[나스닥100] 16편: 세계 3대 반도체 장비 회사 - 램리서치 (Lam Research)

요약

• 세계 3대 반도체 장비 회사로서 식각 기술을 이용하여 EUV관련 기술 리더십 구축 중
• 2020년 3분기 실적은 시장 예상 넘어서는 실적 및 가이던스 발표
• 상대적 밸류에이션 부담감은 덜해 장기 보유 가능

반도체 장비 산업은 반도체 기술 개발에 있어 아주 중요한 산업이다. 매년, 인텔, TSMC, 삼성 등 유수의 반도체 업체들이 수십억 달러에 이르는 금액을 시설 투자에 사용하고 있다. 이중 약 60% 이상이 반도체 장비에 쓰이고, 나머지가 공장 및 부대시설을 짓는데 사용된다.

반도체 장비 산업은 이처럼 반도체 산업의 발전과 장기적으로 궤를 같이 한다. 하지만, 몇 년씩 나눠보면 반도체 장비 산업은 더 변동성이 커 보이기도 한다. 이는 반도체 장비의 개발 속도 및 장비의 수명이 다르기 때문이다. 따라서, 반도체 장비 산업에 성공적으로 투자하기 위해서는 별도의 이해가 필요하다.

회사 로고 (출처: 회사 자료)

램리서치 (Lam Research Corporation, LRCX-US)는 1980년에 David.K.Lam에 의해 설립됐다. 제록스, 휴렛 패커드, 텍사스 인스트루먼트 등에서 근무했던 데이비드 램 (David Lam)은 더 좋은 플라스마 식각 기계의 필요성을 느끼고 회사를 설립해 1981년에 최초의 플라스마 식각 기계인 AutoEtch 480을 출시했다.

이후 1990년대에 램리서치는 아시아 각국으로 사업을 확장해 현재의 시각 장비 업계의 1위 자리에 이르렀다. 회사는 회계연도 2020년 기준으로 100억 달러의 매출을 기록했고, 이 중에서 12억 달러 이상을 R&D에 투자하였다. 이렇게 많은 금액을 R&D에 투자하고도 주주에서 배당 및 자사주 매입으로 20억 달러 이상을 환원했고, 21억 달러 이상의 영업활동 현금 흐름을 창출했다. 이렇게 탄탄한 영업 및 업계에서의 1위의 지위는 많은 투자자들의 관심을 받는 이유가 됐다.

램 리서치 주가 흐름 (출처: 야후 파이낸스)

1. 회사 개요 : 식각 장비 중심의 다양한 포트폴리오 구성

회사는 식각 기계 기술로 가장 잘 알려져 있고, 특히 3D 낸드가 활성화되면서 시장 점유율을 늘려오고 있다. 전 세계 반도체 장비 산업에서 약 15%의 시장 점유율을 가지고 있는 램리서치는 어플라이드 머티리얼즈(19%, Applied Materials, AMAT-US), ASML (16%, ASML-US)에 이어 세계 3위의 장비 업체다.

하지만, 건식 식각 (Dry Etch) 장비 산업에서는 시장의 절반을 차지하고 있는 명실상부한 1위 업체다. 건식 식각 장비에서 2위 주자는 도코 일렉트론 (30% 시장 점유율), 3위 주자는 어플라이드 머티리얼즈 (18%)이다.

증착(Deposition) 장비 중에서 non-tube reactor CVD (비튜브 리액터 화학적 증상 장비)에서는 시장의 약 1/3을 차지하면서 2위의 자리를 차지하고 있다. 1위 업체는 어플라이드 머티리얼즈 (35% 시장 점유율), 3위 업체는 도쿄 일렉트론 (14%)이다. 전기화학 (Electrochemical) 증착에서는 시장의 3/4를 차지하며 독보적인 1위를 차지하고 있으나, 전기화학 증착은 상대적으로 작은 시장이다.

제품 구성 (출처: 회사 자료)

가트너에 따르면 전 세계 반도체 장비 시장은 약 600억 달러 (2018년 기준) 시장으로, 여러 가지 장비 카테고리로 나누어져 있다. 이 중에서 가장 큰 카테고리는 건식 식각으로 비중이 20%, 다음으로 큰 카테고리는 리소그래피(lithography)로 19%, 다음은 비튜브 리액터 CVD로 12%이다. 다음은 클리닝 및 재료 제거 과정으로 약 10%이다.

