(24-01) HBM Reflow 장비, 에스티아이

 

 

* 작년에 Reflow 80억 매출은 장비 4대로 추정

* 올해 주요 고객사 신규제품향 수주, 해외 OSAT 기업 수주도 대응

* 앞으로 SK하이닉스향 HBM3와 HBM3E 향 추가 장비 수주가 기대되는 상황

* 23년 현재까지 총 7대 HBM용 Reflow 장비 수주 추정, 23년 연말까지 4~11대 추가 수주 예상

* 글로벌 OSAT 업체 Reflow 장비(Fluxless 선호) 대응도 진행중인 것으로 파악(Amkor 등)

* HBM을 세계 최초로 개발한 SK하이닉스가 HBM1~HBM2까지 TC-NCF 방식을 사용하다가 생산성 때문에 HBM2e부터 MR-MUF 공정으로 대체

* 삼성전자의 경우 TC-NCF 방식을 고수하고 있는데, 추후 Mass Reflow 방식을 적용할 지 관전포인트

* 최근 발간 리포트에 따르면 글로벌 메모리 회사향으로 HBM용 세정 장비 추가 수주, 신규 장비라인업 추가

* 주요 고객사 HBM3e 향 Fluxless Reflow 신규 장비 수주도 기대감

 

* 최근 호재 뉴스

 

기업개요

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• 1997년 7월에 (주)성도이엔지의 장비 사업부 분사하여 설립
• 반도체와 디스플레이 제조용 장비 제작할 목적으로 설립되었음
• 설립 초기 CCSS(Central Chemical Supply System, 중앙약품공급시스템), Wet Station 장비, 웨이퍼 가공설비, 카세트 세정기 등을 개발하였음
• 1999년, TFT-LCD용 자동 유리식각장비와 반도체 CMP용 Slurry 공급장치를 개발함

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• 2001년 일본 Sony와 Glass Etching System 수출 계약을 체결, 2002년 코스닥시장에 상장함
• 2009년 Bar LCD 사업을 개시함

• 2012년 삼성코닝정밀소재와 태양광 제조 관련 장비 공급계약을 체결, 2013년 반도체 패키징 단게에서 범핑볼을 형성하는 무연납 진공 장비 'SRS 300'을 개발함

• 2020년 PNST를 합병, 2020년부터 2023년까지 4년 연속 코스닥 라이징스타로 선정됨

• 총 7개의 연결대상 종속기업을 보유하고 있음
• 주요 종속기업으로 성송전자설비유한공사, (주)이엠에스, (주)에스티아이티, STI AD USA INC가 있음
• 중국 상해 위치한 성송전자설비유한공사, 제품 생산 및 판매, 설치 및 유지보수를 담당, 난징 아이스터공정기술유한공사 상해의 지분율 100%를 보유
• 경북 구미에 위치한 (주)에스티아이티는 반도체 및 디스플레이 설비에 대한 유지보수를 담당하고 있음
• (주)이엠에스는 경기도 안성에 위치, 잉크젯 프린터용 재료를 개발하고 소재를 공급함
• 미국법인 STI AD USA는 미국 내 고객사 기술지원과 영업활동을 담당하고 있음

 

주요 사업 및 매출 구성

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• 동사의 주요 장비는 반도체, 디스플레이용 CCSS와 디스플레이 Wet System 등

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1) CCSS(Central Chemical Supply System)

• CCSS는 반도체와 디스플레이 전공정 Fab에 사용되는 고순도 Chemical을 생산장비로 공급하는 장비.

• 범용 유틸리티 장비 성격, 클린룸이 조성됨과 함께 설비가 설치되는 경향이 있음.
• 삼성전자, SK하이닉스, Micron, Intel, 삼성디스플레이 등에 CCSS를 공급하고 있음.

• CCSS는 에스티아이 전사 매출의 약 90%를 차지하는 최대 매출 장비.

• 경쟁사로 한양이엔지, 오션브릿지, 씨앤지하이테크 등이 있음.

