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국내 1위 반도체 신뢰성 분석 전문기업 큐알티(405100)(대표이사 김영부)와 세계적 수준의 연구소인 한국과학기술연구원 (KIST) (원장 윤석진)은 우주용 반도체의 중이온 방사선 평가 기술 공동 연구를 위한 업무 협약(MOU)을 1월30일 체결했다. 

최근 한국형 발사체 개발을 통한 자력 우주발사 능력이 확보된 가운데 차세대 중, 소형 위성, 정지궤도 후속 위성 개발 및 제작에 대한 수요와 니즈가 급증하고 있다. 동시에 우주의 가혹한 방사선 환경 속에서도 견딜 수 있는 우주용 반도체의 수요 또한 증가하고 있으나, 현재까지는 대부분의 우주용 반도체를 외국에서 비싼 가격으로 수급하고 있다. 

이에 국내 관련 기관 등에서 우주용 반도체의 국산화를 위하여 매진하고 있으며, 특히 저궤도 인공위성은 이미 상용화 된 반도체 부품에 중이온 등 방사선 내성 평가를 추가 검증하는 Up-Screen 과정을 거쳐 우주용 반도체로 사용하고 있다. 

큐알티는 40년간의 신뢰성 분석 기술 축적을 바탕으로 우주방사선의 신뢰성을 평가 할 수 있는 SEE 측정장비 (SEE Analysis System) 를 개발. 상용화했다. 

또, 이를 이용해 중이온 방사선 내성 평가 서비스 및 국책과제를 수행하고 있으나, 국내에 우주용 반도체 방사선 평가가 가능한 중이온 시설의 부재로 해외의 중이온시설에 의존하고 있다 보니 시설사용예약 및 과다한 비용 등의 제한 사항이 많아 어려움을 겪고 있는 실정이다. 

이를 극복하기 위해 KIST에 보유하고 있는 중이온가속기를 반도체소자에 적용 가능하도록 개선하고 반도체소자의 중이온 방사선 내성 특성을 분석할 수 있는 큐알티의 기술력을 바탕으로 우주용 반도체 방사선 평가 기술을 공동연구하기로 한 것이다. 

반도체 신뢰성 평가 능력을 보유한 강소기업인 큐알티와 세계적 수준의 KIST가 공동연구를 통해 우주용 반도체의 중이온 방사선 평가 기술을 확보한다면 해외 기관의 의존도를 낮추고 독자적인 방사선 평가 능력을 보유함으로써 인공위성 제조기업에서 사용되는 반도체 개발 및 평가에 대한 양질의 서비스를 제공할 수 있을 것으로 보인다. 

나아가 큐알티가 보유중인 최 첨단 TPA 펨토 초 레이저 장비를 이용하여 평가한 결과와 KIST 에 보유중인 중이온가속기를 이용한 평가 결과와의 상관관계를 해석하여 해외 중이온시설의 이용없이 평가 결과를 모사할 수 있는 기술을 개발함으로써 우주용 반도체의 방사선 평가 비용과 평가 시간을 현격하게 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 

큐알티는 해마다 미국과 유럽에서 개최되는 반도체 우주 방사선 평가 학회에 꾸준히 참가하여 논문을 발표할 뿐만 아니라, 세계적으로 저명한 IEEE (미국 전기전자학회)의 저널에도 지속적으로 논문을 기고하고 있어 독자적인 기술력을 자랑하고 있다. 

아울러 큐알티는 반도체 신뢰성시험 과정 중 발생한 불량의 원인을 분석하기 위하여 TEM (Transmission Electron Microscope) 장비를 투자하는 등 보다 완벽한 품질보증 능력을 확보하기 위한 투자를 이어가고 있다.  

TEM(Transmission Electron Microscope) 은 큐알티가 민간기업으로는 최초로 보유하게 되는 장비로 1나노미터 이하까지도 관찰할 수 있는 투과전자현미경이다. 

