을 수 밖에 없으며, TSV로 뚫는 구멍의 개수가 증가할 수록 Descum 장비 또한 수요가 증가할 것으로 예상됨.
3) 또한 피에스케이홀딩스의 Reflow 장비는 솔더볼 부착 전 반도체 기판의 표면을 매끄럽게 하는 용도로도 사용되는데 PCB 의 휨에 의한 솔더볼의 접합 불량을 방지하는 역할을 함.
4) 따라서 쌓는 DRAM 칩의 개수가 증가하고 있는 HBM 의 패키징에 있어서 가장 중요한 영향을 미치는 것은 리플로우(Reflow) 공정이며, 동사의 제품은 경쟁사들과 달리 Flux라는 유해 물질을 사용하지 않는 Fluxless Reflow 장비임.
9) 동사의 Fluxless reflow 장비인 GENEVA는 Flux reflow 장비 대비 낮은 장비유지비용, 환경친화적인 특징 뿐만 아니라 Flux의 세정 공정이 불필요해지므로 공정을 단축할 수 있는 장점도 있음.
10) 글로벌 시장점유율 1위인 동사의 GENEVA는 뛰어난 기술력과 우수한 품질을 바탕으로 고객사의 FOWLP 등의 패키징 공정 Line에 Reflow 장비를 공급하고있음.
후공정 CAPA 확대는 곧 장비주의 수혜
1) 피에스케이홀딩스의 2023년 실적은 매출액 931억원(+53%YoY)과 영업이익 251억원(+92%YoY)으로, 사상 최대 실적을 기록할 것으로 예상됨.
2) 또한 올 한해 소극적인 모습을 보였던 대만 업체들의 후공정 투자가 재개되고, 삼성전자의 후공정 라인 투자도 꾸준할 것으로 예상되기 때문임.
3) 이와같이 HBM 생산능력 확대로 Reflow장비 수요 증가가 예상되며, 특히 이번 사이클에서는 IDM으로 리플로우 장비를 납품하는 업체들의 수혜가 있을 것으로 예상됨.
4) 중장기적으로는 HBM 후공정 라인에 TSV 기술의 적용 확대가 동사의 Descum 장비에 대한 수요 증가로 이어질 것이며, Advanced Packaging 시장의 성장이 동사의 고성능 장비에 대한 채택률 증가로 이어질 것임.
5) 또한 향후 TSMC와 삼성파운드리 업체들 뿐만 아니라 메모리 엡체들의 AVP 투자가 지속될 것으로 예상되는 만큼, 후공정 패키징 장비를 공급하는 피에스케이홀딩스에 집중해야할 시간임.
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