이렇게 시장 크기와 제품군을 비교해 볼 때 램리서치는 반도체 장비 시장의 Top 4 카테고리에서 중요한 시장 점유율을 가지고 있는 것을 알 수 있다.

요약 재무 제표 (출처: 회사 자료)

램리서치의 매출을 메모리 및 비메모리로 나누어 보면, 메모리가 60% 이상을 차지하는데, 이는 식각 및 증착 중심의 제품 구성 때문이다. 앞에서 잠시 언급한 것처럼 3D 낸드의 개발로 인해 회사의 성장을 빨라졌다. 하지만 메모리 중심의 매출 구조는 메모리 사이클에 민감한 매출 구조를 만들었다. 위에서 보는 것처럼 FY2016~2018년 매출 증가가 매우 두드러지는데, 이는 강한 메모리 사이클과 3D 낸드로의 발전이 함께 일어났기 때문이다. 반면 2019년 매출이 줄어든 것은 메모리 사이클이 하강세였기 때문이다.

이러한 사이클은 정확히 예측하기 힘들다. 하지만 램 리서치 수주 (backlog) 현황에 대한 발표를 살피면 단기 전망이 가능하다. 램리서치의 수주는 FY2019년의 경우 16억 달러, FY2020년의 경우 29억 달러이다. 이렇게 매년 수주가 달라지고 향후 1년 정도밖에 가시성이 없지만, 어느 정도 고객의 수요 현황을 가늠할 수 있는 수치이다.

한편 매출은 사이클이 있지만, 매출 총이익률을 계산해 보면 약 45% 내외로 비슷한 것을 알 수 있다. 이는 회사의 견고한 시장 점유율 및 기술력을 바탕으로 안정적인 가격 및 고객 관계를 유지하기 때문이다. 회사는 이러한 기술력을 유지하기 위해 R&D 비용을 꾸준히 늘려 왔다.

매출 총이익률 (출처: 회사 자료)

R&D 비용 (출처: 회사 자료)

2. 사업 모델 및 기업 전략 : 고객과의 관계 강화를 통한 챔버당 매출 증가 및 기술에서의 선도적 지위 유지

1) 고객 서포트 그룹 (Customer Support Business Group, CSBG)

앞서 언급하였듯이 장비 산업은 사이클이 있다. 이러한 사이클을 넘어서 더 견고한 매출 증가를 오래 지속할 수 있는 방법이 무엇보다도 중요한데, 램리서치는 해답을 고객 서포트 그룹 (Customer Support Group)에서 찾았다. 램리서치의 고객 서포트 그룹은 단순한 유지 보수 서비스에서 더 나아가, 챔버 (증착 및 식각 장비 내의 원형 통) 당 매출을 증가시키는데 전략적으로 중요한 역할을 한다.

회사는 지난 2013~2019년동안 전체 WFE (wafer fab equipment, 장비) 성장 대비 2배 성장했다. 회사 장비들이 기존에 고객의 공장에 설치된 베이스는 이를 통해 꾸준히 유지, 보수 및 업그레이드 매출을 발생시킬 수 있다. 따라서 전체적으로 안정적인 매출 증가를 이루는데 기여한다. 예를 들어 2019년의 경우 고객의 메모리 산업이 약화되면서 장비 매출은 줄었지만, 설치 베이스는 계속 증가하고 있고, 따라서 고객 서포트 그룹의 매출은 꾸준히 증가하고 있다.

꾸준한 고객 서포트 그룹의 매출 (출처: 회사 자료)

이를 챔버당 매출로 환산해 보면 2013년에 비해 2019년에 이르러서는 챔버당 매출이 50% 증가한 것을 알 수 있다. 앞으로 장비가 더 복잡해지면서 이 챔버당 매출은 더욱더 증가하여 2023년에는 2013년 기준으로 70% 성장할 것으로 예상한다.

챔버당 매출 (출처: 회사 자료)

이렇게 챔버 당 매출을 증가시키기 위해 고객 서포트 그룹(Customer support group)은 전략적으로 중요하다. 기술 발전이 밑받침돼야 하나, 한편으로 고객과의 관계를 강화함으로써 고객들이 계속 주문을 하게 되는 것이다.