큐알티가 연일 강세다. 현재 GPU, HBM의 병목 원인인 CoWos 공정상 발생하는 불량률로 인해 반도체 성능과 관련해 신뢰성 평가가 중요해지면서 국내 유일의 반도체 신뢰성 기업이자 시험 장비 개발 및 솔루션 기업인 큐알티가 직접적인 수혜를 볼 것이라는 증권사 분석이 주가에 영향을 주는 것으로 보인다.

큐알티는 1월19일 오전 9시11분 기준 전거래일 대비 3950원(17.44%) 오른 2만6600원에 거래됐다.

곽민정 현대차증권 연구원은 "외신 보도에 따르면 TSMC가 CoWoS 패키징 캐파를 올해 말까지 두배 이상 확대할 계획"이며 "Nvidia, Apple, AMD, Broadcom, Marvell과 같은 AI 및 데이터 센터향 Advanced Packaging 수요가 지속적으로 증가하고 있다는 의미"라고 분석했다.

이어 "대만에 MA-Tek이 있다면 한국에는 큐알티가 반도체 소자는 물론 소재, 부품 분석을 통해 성능 및 수율을 제고할 솔루션을 제시하고 있다"고 덧붙였다.

그는 "특히 난제 해결(troubleshooting)에 탁월해 칩닥터(Chip Doctor)라고 불릴 정도로 큐알티는 높은 기술력을 확보하고 있다"며 "신뢰성 시험은신규 반도체 칩의 고온/극저온 환경에서의 수명, 기계적 충격 등 신규 반도체 칩이 극한 상태에 이르렀을 때 테스트 하는 것"이라고 설명했따.

곽 연구원은 "현재 주요 GPU AI 칩 제조사들이 맞춤형 HBM을 요구하고 있다"며 "AI 칩이 고가인 만큼 특히신뢰성 테스트가 최종 양산과정에서 매우 중요해지고 있다"고 했다.

그는 "최근 HBM, GPU 등 고가의 프리미엄 반도체 제품군에서 발생하는 반도체 리사이클링에대한 니즈가 있다"며 "큐알티의 신뢰성 및 분석 능력을 기반으로 한 솔루션이 적용될 가능성이 크다"고 강조했다.

아울러 "차량용 반도체 시장 성장, HBM, GPU 등 고가 프리미엄 반도체 제품군에서 적용되는 반도체 리사이클링, 국내 대표적인 NPU 기업 중 하나인 리벨리온의 AI 반도체 성능 테스트 협업을 기반으로 큐알티의 성장 가능성은 무궁무진하다"고 기대했다.

큐알티가 강세다. 인공지능(AI) 반도체 수요가 증가하면서 수혜를 볼 것이라는 기대감이 주가에 영향을 주는 것으로 보인다. 생성형 AI 시대가 본격화됨에 따라 LLM과 같은 거대모델들을 고성능 및 저전력으로 가속하는 AI 반도체에 대한 수요가 최근 급증하고 있으며, 이러한 AI 반도체의 신뢰성 및 품질확보가 중요한 경쟁력으로 주목받고 있다. 

1월16일(현지시간) 미국 뉴욕 증권거래소에서 엔비디아 주가는 사상 최고치를 경신했다. 2024년은 AI 칩 시장이 개방되는 원년이 될 것이라는 시각이 우세하다.

18일 오전 9시53분 큐알티는 전날보다 18.82% 오른 2만1400원에 거래되고 있다.

곽민정 현대차증권 연구원은 "반도체는 수백개의 공정을 거쳐 출시된다"며 "필수적인 공정이 극한 환경에서 얼마나 버틸 수 있는지를 검증하는 것이 신뢰성 평가"라고 소개했다. 이어 "대다수 반도체 제조사는 자체 신뢰성 기준을 마련해 품질을 관리하고 있다"며 "제품 다각화에 따른 신뢰성 평가 외주화로 인해 큐알티 실적 성장 가능성이 크다"고 설명했다.

그는 "높은 테스트 난이도를 요구하는 HBM이나 온디바이스, NPU, CXL 등 신규 반도체 관련 제품 연구 개발 및 양산 비중 증가는 필연적으로 큐알티 매출 증가로 이어지고 있다"며 "HBM이나 DDR5, CXL 등 기존 D램 대비 속도가 빠른 메모리는 열이 더 많이 발생하기 때문에 신뢰성 평가 난도가 높아진다"고 말했다.

