국내 반도체 검사 장비의 Next Level : 넥스틴(348210) - 웨이퍼 패턴 검사 장비

 

 

 

 

넥스틴 - 국내 반도체 검사 장비의 Next Level (느낌이블로그)

 

 

 

▼ 기업 소개 영상 먼저 보고 가자.

 

 

 

1. 웨이퍼 검사장비 대장주 넥스틴!

-. 넥스틴은 웨이퍼 미소 패턴 결함 검사 장비를 제조 및 판매하는 전문기술기업임.

 

1) 동사의 본사는 위치한 경기도 화성시 동탄면 동탄산단9길 23-12에 위치한 관계사인 ㈜AP시스템 7층 건물에 소재하고 있으며, 3층에 생산 시설을 갖추고 있음.

 

2) 국내 중소기업으로는 유일하게 Class 100의 연구 및 생산 환경 시설을 보유하고 있으며, 장비 제조 기간은 약 3개월로 동시에 6대를 조립할 수 있는 생산 공간을 확보하고 있고 연간 30대를 생산할 수 있음.

 

3) 삼성전자와 미국 KLA를 거친 박태훈 대표가 이끄는 넥스틴은 반도체 패턴이 나노미터(nm)대까지 미세화하면서 수율이 계속 하락하고 있다는데 착안해 관련 투자를 벌여 기술 국산화에 성공함.

 

4) 반도체 전공정 패턴 결함 검사 장비는 웨이퍼 표면에 형성된 전기 회로의 이미지를 촬상하고 반복되는 동일한 이미지를 서로 비교하여 차이점을 찾아내는 장비임.

 

5) 즉, 웨이퍼 패턴 검사는 사진을 찍어 시간대 및 공정별로 달라진 부분이 있는지 찾아내는 검사 공정으로 그동안 미국 KLA가 시장점유율 90% 이상을 차지함.

 

▲ KLA의 새로운 웨이퍼 기하 구조 계측 시스템과 비패턴 웨이퍼 결함 검사 시스템.

 

6) 나머지를 일본 히타치가 담당했으며, 국내 장비업체들은 웨이퍼 단계보다는 패키징 전후 검사장비 위주였음.

 

7) 지난 2014년 넥스틴이 독일 연구기관 프라운호퍼와 협업으로 웨이퍼 패턴결함 검사장비 ‘이지스(AEGIS)’를 개발하면서 국산화 기대감이 높아짐.

 

8) 동사는 이후 삼성전자 SK하이닉스는 물론 중국 반도체 업체들을 고객사로 확보함.

 

9) 동사는 작년 6월 ‘이지스2’를 출시하면서 전작보다 성능을 10% 이상 끌어올렸으며, 업계에서는 이미 히타치는 넘어섰고 KLA 제품과 유사한 성능을 확보한 것으로 판단함.

 

10) 가격은 KLA의 3분의 1수준으로 같은 해 11월 SK하이닉스와 98억원 규모 계약을 체결하는 성과도 냈으며, SK하이닉스의 이천 M16 신규 팹에 투입됨.

 

넥스틴, 반도체 검사장비 美日 추격…韓中 고객사 확대

 

 

-. 웨이퍼 표면에 형성된 전기회로의 촬상 이미지를 얻는 방법에 따라 전자선 검사 장비(E-beam Inspection System)와 광학 검사 장비(Optical Inspection System)로 나누어짐.

 

1) 전자선 검사 장비는 이미지를 촬상하기 위한 광원으로 2차 주사 전자를 사용하여 매우 높은 배율로 작은 미소 결함까지 검출할 수 있는 장점이 있음

 

2) 그러나 전자선을 사용하기 위해서 매우 낮은 압력의 초고진공 상태에서 이미지 촬상을 진행하기 때문에 검사 속도가 느림.

 

3) 동사가 제조하고 있는 광학 검사 장비는 대기압 하에서 이미지 촬상을 진행하기 때문에 검사 속도가 전자선 검사 장비에 비하여 매우 빠른 장점이 있음.

 

4) 또한 이미지를 촬영하는 방법에 따라 반사광을 이용하는 Bright-field 검사 장비와 산란광을 이용하는 Dark-field 검사 장비로도 구분됨.

 

5) Bright-field 검사 장비는 주로 극자외선을 광원으로 사용하며, 반사광을 이용하여 촬상 하기 때문에 이미지의 해상도가 매우 높아 미소 결함 검출이 가능함.

 

6) 그러나 장비 가격이 매우 높은 단점이 있고 주로 노광 공정이나 식각 공정에서 발생하는 패턴 결함을 검출하는 목적으로 사용함.