이 사업부에서는 필요에 따라 부품 공급, 유지 보수 서비스, 업그레이드 등을 제공한다. 한편 Reliant라는 비즈니스를 통해 수리된 중고 제품을 공급하거나, 리딩 엣지 (선도적 기술, Leading edge)가 아닌 일반 기술 바탕의 제품도 공급하기 시작하였다. 이는 중국 등지에서 새로운 고객들이 생기면서 이러한 고객 군까지 아우르려는 전략에 따른 것이다.

고객 서포트 그룹의 매출 구성 (출처 : 회사 자료)

부품 공급에서는 고객과 계약을 할 때 아주 세밀한 계약을 맺는다. 예를 들어 부품을 배달하는데 걸리는 시간, 소모되는 비용, 제품의 스펙 등이다. 따라서 고객들은 이러한 부품 공급 계약에서도 높은 가치를 느끼게 되고, 오랫동안 기기를 사용할 수 있다는 확신을 얻게 된다. 특히 기술이 발전하면서 최첨단 노드에서는 부품 자체도 특화된 경우가 많다.

서비스에서는 유지 보수뿐만 아니라, 데이터 수집, 최적화를 통해 장비를 최적화 시킨다. 즉 전체 install base에 대한 지식 기반을 계속 높여가는 것이다. 고객의 경우 대부분 많은 장비를 한꺼번에 다뤄야 하기 때문에 이러한 데이터는 중요한 생산 변수를 제공한다. 램은 이러한 과정을 통해 도메인 지식을 계속 쌓게 된다.

업그레이드는 주로 기술 업그레이드, 생산성 향상을 위해 일어난다. 예를 들어 회사는 코버스 (Corvus) 라는 툴을 개발하여 15% 이상의 생산성 향상을 가져왔다. 예전에는 엔지니어가 2일 동안 할 일을 로봇팔을 이용하여 30분 만에 내부 부품을 교체하게 함으로써, 생산성 향상을 가져온 것이다.

위에서 언급한 내용을 바탕으로 회사는 앞으로 CSBG 사업부가 2023년까지 40% 이상 성장할 것으로 예상하고 있다.

고객 서포트 그룹의 성장 예상 (출처 : 회사 자료)

2) 식각 장비

3D 낸드의 경우에, 램리서치는 경쟁사에 비해 90% 많은 웨이퍼 프로세싱 경험을 가지고 있다. 즉 높은 시장 점유율을 유지해 오면서, 더 많은 경험 및 데이터를 축적하였고, 결국 더 좋은 장비를 개발하게 된 것이다. 따라서 고객은 가장 힘든 문제가 생겼을 때마다 램리서치를 찾게 된다.

회사는 이번 투자자 설명회에서 새로운 식각 기술을 발표하였다. 지난 20년 동안 램은 식각 부분에서 리더십을 유지해 왔다. 예를 들어 아래 보는 것처럼 하이드라 패터닝 시스템(Hydra patterning system)을 출시함으로써 고객이 더블 패터닝에서 쿼드 패터닝으로 진화하는 것을 가능케 했다. 이후에는 HAR(high aspect ratio) 시각 기술을 통해 3D 낸드가 출시되는데 결정적인 역할을 했다.

회사의 기술 리더십 (출처: 회사 자료)

3D 낸드로 대표되는 vertical scaling 은 반도체 공정에서 낸드뿐만 아니라 다른 애플리케이션에도 쓰이며, 이는 식각 공정이 점점 복잡해진다는 것을 의미한다. 그럼에도 불구하고 고객들의 3D 식각 장비에 대한 수요는 계속 증가하고 있다. 한편 고객들은 공장 레이아웃을 설계할 때 기존 장비 및 새로운 장비에 대한 고려를 해야 한다. 공장 자체의 시설 비용도 중요한 비용 아이템이기 때문이다.

이에 램리서치는 센스아이 (Sense.i)라고 불리는 시스템을 출시하면서 고객들이 공장 레이아웃 측면에서도 50% 이상 공간 절감을 이룰 수 있게 했다. 센스아이 시스템은 공간 절감뿐만 아니라 장비의 퍼포먼스 및 데이터를 모니터링하고, 특정 부품 교환 시기를 자동적으로 알려주는 한편, 부품 교환 유닛이 공장 뒷면에 붙어 있도록 설계되어 자동 교체를 가능하게 한다. 이를 통해 공간 절감뿐만 아니라 비용 절감, 부품 교체 속도의 향상도 이뤘다.