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2) Wet Syetem

• 디스플레이 세정, 식각 및 현상 장비 등으로 구성됨. 이 중 세정 장비 중심이며 경쟁사로는 케이씨텍 비롯 다수의 업체가 존재함. 주요 고객사는 삼성디스플레이, LG디스플레이, 중화권 패널업체 등,.

• 최근 삼성디스플레이 8세대 OLED 투자에도 저조한 수주 달성, 큰 경쟁력을 보이지 못하는 장비군

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3) Inkjet Printing System

• 디스플레이 기판 등 프린트 헤드로부터 미세노즐을 통해 잉크방울을 분사시켜 패턴을 형성하는 장비.
• 동사 장비는 커버윈도우와 패널을 붙이기 위한 투명접착제인 OCR 잉크를 인쇄하는 설비
• 삼성디스플레이의 공급 레퍼런스를 보유하고 있음.

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4) Reflow

• 반도체 Flip Chip 공정에서 열을 사용하여 Bump를 형성하는 장비. 열풍을 분사, 온도를 올리고 Reflow 장비 내에서 구간 별로 온도가 설정되어 있어 칩이 컨베이어 벨트를 이동하며 솔더가 녹았다가 다시 굳으며 본딩이 됨.

• 동사의 Reflow 장비는 최근 HBM향으로 공급되고 있음.

 

 

최대주주

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• 에스티아이 최대주주는 (주)성도이엔지. 지분율 약 20.2%를 보유 중.
• 특수관계인 포함 지분은 27.1%
• 2대주주인 서인수 대표이사, 지분율 6.6% 보유. (주)성도이엔지 이사회 의장을 겸직 중
• 2023년 6월 30일 기준 자사주 109만주를 보유

 

■ 산업현황

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1) 반도체 업황, 수요 개선 초기 구간 진입

• 반도체 업황, 수요 개선의 초기 구간에 있다고 판단.

• 반도체 업황은 수요 확대 -> 메모리 가격 상승 -> Capex 확대 -> 수요 둔화 -> 메모리 가격 하락 -> Capex 하향 -> 수요 확대의 Cycle이 반복됨

• 메모리 업체들은 신규 Capa 투자를 제한함과 함께 감산을 통해 공급을 축소시키고 있음.

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• SK하이닉스와 Micron의 장비 Capex는 -50% yy 이상 감소, 삼성전자도 신규 Fab, R&D 비용 등을 제외한 장비투자 금액의 하락폭은 큼. 메모리 3사 모두 Wafer Input 조절에 들어가는 등 감산이 진행 중
• Micron은 Wafer 감산 규모를 1FQ23 20% -> 2FQ23 25% -> 3FQ23 30%로 매 분기 확대, 2024년에도 감산이 이어질 것이라 밝힘
• SK하이닉스 역시 25% 수준의 감산을 진행 중. 자연적 감산을 추구했던 삼성전자도 업황 둔화가 싶어지자 1Q23 부터 의미있는 수준으로 메모리 생산량을 하향 조정하고 있음. 약 20% 이상의 감산이 진행 중

• 특히 DRAM보다 상황이 더 좋지 않은 NAND, SK하이닉스가 5~10% 추가 감산결정, 삼성전자도 감산 확대될 예정.

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2) AI 중심 수요 개선 시작

• 전반적 응용처에서 수요 개선은 아직 보이지 않음. 연초 기대하였던 중국의 리오프닝에 따른 모바일 수요 회복도 요원
• 2Q23까지 Apple iPhone 출하량과 Qualcomm Handsets 부문 실적은 부진
• iPhone 출하량은 2Q23 에도 yy -6.1% 감소, 3분기 연속 감소. 이는 4Q18~2Q19 이후 처음
• 2Q23 Qualcomm의 Handsets 부문 실적은 yy -24.8% 하락. 3분기 연속 하락을 보임
• Colud 서버도 CPU와 메모리 재고를 소진하고 있음.
• 하지만 AI 서버를 시작, Colud 서버, PC, 모바일 등 순차적으로 수요 개선세를 보일 것으로 예상. 모든 Application의 수요가 동시에 개선되지는 않음. 이번 Cycle 수요 개선은 AI가 주도할 것으로 보임.