 

7) Dark-field 검사 장비는 주로 자외선을 광원으로 사용하며, 산란광을 이용하여 촬상하기 때문에 검사 속도가 상대적으로 빠르고 장비 가격이 낮은 장점이 있음.

 

8) 그러나 이미지의 해상도 한계 때문에 검출 가능한 결함의 크기가 상대적으로 다소 큼.

 

 

9) 동사의 장비는 Bright-field 검사와 Dark-field 검사를 한 장비 내에서 구현하여 검사 방법을 선택할 수 있는 복합 구성 장비임.

 

10) 또한 동사는 세계에서 유일하게 2차원 이미징 기술에 기반한 장비를 개발하였으며, KLA사 장비와 동등한 성능을 가지고 있음.

 

11) 동사의 필살기인 3차원 반도체 검사장비 아이리스(IRIS)와 심자외선(DUV) 파장을 활용하는 검사장비 바이올리스(VIOLIS) 개발에도 꾸준히 박차를 가하고 있음.

 

▲ 넥스틴의 3차원 반도체 웨이퍼 결함 검사 장비 '아이리스'

 

12) 또한 동사는 매년 매출에서 적게는 10%에서 많게는 30% 넘게 연구개발에 투자하고 있음.

 

13) 동사는 고객사로 메모리 소자 업체와 비메모리 소자 업체, 국내 업체와 해외 업체 등 다양한 판매처를 확보하여 매출의 안정성을 확보함.

 

 

 

-. 나노종합기술원(나노종기원)이 넥스틴 반도체 검사 장비를 도입, 12인치 웨이퍼 기반 테스트베드 서비스를 고도화함.

 

1) 나노종기원은 최근 넥스틴 반도체 검사 장비 '이지스(AEGIS)'를 도입하고 테스트베드 서비스를 개시했다고 밝힘.

 

2) 동사의 이지스 장비는 반도체 웨이퍼 결함을 검사하는 장비로 고해상도 광학기술을 활용해 웨이퍼 이물질이나 10나노대 초미세 패턴 결함을 파악할 수 있음.

 

3) 또한 8인치(200㎜)와 12인치(300㎜) 웨이퍼 모두 검사할 수 있어 범용성이 뛰어남.

 

4) 나노종기원은 반도체 장비·시설 공동 활용으로 연구개발(R&D) 및 중소·벤처기업 제품 상용화를 지원하는 기관으로 지난 3월 반도체 클린룸과 핵심 장비 10대를 도입해 12인치 반도체 테스트 베드를 구축함.

 

5) 국내 소부장 업체는 나노종기원 서비스 확대로 삼성전자나 SK하이닉스 등 대기업 생산 환경과 유사한 반도체 공정 테스트 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대함.

 

6) 나노종기원 공정 서비스가 한 차원 높아짐에 따라 반도체 제품 상용화 속도도 빨라질 전망임.

 

7) 나노종기원은 반도체 대기업의 유휴 장비를 매입해 나노종기원 테스트베드에 맞게 최적화하는 방안 등 다양한 방법으로 장비를 늘려가며 서비스 범위를 확대할 계획이라고 밝힘.

 

▲ 나노종기원은 국내 최초로 12인치 반도체 테스트베드를 구축함.

나노종기원, 넥스틴 반도체 검사 장비 도입 "12인치 테스트베드 서비스 확대"

 

 

 

 

2. 무역 분쟁이 수혜가 되는 기업이있다?

-. 넥스틴의 실적이 비약적으로 좋아진 건 세계 각국에서 벌어지는 무역분쟁의 역할이 컸으며, 국가 간 무역분쟁 사태라는 위기 상황이 우수한 기술력을 갖고 있던 넥스틴에는 수혜로 작용함.

 

1) 반도체 패턴 광학 검사장비 시장에서 미국 KLA-텐코(KLA-Tencor)는 점유율 90% 이상으로 독점적 지위를 차지하고 있으며, 이 회사가 만드는 장비(KLA9000 시리즈)는 업계 표준으로 여겨지고 있음.

 

2) 또한 일본 히타치(Hitachi)도 다크필드 장비를 만들며, 세계적으로 다크필드 장비를 만드는 곳은 이 두 기업뿐이었음.

 

3) 삼성전자와 SK하이닉스 등 국내 회사는 중요한 공정에는 미국 KLA-텐코 제품을, 그렇지 않은 일반 공정에는 히타치 제품을 써왔음.

 

4) 넥스틴은 히타치의 다크필드 장비가 기술력이 낮아 이곳을 공략할 수 있다고 판단, 2016년 상대적으로 저렴하면서도 브라이트필드와 다크필드를 선택적으로 쓸 수 있는 2D 웨이퍼 패턴 검사장비 ‘이지스-DP’를 출시함.