센스아이를 통한 공간 절감 (출처: 회사 자료)

식각 기술에서는 플라스마 식각 방식을 더욱 정교하게 발전시키고, 더 넓은 프로세싱 윈도를 채용했다. 더 넓은 프로세싱 윈도의 장점은 디바이스 스케일링(scaling)을 가능하게 하고, 플라스마 균일성(uniformity) 컨트롤을 향상시켜 웨이퍼의 수율을 올리고, 더 높은 이온 에너지를 사용할 수 있으므로 식각 속도가 빨라진다는 것이다.

3) 증착 장비

회사는 현재의 시장 점유율에 멈추지 않고 2023년까지 시장 점유율을 계속 늘려나가고자 한다. 증착에서는 시장 점유율을 4%p, 식각에서는 3%p를 추가로 늘려나가고자 한다. 공정상 중요한 장비에서는 기술 리더십을 통해, 공정상 덜 중요한 로우 엔드 (low end) 장비에서는 장비의 생상성 향상을 통해 시장 점유율을 늘릴 계획이다. 고객의 입장에서는 하이 엔드 (high end) 장비의 가격이 높아짐에 따라, 로우 엔드 장비에서는 가격 대비 생산성을 더 따지게 될 것이기 때문이다. 이 두 가지 전략으로 전체적으로 2023년까지 4~8%p의 시장 점유율을 늘리는 것이 목표다.

시장 점유율을 높이는 방법 중 하나는 파운드리 및 로직 부분의 비즈니스를 올리는 것이다. 지금까지 식각 관련한 기술을 메모리 및 비 메모리 분야로 나누어 보면, 회사의 매출 구성에서도 알 수 있듯이 메모리 분야에서 더 높은 식각 기술이 사용돼 왔다. 회사는 향후 비메모리 쪽에 식각 기술 발전을 선도할 계획이다. 파운드리에서 7나노, 5나노, 3나노 등의 공정이 발전하면서 더 높은 기술을 요구할 것으로 예상된다.

따라서 회사는 2023년 이후를 미리 준비하고 있다. 이러한 장기 계획에는 시각뿐만 아니라 증착 장비도 더 중요한 역할을 할 것으로 보인다. 특히 회사의 ALD (atomic layer deposition) 기술이 중심에 설 것으로 보인다. 아래 보는 것처럼 중요한 스페이서 (Critical Spacer), 갭실(Gapfill), 메탈(Metal) 영역에서 기존의 장비를 대신할 ALD 기술을 선보이고 있다.

ALD 기술을 이용한 매출 증가 방안 (출처: 회사 자료)

회사는 2012년에 ALD 기술을 개발한 이후로 ALD의 적용 영역을 늘려 오면서 ALD 관련 챔버 숫자를 늘려가고 있다. 예를 들어 밑에 보이는 Wordline gapfill 영역은 3D 낸드에서 텅스텐을 증착하는데 아주 중요하게 사용된다. ALD 가 최초에 나왔을 때는 그 증착 속도 등에 한계가 있었으나, 회사는 꾸준한 기술 개발을 통해 시장에서 나와있는 ALD 중에 가장 생산성이 높은 ALD 제품을 선보였다. 이는 기계를 만드는 기술뿐만 아니라 증착에 사용되는 재료에 대한 깊은 이해를 토대로 한다.

ALD 기술 리더십 (출처: 회사 자료)

예를 들어 유전율을 통해 디바이스 스피드를 조절해 주는 스페이서의 경우, 기존에는 높은 유전율의 물질을 사용해 왔다. 따라서 시간이 지남에 따라 퇴화함으로써 디바이스 속도를 줄이는 문제가 있었다. 회사는 ALD를 사용함으로써 낮은 유전율 물질을 사용할 수 있게 해 결국 디바이스의 스피드를 높이고 앞으로 노드가 진화함에 따라서 계속 사용할 수 있게 하였다.

한편 3D 낸드의 레이어 숫자가 증가하면서 갭실(gapfill)에서 어려움이 나타났다. 예를 들어 갭을 채워 놓았을 때 밀도가 낮아, 열처리 후 물질이 줄어드는 문제가 생겨, 갭이 정확히 채워지지 않는 문제점들이 생긴 것이다. 이를 ALD를 통해 해결하였는데, 단순한 ALD를 통해서는 가운데 구멍이 생기는 문제가 생겨, 이를 막아주는 물질을 고안해 냄으로써 해결했다.