곽 연구원은 "반도체 공정 미세화에 따른 불량 비중이 높아지면 필연적으로 불량 분석을 통한 신뢰성 평가 중요성이 커진다"며 "제품 불량 원인을 찾아내고 개선 솔루션을 제시하는 종합 분석과 5G용 RF 반도체 수명 평가 장비를 독자 개발해 고객사가 양산용으로 사용될 것으로 전망한다"고 했다.

올해 매출액 740억원, 영업이익 128억원을 달성할 것으로 추정했다. 지난해보다 매출액과 영업이익은 각각 37.0%, 591.9% 늘어난 규모다. 곽 연구원은 "실적 개선 이유는 HBM, CXL, NPU 등 신규 반도체에서의 신뢰성 평가 수요가 확대되고 있다"며 "ASP 역시 하이엔드 위주로 높게 형성되고 있기 때문"이라고 분석했다.

큐알티는 2022년 11월 상장한 이후로 '시가총액 1조원'을 목표로 달리고 있다. AI 반도체 시대가 열리면서 기회가 찾아오고 있다. 큐알티는 AI 반도체 전문 팹리스(반도체 설계전문) 리벨리온과 지난해 11월 MOU를 체결했다. 리벨리온이 개발하는 AI 반도체의 정밀한 신뢰성평가와 종합분석을 담당하기로 했다. 광교비전캠퍼스 2층에 리벨리온과 함께 AI 칩을 검증하기 위한 연구실(LAB)도 마련했다.

국내외에서 주목받은 리벨리온은 최근 IBM과 AI 반도체 도입을 위한 성능 평가를 시작했다. 세계적 정보기술(IT) 업체에서 국내 AI 반도체의 성능 평가를 실시하는 것은 흔치 않은 일이다. 이를 통과하면 전 세계를 상대로 클라우드 서비스를 제공하는 IBM의 여러 데이터센터에 장착된다.

리벨리온이 개발하는 차세대 제품은 삼성전자와 협력해 생산될 예정이다. 삼성전자는 파운드리 4나노미터(㎚) 공정을 통해 해당 제품을 제조하고, 함께 탑재되는 'HBM3E(5세대)' 역시 동시에 제공한다. 리벨리온과 삼성전자는 2024년 하반기까지 신제품 개발을 마칠 계획이다.

리벨리온은 슈퍼컴퓨터에서 사용하는 거대언어모델(LLM)용 AI 반도체 '리벨'을 개발하고 있다. 오픈AI의 'GPT'나 구글의 '바드', 메타의 '라마' 같은 거대 AI를 구동한다. 리벨리온은 엔비디아의 슈퍼AI 반도체 H100을 뛰어넘는 것을 목표로 하고 있다.

대신증권은 1월11일 큐알티(405100)에 대해 반도체 업황 회복으로 실적 개선이 기대된다고 전망했다.대신증권은 지난해 큐알티의 매출액과 영업이익을 전년 대비 각각 9% 감소한 543억원, 80% 줄어든 21억원으로 예상했다. 이는 반도체 업황 부진에 따른 고객사 연구개발(R&D) 비용 축소와 가동률 저하 영향이다.이석영 대신증권 연구원은 "(올해 큐알티는) AI 확대에 따른 메모리 반도체 개발 가속화로 인한 신뢰성 검사 수요 회복이 예상된다"며 "반도체 가동률 정상화로 인한 종합분석 수요 증가에 근거한 실적 개선도 기대된다"고 진단했다.이어 "주요 고객사인 SK하이닉스가 HBM에서 글로벌 선두주자 지위를 확보했다는 점은 향후 신뢰성 평가 실적에 긍정적으로 작용할 전망"이라며 "고객사 확대에 힘입어 종합 분석 부문의 높은 외형성장이 지속될 것"이라고 덧붙였다.

큐알티(405100)가 차세대 통신 모듈인 안테나인패키지(AiP) 테스트 장비를 독자 기술로 개발해 눈길을 끈다.