 

▲ 나노종기원이 선택한 넥스틴 반도체 검사 장비 이지스(AEGIS)

 

5) 동사의 광학 검사 제품이 히타치보다 검사속도가 약 20% 빨라 삼성전자와 SK하이닉스 등 국내 반도체 회사들이 기존 히타치 제품을 넥스틴으로 바꿈.

 

6) 그리고 추가적으로 한국과 일본 간 무역분쟁의 여파가 본격화된 2020년에는 동사의 국내 매출이 예년보다 크게 늘었으며, 내수 매출이 193억원으로 예년보다 100억원 넘게 뜀.

 

7) 또한 코로나19로 늘어난 전자제품 수요를 증설로 대응하고 있는 삼성전자와 SK하이닉스, 키파운드리 등 국내 반도체 기업들이 히타치가 아닌 넥스틴 제품을 선택하고 있음.

 

8) 따라서 삼성전자와 SK하이닉스에 모두 장비를 납품하고있는 동사는 올해 하반기부터 고객사들의 Capex 확대에 직접적인 수혜를 받을것으로 예상됨.

 

 

 

-. 넥스틴의 지난해 실적에서 특이점이 보이는데 매출 494억원 가운데 내수는 193억원으로 비중은 39.1%로 크게 줄었으며, 반대로 수출은 301억원으로 비중이 60.9%로 커져 국가별 매출 구조가 완전히 뒤바뀜.

 

1) 이렇게 동사의 내수와 수출 비중이 역전된 이유는 미중 무역분쟁 때문이며, 넥스틴의 지난해 수출 전액은 중국에서 나옴.

 

2) 동사는 중국 시장에서 JHICC와 YMTC로 인스펙션 장비 공급 이력을 확보하였으며, 이를 바탕으로 2021년에는 중국 SMIC가 신규 고객사로 편입될 가능성이 높은 상황임.

 

3) 중국으로의 매출은 2017년 30억원, 2018년 22억원, 2019년 23억원으로 매년 비슷했으나, 지난해 288억원으로 무려 10배나 뜀.

 

4) 이는 미국이 지식재산권 도용과 기술 유출을 빌미로 중국으로의 자국 반도체 장비 수출을 차단한 가운데, 중국 기업들이 넥스틴을 차선책으로 선택함.

 

5) 중국은 자국 반도체 자급률을 현 수준인 20%에서 2025년까지 70%까지 높이는 ‘중국제조 2025’를 내세웠으나, 미국의 견제로 극자외선(EUV) 노광 장비 등 반도체 미세 공정 장비 수주는 현실적으로 불가능함.

 

6) 이에 중국은 초미세 반도체 공정 투자를 중단하고 기존 공정에 해당하는 28~14nm에서의 내수 지배력을 확대하는 한편, 부족한 장비는 미국이 아닌 다른 나라로 우회로를 만드는 상황임.

 

7) 앞서 언급했듯 다크필드 검사장비 공급자 가운데 KLA-텐코를 제외하면 히타치, 넥스틴 외에 선택지가 없으며, 중국 기업들은 성능이 떨어지는 히타치보다 넥스틴의 장비를 사는것이 합리적임.

 

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3. 인텔과의 협력, 그리고 기대되는 올해 실적!

-. 넥스틴이 세계적 칩 제조사 인텔과 협력해 3D 검사 장비를 개발했으며, 이는 국내 반도체 업계에서 처음 개발한 웨이퍼 검사 장비임.

 

1) 동사는 최근 세계적인 광공학회 SPIE 컨퍼런스에서 근적외선(NIR) 다중비초점면(TSOM) 3D 메모리 신개념 검사 장비  기술을 업계 처음으로 소개함. 

 

2) 이 장비는 낸드플래시 및 3D 메모리 웨이퍼를 검사하기 위해 만들었으며, 국내 장비 업체로서는 이례적으로 인텔 생산라인에 장비를 납품하는 사례를 만들 수 있을 것이라는 전망도 나옴.

 

3) 현재 170단 이상의 초고적층 낸드플래시가 등장하면서, 기존 검사 장비로는 낸드플래시 맨 밑바닥에 있는 각종 오염 물질(파티클)과 불량한 회로를 찾아내기 어려운 문제에 직면함.

 

4) 이는 기존 소자가 단독주택 마을과 같다면, 최근 개발되는 3D 소자는 초고층 아파트이며, 고층 아파트 사이에 있는 1층 화단의 쓰레기를 공중에서 찾아내는 작업에 비유할 수 있음.

 

5) 따라서 웨이퍼 생산성과 수율 하락으로 이어지며, 인텔과 넥스틴은 NIR과 TSOM 기술로 해법을 찾음.

