[GAM]KLA, 엔비디아 한계론 '강 건너 불구경'…갈 길이 바쁘다①

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[서울=뉴스핌] 이홍규 기자 = 월가에서 미국 반도체 주식의 투자심리를 쥐락펴락하는 엔비디아에 대해 고성장 재연 가능성 여부를 둘러싸고 '갑론을박'이 벌어지는 가운데 검사장비 회사 KLA(종목코드: KLAC)는 관련 논쟁을 '강 건너 불구경'하듯 바라보고 있다. 엔비디아가 중심에 있는 고성능 반도체 개발의 경쟁 심화 현상과 무관하게 시장 확대에 따른 수혜가 기대된다는 분석이 나온다.

1. "공장 사정 훤히 안다"

KLA는 미국의 반도체 제조장비 회사로, 구체적으로 반도체 제조공정에서의 프로세스 제어와 수율 관리를 위한 결함 검사장비·측정장비나 관련 소프트웨어를 개발·제조·판매하는 회사다. 반도체 제조장비라는 틀에서 보면 세계 5위이고 전문성 있는 프로세스 제어에 초점을 두면 세계 점유율이 50%를 넘는 업체다. 마스크 검사장비나 생산관리 시스템, 프로세스 모니터 시스템 등에 강점이 있다.

반도체 제조 과정에서 사용되는 웨이퍼 검사 장비인 KLA 295x 시리즈('GEN4') [사진=KLA 2025회계연도 2분기 결산 보충자료]

*프로세스 제어는 반도체 제조 과정에서 각 공정이 정확하게 진행되는지 감시하고 제어하는 기술이다. KLA가 50%가 넘는 세계 점유율을 차지하는 이 분야는 반도체 웨이퍼(기판) 표면의 미세 결함이나 이물질을 검출하고 회로 패턴이 설계대로 정확히 형성됐는지 검사하는 장비를 포함한다. 나노미터 단위의 초정밀 공정에서는 육안으로 확인이 불가능한 오류를 고성능 광학 장비와 소프트트웨어로 찾아내야 한다.

프로세스 제어에서 50%가 넘는 점유율을 차지하다 보니 KLA에 대해 '고객사의 반도체 제조공장 상황에 대해 현장 직원보다 더 잘 알고 있다'는 말이 나올 정도다. KLA의 장비나 시스템이 대형사의 모든 공장에 들어가 있어 각 공장의 가동 상태(고장이나 사고의 유무, 가동률 등)의 데이터가 수시로 KLA 본부에 네트워크로 전송된다. 그만큼 제조공정에서 KLA의 중요성을 역설한다.

2. 대형화 추세 수혜

KLA에 대해 반도체 개발의 경쟁과 무관하게 기대가 된다는 말이 나오는 것은 칩을 제작하려는 회사가 많아질수록 검사 장비 수요는 필연적으로 늘기 때문이다. 인공지능(AI) 보급에 따라 반도체 고성능화의 수요가 급증하고 이에 따라 관련 제품 가격이 치솟자 구글, 아마존, 마이크로소프트 등 사용 기업이 이제는 반도체 제작에 뛰어든 상태다. 엔비디아에는 위협적인 일이지만 KLA에는 고객 저변 확대다.

고성능 반도체 제조 공정의 동향이 종전 '미세화'에서 '대형화'로 변화하고 있는 점도 KLA의 수혜 대목으로 거론된다. 트랜지스터 크기를 줄이는 방식인 미세화 공정만으로는 물리적으로 추가 고성능화에 한계가 있다고 판단해 근래 들어서는 다이(웨이퍼<기판>에서 절단돼 나오는 개별 칩) 크기를 확대하거나 여러 칩을 통합하는 방식이 선호되고 있다. 양자를 상호보완적으로 활용하는 게 추세가 됐다.

다이 크기의 확대는 성능 향상에 유리하지만 불가피하게 결함의 가능성을 키운다. 다이가 커진다는 것은 다이 위에 형성된 전자회로의 면적이 커진다는 것을 의미하고 그만큼 넓어진 면적에 제조 공정에서 발생하는 미세한 결함이나 불순물이 분포할 확률도 높아지기 때문이다. 다시 말해 불량품이 만들어져 수율이 저하될 가능성도 함꼐 증가하는 만큼 KLA의 장비가 더 많이 활용될 수밖에 없다는 거다.

3. 병렬 개발 추세 수혜

물론 큰 하나의 칩 대신 여러 개의 작은 칩을 연결하는 칩렛 방식을 통해 수율 저하의 딜레마를 해결할 수 있다고는 하나 단일 대형 다이만큼 칩 내부 연결 지연시간을 최소화하지는 못한다. 칩렛 방식에는 칩 간 연결부에서 발생하는 지연 시간과 대역폭 제한이라는 한계가 걸리기 떄문이다. 또 고객사 다수가 칩렛 방식을 선호한다고 해도 칩 간 연결 및 패키징 품질 검증이 중요해지는 만큼 KLA의 검사장비는 더욱 긴요해진다.

KLA 2025회계연도 2분기 결산 보충자료 갈무리 [사진=KLA]

엔비디아와 같은 업체들의 설계 전략 변화도 KLA에 훈풍이 되고 있다. 반도체 기업들이 다양한 용도의 칩을 빠르게 시장에 내놓기 위해 각종 설계 프로젝트를 동시에 진행하면서 설계마다 초기 단계에서 결함을 소프트웨어 등을 통해 사전에 발견하고 수정하는 작업이 늘고 있다. 종전에는 소수의 범용 칩 개발에 집중했지만 현재는 AI나 자율주행, 사물인터넷 등 각 용도에 특화된 여러 종류의 칩을 병렬적으로 개발하는 추세로 변화했다.

모간스탠리의 셰인 브렛 애널리스트는 "KLA가 이러한 구조적이고 특수한 동인으로 인해 향후 수년 동안 [KLA가 속하는 것으로 분류되는] 웨이퍼 제조장비(WFE)의 성장률을 2025~2026년 능가할 것"이라며 "주가 재평가를 촉진할 풍부한 경로가 있다"고 했다. 이어 "향후 2년 동안의 KLA 매출액은 각각 8%와 12% 증가할 것"으로 예상했다. 2025회계연도 2분기까지인 작년 12월기 KLA의 12개월 매출액은 108억달러로 12% 증가했다.

▶②편에서 계속

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