 

투자포인트

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1) AI 서버에 사용되는 HBM

• AI 서버 시장 성장에 따른 HBM 적용 증가, 동사 Reflow 장비의 수요가 확대가 기대됨.

• AI의 신경망 학습을 위해 수만~수백만개의 데이터를 준비, 문제-정답으로 갖춰준 뒤 신경망이 특정 문제를 풀엇을 때 오답을 내면 에러를 줄이는 방향, 신경망 내부 수백~수백억 개의 뉴런 연결 강도를 조정해줌
• 정답이 나왔을 경우, 정답을 더 말하는 방향으로 연결 강도를 조정, 학습 모델을 구축함

• 추론은 만들어진 모델을 활용, 주어진 input에 대한 해석 결과를 도출하는 단계임
• 이와 같이 학습과 추론에 사용되는 대규모 데이터를 처리하기 위해 프로세서 병렬 연산 속도가 중요, 이에 따라 GPU가 사용됨

 

• AI서버에 사용되는 GPU 메모리로는 HBM이 탑재됨. AI 작업을 빠르게 하기 위해 학습 데이터가 최대한 연산 장치에 가까이 위치해야 함. 기존 GPU에 사용되던 니어 메모리(Near Memory)인 GDDR은 입출력 핀 1개당 빠른 속도가 장점임. GDDR6는 최대 24Gbps 속도를 구현함.

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• 다만 GDDR은 입출력 핀이 32개. 핀의 개수가 32개라는 의미는 DRAM에서 동시에 내보낼 수 있는 정보가 32bit.

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• HBM은 고대역폭 메모리, 데이터 처리 속도를 크게 높인 메모리임. 속도는 다소 느린 대신 넓은 대역폭이 장점임. HBM3의 경우 입출력 핀 1개당 6.4Gbps 속도를 보이나 입출력 핀은 1,024개.

• 대역폭이 넓으니 핀 당 속도가 느리더라도 더 많은 데이터를 빠르게 가져올 수 있어 대용량 데이터를 학습 및 추론하는 AI 서버에 적합함. 더욱이 HBM 적층형 구조로 칩 사이즈가 GDDR 대비 작고 초당 Gb가 낮아 전력효율이 높은 장점도 있음.

 

• HBM3는 8개 또는 12개의 DRAM 칩을 적층하고 TSV 기술로 연결함. TSV는 칩과 칩 또는 칩과 서브스트레이트의 연결을 칩에 구멍을 뚫어 전도성 재료로 채우고 칩들을 수직으로 연결하면서 적층하는 기술
• TSV의 장점은 성능. 기존 와이어 본딩 이용한 칩 적층 시 적층되는 칩과 연결할 핀 수가 많을수록 와이어가 복잡해지고 공간도 많이 필요함.

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• 하지만 TSV를 적용하게 되면 와이어가 필요 없어 패키지 크기를 줄이고 핀을 원하는 위치에 형성하고 개수도 늘릴 수 있음. 핀의 개수를 늘릴 수 있는 장점 때문에 HBM의 핀의 개수는 1,024개가 구현이 가능함. 와이어본딩을 활용한 적층에서는 32개의 핀이 한계임.

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• HBM은 고객사로 보내져 인터포저를 사용, 로직칩과 함께 2.5D PKG 형태로 만들어짐

 

2) SK하이닉스의 HBM은 MR-MUF

 

• HBM은 2013년 12월 SK하이닉스가 세계 최초로 개발한 이후, HBM2 -> HBM2e -> HBM3 -> HBM3e로 개발되어 왔음. HBM을 측정하는데 있어 SK하이닉스는 HBM2까지는 NCF(Non Conducted Film)를 사용하는 열압착 방식의 TC-NCF 방식을 사용해왔음

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• HBM2e 부터는 MR-MUF 공정으로 대체하게 되었고, HBM3, HBM3e 까지 이어지고 있음
• 에스티아이는 MR-MUF 공정에 사용되는 Reflow 장비를 HBM3부터 공급하고 있음

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• MR(Mass Reflow)은 기존에 플립칩(Flip Chip)에서 서브스트레이트와 패키지의 솔더볼을 접착해주는 공정에 사용되었음. 플럭스(Flux)를 서브스트레이트의 패드에 올리고 Reflow 공정으로 솔더볼을 녹여 붙인 후 플럭스를 세척하여 제거하는 방식.