ALD 기술 발전 (출처: 회사 자료)

이처럼 회사의 전략은 기술의 발전과 긴밀한 관계가 있으며 특히 회사는 ALD 영역에서 높은 기대를 가지고 있다. 따라서 2023년에는 ALD를 사용하는 애플리케이션이 2배가 되고 따라서 시장도 커지고, 결국 관련한 장비 판매 대수는 2.5배 정도 증가할 것으로 전망된다.

4) EUV 모듈

EUV라는 리소그래피 장비가 점점 중요해지는 것은 잘 알려진 사실이다. 이 리소그래피 관련 영역에서도 램리서치의 제품 및 기술은 중요하다. 실제 ASML이라는 회사는 리소그래피를 수행하는 장비를 만들지만, 이를 위해서는 그전에 증착, 이후에 식각하는 과정이 필요하고, 여기에 램리서치의 장비가 쓰인다. 현재까지는 습식 방법이 주로 사용되었다. 여기에 램리서치는 자신의 건식 증착 및 건식 디벨 로브(Dry develop) 과정을 도입하려고 한다.

EUV 레지스트 기회 (출처: 회사 자료)

이 과정을 도입하면 관련 화학 레지스터 (resist)의 사용이 줄어들고, 개발하는 약품의 사용도 줄어들어 환경 관련 비용의 절감도 5~10배 정도 될 수 있다고 한다. 디바이스 측면에서도 훨씬 정교해질 수 있다. 현재 회사는 ASML과 긴밀히 협력하고 있으며, 톱4 고객과 함께 개발하고 있다. 재무적인 효과를 본다면, 향후 약 20억 이상의 시장을 창출되고, 여기서 회사는 15억 이상의 매출을 올릴 계획이다. 

EUV 건식 시각 (출처: 회사 자료)

3. 시장 경쟁

앞에서 언급한 대로 반도체 장비 시장은 몇몇 글로벌 회사가 지배하는 시장이다. 경쟁이 계속 있지만, 고객의 측면에서도 반도체 장비는 아주 중요하기 때문에 밀접한 관계를 가지고 연구 개발을 같이 하는 것이 일반적이다. 식각 부분에서는 시장의 반을 차지하므로 경쟁력이 높다. 하지만, 다른 증착 등의 분야에서는 어플라이드 머티리얼즈의 시장 점유율이 더 높고 선두적인 지위를 가지고 있다. ALD 부분에서는 ASM International, 원익 IPS 등이 경쟁자로 언급되고 있으며, 습식 세정 시장에서는 Screen, Semes, Tokyo Electron이 경쟁자로 언급된다.

4. 향후 전망

지난 10월 있었던 FY 2021년 1분기(2020년 7~9월) 실적 발표에서 회사는 예상을 넘어서는 결과를 발표했다. 시장의 예상치인 43% 매출 증가보다 빠른 46%의 매출 증가, 예상치인 29.5%의 영업이익률을 넘어서는 31%의 영업이익률은 중국 관련 매출 둔화로 높아지던 시장의 걱정을 상쇄하기에 충분했다.

매출을 좀 더 나눠보면, DRAM 관련 매출은 15% 전년 동기 대비 성장, NAND 관련 매출은 62% 전년 동기 대비 성장, 파운드리는 전년 동기 대비 126% 성장했다. 로직 부분은 성장이 정체됐지만 매출 기여도가 4~5% 정도에 지나지 않아 별 영향은 없었다. 회사는 다음 분기에도 영업이익률을 유지하면서 약 30% 정도의 성장을 이룰 것으로 예상했다. 이는 시장이 예상하던 20% 정도의 성장보다 높은 수치다.

장기적으로 볼 때, 회사는 아래와 같은 가이던스를 제시하였다. 매출뿐만 아니라 특히 영입이익률의 증가를 예상했다는 점이 눈에 띈다. 이는 앞서서 언급한 회사의 기술 발전에 따른 것이라 하겠다. 종합해 본다면 기술 개발로 인한 영업이익률 증가는 회사의 밸류에이션을 정당화하는데 도움이 될 것이다. 램리서치는 지난 10년 동안 평균 약 13배 정도의 P/E (주가수익배율)로 거래되어 왔다. 현재는 17배이지만, 상대적이 시장 밸류에이션 및 기술 개발을 봤을 때, 밸류에이션 부담은 아주 크지 않다.

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글쓴이: 인사이트 스트리트 팀

인사이트 스트리트는 미국 현지에서 미국 주식 투자 정보를 독자들에게 전달하고 있습니다.



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