AI반도체 판 뒤집을 삼성 CXL…네오셈, '제2의 한미반도체' 기대

삼성전자, HBM 이을 차세대 기술 'CXL' 상표 출원
CXL, 메모리 무한한 확장…모든 CPU와 연동 가능
한미반도체·제주반도체 등 AI 반도체 기술로 몸값 ↑

미국 필라델피아 반도체 지수가 상승 랠리를 펼치면서 국내 반도체 업종에 대한 투자심리가 살아나고 있다. 올해 들어 국내 주식시장에서 인공지능(AI) 반도체 관련주가 급등하면서 차세대 인공지능(AI) 반도체 기술 관련주를 찾으려는 움직임도 활발하다.

차세대 메모리 기술 '컴퓨트 익스프레스 링크(CXL)'가 고대역폭메모리(HBM)에 이어 시장 판도를 뒤집을 수 있는 기술로 주목받고 있다. 인공지능(AI) 칩 수요가 최근에 폭발적으로 늘어나면서 HBM 시장에서 주춤했던 삼성전자는 CXL 기술을 선점해 초격차 전략을 이어갈 계획이다. 삼성전자와 SK하이닉스는 물론이고 인텔·AMD·엔비디아 등 세계적인 칩 설계업체도 주목하는 분야다. 관련 장비를 일찌감치 개발한 네오셈 주가가 강세를 보이는 배경으로 풀이된다.

대표적인 HBM 수혜주 한미반도체 시가총액은 지난해 말 1조1000억원에서 5조7000억원으로 5배 뛰었다. 스마트폰을 비롯해 개인 기기에 AI를 장착하는 '온디바이스 AI' 시대가 도래할 것이라는 기대와 함께 제주반도체는 한달여 만에 주가가 3배 올랐다. 온디바이스 AI 활성화로 고성능 프리미엄 기판 수요가 늘고 있다는 소식에 태성 주가도 연일 급등하고 있다.

오픈AI가 지난해 11월 챗GPT를 공개한 이후 생성형AI 생태계를 선점하기 위한 경쟁이 치열하다. AI 기술이 발달하면서 데이터센터에서 그래픽처리장치(GPU) 역할이 중요해졌다. 엔비디아 시가총액이 1조달러를 넘어서면서 세계 최대 반도체 업체로 올라선 이유다. GPU에 주로 쓰이는 HBM은 D램 여러 개를 수직으로 쌓아 만든 제품이다. 기존 D램보다 데이터 처리 속도가 훨씬 빨라 AI 시스템을 구축하는 데 필수 칩으로 떠올랐다.

13일 금융투자업계에 따르면 네오셈은 이달 들어 11%가량 올랐다. 전날 CXL 기술이 주목받으면서 수혜 기대감이 확산하면서 주가가 급등했다. AI 반도체 시장이 커지면서 수혜를 받을 것이라는 기대가 확산하는 모습이다.

이소중 상상인증권 연구원은 "네오셈은 솔리드스테이트드라이브(SSD) 검사장비 글로벌 점유율 1위 업체"라며 "신제품 Gen5 SSD에 대한매출이 본격적으로 증가하면서 내년에도 성장을 지속할 것"이라고 설명했다.

솔리드스테이트드라이브(SSD) 검사 분야에서 독보적인 기술력을 보유한 네오셈은 AI 시대에 빠르게 성장할 기술력을 확보하는 데 성공했다. CXL 시장 성장 가능성을 보고 검사장비를 개발해 고객사에 납품하고 있다. 지난해 세계 최초로 CXL D램 검사장비를 상용화했고 꾸준한 연구개발을 통해 관련 기술을 고도화하고 있다. 네오셈 분기 보고서에 따르면 DC-테스터 CXL(2.0)-D램 검사장비를 개발했다. 차세대 표준 메모리 및 저장장치 검사장비 개발을 진행하고 있다. 일부 개발을 완료한 제품을 고객사 납품 완료 및 시장 선점효과를 기대하고 있다. 삼성전자가 CXL D램을 개발하는 것과 궤를 같이한다.

네오셈은 SSD, MBT(Monitoring Burn-in Tester) 검사장비 전문업체다. SSD 검사장비는 SSD 디바이스를 양품 및 불량을 구분한다. MBT는 대량의 반도체 소자를 가혹 조건을 적용해 양품 및 불량을 검사한다. 생성형AI, 스트리밍 산업 확대에 따른 데이터센터 투자 증가로 SSD 시장이 빠르게 성장하고 있다. 올해 3분기까지 매출액 761억원, 영업이익 60억원을 기록했다. 지난해 매출액 747억원을 넘어 섰다.