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• 적층과 미세화가 진행, MR 공법은 TC(Thermal Compression)공법으로 전환되었고, SK하이닉스의 HBM1과 HBM2는 TC-Bonder를 활용한 TC-NCF 방식으로 생산하였음

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• 다만 열압착방식은 본딩 할 때마다 일정 시간 동안 열과 압력을 주어야 해서 전체 공정 시간이 길어져, 생산성이 낮다는 단점이 있음. SK하이닉스는 HBM2e 부터는 MR-MUF(Mass Reflow-Molded Underfill) 방식으로 생산함. 삼성전자와 마이크론은 TC-NCF 방식을 사용함.

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• MR-MUF 공정은 마이크로 범프를 부착한 칩에 플럭스를 도포, 적층하고 대량의 마이크로 범프를 한번에 녹여 칩과 회로 간 연결을 함. 이후 칩과 칩 사이에 에폭시 밀봉재를 주입, 언더필 작업과 함께 외부로부터 보호하는 몰딩까지 동시에 진행하게 됨.

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• 12단 HBM3 제품에는 Advanced MR-MUF 기술이 적용. Advanced MR-MUF는 마이크로 범프를 부착한 칩에 금속 결합물질을 도포, 적층함. 이후 칩 하나를 쌓을 때마다 순간적으로 높은 열을 가열, 칩이 휘어지는 현상을 방지하기 위해 범프와 패드를 임시 접합하게 되며, 칩을 1층씩 적층할 때마다 반복함.

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• 임시로 접합된 범프와 패드에 Reflow를 통해 적층된 칩을 한꺼번에 완전 접합, 방열 효과가 더욱 높은 신규 에폭시 밀봉재를 주입, 칩을 외부 충격으로부터 보호함. 칩 공간 사이에 채워진 신규 에폭시 밀봉재와 칩을 완전히 접합하기 위해 열과 압력을 가해 굳혀서 HBM을 완성하게 됨.

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• 기존 MR-MUF 대비 생산성은 약 3배, 열 방출은 약 2.5배 개선을 이루었음.

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• MR-MUF 방식은 TC-NCF와 달리 칩간 Gapfill 소재(NCF)를 범프로 고온, 가압 관통시킬 필요가 없음. 대기 상태로 본딩함으로 Chip Warpage 제어와 Gapfill-MUF 소재가 핵심 기술. 이를 통해 기존 공법 대비 수율과 품질 향상을 이루었음.

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• TC-NCF 공정을 사용하지 않더라도 열과 압력을 가하는 공정에는 TC-Bonder가 계속 사용됨. 다만 TC-NCF와 달리 MR-MUF에서는 Reflow의 중요도가 높아진 것이 차이점. 에스티아이의 Fluxless Reflow 장비가 퀄을 통과할 시 HBM3e에는 기존 Flux Reflow와 함께 사용될 것으로 예상함

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• SK하이닉스는 HBM 경쟁력을 지속하기 위해 HBM Capa를 기존 대비 2배 이상 확대시킬 계획. HBM3 부터 사용된 동사의 Reflow 장비, HBM3e에도 지속적으로 사용될 예정. SK하이닉스의 신규 HBM Capa 투자는 HBM3 및 HBM3e 중심으로 될 것으로 예상. HBM3부터 공급하고 있는 동사의 Reflow 장비 매출은 Capa 증설 규모 대비 클 전망.

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• 2026년 하반기 양산될 것으로 예상되는 HBM4에는 Hybrid Bonding이 적용될 것으로 보이나, 16단이 아닌 8단 및 12단에서는 여전히 MR-MUF 공법이 사용될 것으로 보임. 또한 HBM3 시장을 선점하고 있는 SK하이닉스의 HBM 경쟁력은 Nvidia내 높은 점유율을 바탕, 당분간 지속될 것으로 예상.