 

6) NIR TSOM 기술은 의도적으로 초점이 빗나간 사진을 여러 장 찍은 뒤 이를 한데 모아 양품과 불량을 가려내며, 한 장의 사진은 흐릿하지만 여러 장을 모으면 훨씬 빠르고 정확한 검사를 구현할 수 있음.

 

7) 검사에 쓰이는 빛은 NIR을 활용하는데 해상도는 상대적으로 떨어지지만, 파장이 길기 때문에 메모리의 깊숙한 곳까지 침투해 검사를 진행할 수 있다는 장점이 있음.

 

▲ TSOM 기술 컨셉.

 

8) 동사가 2016년 처음 NIR을 활용한 TSOM 기술을 내놓았을 때보다 한층 더 깊숙한 검사가 가능하도록 성능을 업그레이드함.

 

9) 이러한 장비를 개발한 건 넥스틴 뿐이며, 기존 장비와 다른 방식을 채택했기 때문에 양산화까지는 시간이 필요함.

 

10) 인텔이 최근 사업 비중을 늘리고 있는 옵테인 메모리 라인에 넥스틴 장비를 활용할 수 있을 것으로 기대함.

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-. 넥스틴의 2021년 매출은 전년 동기 대비 62% 증가한 802억 원으로 전망하며, 내수와 수출 비중은 각각 40:60로 예상됨.

 

1) 동사는 2019년 매출액 94억원, 영업손실 18억원을 기록했지만 상장 원년인 지난해 매출액 498억원, 영업이익 181억원으로 턴어라운드를 달성했으며, 영업이익률만 36.6%를 기록함.

 

2) 기존 고객사 양쯔강메모리테크놀러지(YMTC), 푸젠진화반도체(JHICC)에 인도·설치가 완료돼 매출액으로 산입됐고, 신규 고객사 공급 역시 이어지면서 기대감을 키우고 있음.

 

3) 동사는 앞으로 '이지스Ⅱ'를 주력 제품으로 앞세워 KLA-텐코의 점유율을 빠르게 잠식한다는 계획이며, '이지스Ⅱ'의 가격이 기존 이지스DP에 비해 상대적으로 높기 때문에 영업이익 향상이 기대됨.

 

4) 동사는 올해 중국 주요 메이커에 이지스Ⅱ를 처음으로 수출한 만큼 앞으로 해당 장비의 공급이 늘어날 것이며, 현재 개발 막바지인 이지스Ⅲ, 브라이트필드툴 아이리스Ⅱ 등의 정식 출시가 이어지면 실적이 크게 확대될 것으로 예상됨.

 

5) 동사의 21년 1분기 매출은 국내 고객사를 중심으로 102억 원, 2분기 매출은 180억 원을 기록했으며, 3분기와 4분기 매출은 각각 280억 원, 250억 원으로 추정함.

 

6) 동사의 2분기 매출액은 182억 6318만원으로 전년 동기 107억 9115만원 대비 69.2% 증가했고, 지배지분 순이익은 56억 8630만원으로 전년 동기 32억 9010만원 대비 72.8% 늘어남.

 

7) 상반기보다 하반기 매출이 늘어나는 이유는 국내의 장비 교체 수요에 대응하는 매출이 전년 대비 증가하는 한편, 다수의 중화권 고객사로 메모리 및 비메모리 공정용 검사 장비 출하가 이뤄지기 때문임.

 

8) 그 중에서 Yangze Memory로부터의 수 주 계약은 2월에 이미 공시가 이뤄졌고, 2분기 매출에 기여할 예정임.

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4. 느낌이의 투자 의견 종합

 

-. 넥스틴의 강점은 KLA-텐코에 버금가는 기술력에도 장비 가격이 절반 이하로 낮다는 점이며, 기존 다크필드 검사장비의 수준을 끌어올리면서 브라이트필드 검사장비 시장에도 본격적으로 진입할 수 있다면 앞으로의 성장 모멘텀도 유효하다고 생각됨.

 

-. 동사의 신규 고객사 확보가 계획대로 순조롭게 진행된다면 고객사와 장비 포트폴리오가 동시에 확대될 것이며, 파멸적인 실적 상승 기회가 찾아올 것으로 예상됨.

 

-. 동사의 TSOM 장비 개발로 본격적인 브라이트 필드 장비 영역 진입이 가시화 되고 있으며, 토종 장비 업체로서는 이례적으로 인텔 반도체 생산 라인에 납품을 할 수 있을 것으로 예상되는 가운데, 현재 주가 기준으로 추가 프리미엄을 받을 수 있다고 판단됨.

 

 

매수의견 : ★★★★☆