2021년 세계 최초로 5세대 SSD 검사장비를 개발해 상용화하는 데 성공했다. 차세대 Gen 6 장비 개발도 진행 중이다. PCIe 5.0 기반 SSD 확대에 따라 Gen 5 SSD 테스터 수요 증가를 기대한다. PCIe 5.0은 AI 등 처리할 데이터가 급격히 늘어나 빠른 데이터 액세스가 효율적인 운영에 중요한 서버 및 데이터 센터 환경에 적합하다. 서버 투자 재개와 함께 기존 데이터센터 HDD 스토리지는 하이 퍼포먼스 중심의 고성능 및 대용량 SSD로 전환이 지속될 것으로 보인다. 전 세계 데이터 센터에는 약 1조 달러 가치의 설비가 있다. 가속 컴퓨팅과 생성형 AI로 전환하는 과정에 들어서면서 중장기적인 성장 국면에 진입했다.

오현진 키움증권 연구원은 "Gen5 SSD 검사 장비의 경우 인텔 사파이어래피즈 기반의 검사 장비"라며 "경쟁사 장비 대비 호환성 및 효율성이 높은 것으로 파악한다"고 설명했다. 이어 "국내 최대 반도체 기업 대상으로 Gen5 SSD 검사 장비 품질 테스트를 통과한 것으로 파악한다"며 "고객사 다변화를 통해 업황 개선 시 높은 성장성을 공유할 것"이라고 전망했다.

데이터가 폭증하는 AI 시대가 열렸지만 기존 컴퓨팅 규격(PCIe)에서는 D램 모듈을 마음대로 설치하는 게 제한적이고 물리적 확장이 어렵다. 기존 서버 시스템에서는 CPU 당 꽂을 수 있는 D램 모듈이 평균 최대 16개다. 기하급수적으로 늘어나는 AI와 머신러닝과 같은 대규모 데이터를 처리하는 데 한계가 있다. PC 등에 CPU, GPU, D램 등을 꽂을 수 있는 물리적 한계가 있는 공간에서 대용량 데이터를 병목현상 없이 처리하는 기술로 CXL이 등장했다.

CXL은 서버에 필요한 D램을 거의 ‘무한대’로 확장할 수 있기 때문에 데이터 병목현상을 줄이고 전력 효율성을 높일 수 있다. 인텔·AMD·엔비디아 등 세계적인 칩 설계 업체뿐만 아니라 마이크로소프트·메타·구글·화웨이 등 굴지의 정보기술(IT) 회사도 'CXL 컨소시엄'이라는 조직을 만들어 규격 확정과 활용 가능성을 활발하게 논의하고 있다.

욜그룹에 따르면 세계 CXL 시장은 2028년 150억 달러(약 20조 1000억 원)에 달할 것으로 예측했다. 현재 CXL 규격과 호환할 수 있는 컴퓨터 중앙처리장치(CPU) 종류가 10% 미만이지만 2027년 이후에는 세상에 있는 모든 CPU가 CXL과 연동할 수 있도록 설계될 것이라고 관측했다.

HBM 시장에서 다소 고전한 삼성전자는 CXL 시장을 선점하기 위해 적극적인 행보를 이어가고 있다. 5월 업계 최초로 CXL 2.0을 지원하는 CXL D램을 개발했다. 삼성전자는 인텔과 협력해 CXL D램을 개발하고 있다. 관련 제품 상표를 잇달아 내고 '메모리 초격차'를 더욱 확대한다는 전략도 세웠다.

SK하이닉스도 최신 D램 규격인 DDR5 제품으로 만든 CXL D램 모듈을 내놓으며 기술 선점에 열을 올리고 있다.

김동원 KB증권 연구원은 "내년 AI 서버 출하량은 168만대로 올해 122만대 대비 38% 증가할 것"이라며 "전체 서버에서 차지하는 AI 서버 비중도 올해 9%에서 내년 12%까지 확대될 것"이라고 내다봤다. 그는 "2027년까지 AI 서버 출하 성장률은 연평균 36%로 일반 서버 성장률 10%를 3배 이상 상회할 것"이라고 강조했다.

최대주주인 염동현 대표와 특수 관계인이 보유한 지분은 59.74%에 달한다. 자기주식 5.53%를 보유하고 있다. 안정적인 경영권을 바탕으로 연구개발 투자를 지속하고 있다. 2021년 발행한 전환사채(CB)에 대한 보통주 전환이 이어지고 있다. 전날 30억원 규모의 청구권 행사를 공시했다. 오는 26일 84만6023주가 상장한다.

박형수 기자 parkhs@asiae.co.kr