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• 2022년 전체 HBM 시장에서 SK하이닉스의 시장점유율은 약 50%, 2023년과 2024년에도 49% 수준 유지할 것으로 전망. 동사의 Reflow 장비 수요는 중장기적인 관점에서 긍정적이라 판단.

 

3) 삼성전자 인프라 투자 지속

• 동사 CCSS의 최대 고객사는 삼성전자. 반도체 업황 둔화, 신규 Capa 투자는 매우 부진한 상황
• 삼성전자 장비투자 금액 크게 축소시키나 신규 Fab과 R&D는 지속적으로 투자 중
• 중장기 공급성을 적기에 확보하기 위한 것으로 P3와 P4 중심, 인프라 투자진행 중

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• 상반기, P3의 Phase3 및 Phase4 인프라 투자가 있었고, Phase4 투자는 하반기에도 이어질 것으로 예상.

• P4의 경우 당초 예상보다 진행 속도가 다소 지연, 4분기부터 유틸리티 투자가 시작될 것으로 보임.
• 미국 Taylor Fab 투자 역시 예정대로 진행 중

• Taylor Fab의 경우 에스티아이 CCSS가 Phase1 투자에서는 공급이 어려우나 Phase2 투자부터는 재개될 수 있을 것으로 기대

실적 추이 및 전망

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1) 사상최대 실적 2022년

• 2022년 실적 매출액 4,224억(yy +32%), 영업이익 348억(yy +36%) 기록

• 삼성전자의 P3 등 다수 반도체 사이트에서 투자 집행, Intel, SK실트론 등 신규 고객사 확대가 이뤄짐

• 디스플레이 잉크젯 OCR 장비도 삼성디스플레이향으로 공급, 양산에 적용되었음
• 현상기, 기술 개발 통해 기존 디스플레이에서 FC-BGA향으로 적용 시장이 확대됨

• FC-BGA 현상기는 국내 기판 업체향으로 공급, 매출액 성장에 기여함
• Reflow 장비도 약 80억원의 매출액 기록

 

2) CCSS외 매출 다변화 지속되는 2023년

• 2023F 매출액 3,304억원(yy -21%), 영업이익 185억원(yy -46%) 전망
• 상반기까지 동사 매출액 1,627억원(yy -17%), 영업이익 106억(yy -35%)을 기록함.
• 대부분 삼성전자의 P3 Phase3 및 Phase4 인프라 투자향, CCSS 매출 발생

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• 하반기에도 P3의 Pahse4 인프라 투자가 지속, P4향 공급도 개시될 것으로 예상
• 다만 P4는 진행 속도가 다소 지연, 연내 실적 기여도는 미미할 것으로 보임

• 8세대 세정기, 납기가 2024년 6월. 매출 기여가작음.

• FC-BGA 현상기, 2022년에 이어 올해도 약 150억원 매출액 기록 전망
• 2023년 Reflow 장비 매출액은 약 50억원 예상이나 2024년 SK하이닉스의 HBM Capa 증설이 두배 이상 크게 이뤄질 것으로 보임, 큰 성장 기대

■ 리스크

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• 동사의 리스크 요인은 반도체 업황 반등 지연과 HBM 기술 변화

• 유틸리티 성격의 동사 장비, 공정 장비 투자 감소 대비 양호하나 업황의 영향 자유로울 수 없음

• 투자 재개 시점, 업황 개선 시기와 연결. 업황 개선의 속도가 시장의 예상보다 늦어질 경우 반도체 Capa 투자 역시 지연될 것으로 보임

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• HBM의 경우 AI 시장 확대와 함께 고성장이 예상
• HBM 적층 기술 변화에 따른 리스크는 있음

• 삼성전자와 SK하이닉스의 HBM 적층 공정에서의 차이는 Reflow의 유무
• 앞서 언급한 것과 같이 HBM3e 까지 SK하이닉스는 Reflow 장비가 적용되는 MR-MUF 공정을 사용, HBM4부터는 Hyrbird Bonding과 함께 사용될 것으로 보임
• 향후 생산성에 따라 MR-MUF 공정의 변화가 발생할 수도 있는 요인으로 판단