다원넥스뷰 사업보고서 (2021.12)
1. 사업의 개요

가. 업계의 현황

동사는 디스플레이, 반도체, 스마트폰 부품, 자동차 전장 제조업을 주요 전방산업으로 두고 있습니다. 동 전방산업은 대표적인 자본 집약형 장치 산업으로 최종 매출처인 디스플레이 패널, 스마트폰 set 업체, 반도체 제조사, 자동차 등 주요 대기업의 설비투자 계획에 따라 후방 산업의 업황이 영향을 받는 구조입니다. 특히 동사와 같이 공정장비를 개발 및 판매하는 업체들의 경우 매출처의 신규 라인 투자 계획에 가장 큰 영향을 받으며, 신규 라인 투자 계획은 산업의 성장세와 연동되어 있습니다. 현재 동사의 매출 중 가장 큰 비중을 차지하는 반도체 부문 중 NAND Flash의 경우, 2021년 수요 증가가 예상되며 이에 따라 삼성전자, SK하이닉스 등 주요 반도체 제조사에서는 Wafer input capacity를 증가시킬 것으로 예상됩니다. 또한 중국 시장에서의 관련 투자의 증가와 이에 따른 수요 증가는 동사 영업에 긍정적인 요소이나, 이는 반도체 제조사의 재고 감소 노력에 따라 신규 투자의 실재 실행 여부는 시장의 상황을 조심스럽게 살펴봐야할 것입니다. 디스플레이 부문 중 동사의 제품과 가장 직접적인 연관이 있는 Flexible OLED의 경우 아이폰의 플렉시블 OLED 패널 탑재, 폴더블폰 출시, 중국 패널 업체들의 공격적 OLED 투자 계획 등에 힘입어 라인 투자 수요가 지속될 것으로 예상됩니다.

나. 회사의 현황1.주요 제품 및 서비스 등

가. 업계 현황 및 전망(가) 영업개황

당사는 반도체, 디스플레이, 휴대폰, 자동차 산업을 전방산업으로 하여 이러한 산업에 필요한 핵심 부품 등의 양산 제조 공정에 필요한 레이저를 응용한 자동화 장비를 개발 및 제조하고 있습니다. 사업 초기에는 레이저를 이용하여 초정밀 제품을 Bonding, Soldering, Welding 등을 수행하는 레이저 마이크로 접합 (Laser Micro-Joining) 분야를 중점으로 하여 세계 최고의 기술력 및 경험을 축적하게 되었으며, 이를 기반으로 레이저 솔더링 장비, 레이저 마이크로 본딩 장비 등이 초기 시생산 용도가 아닌 본격 양산 용도로 판매되기 시작하여 도약기를 맞았습니다. 양산 안정화 과정에서 또 한번 레이저 광학 및 응용기술, 초정밀 Stage 설계 기술 및 모션 제어 기술, 양산 자동화 기술 등을 기반으로 Scribing, Cutting, Engraving 등 레이저 정밀 가공 (Laser Micro-Machining) 분야로 단계적으로 사업 영역을 확대한 결과 현재는 세계적 수준의 기술 경쟁력을 확보해 가고 있습니다.

(나) 공시대상 사업부문의 구분

당사의 사업부문별 내용은 다음과 같습니다.

(1) 반도체 부문 (Probe card 레이저 장비)

A. 개요

반도체 제조공정 중 반도체 소자의 전기적 기능 테스트 공정에 프로브카드(Probe Card)가 소요되며, 당사는 프로브카드 제작에 필요한 레이저 장비를 제조 및 판매하고 있습니다.

반도체 제조공정은 크게 웨이퍼를 제조하는 전공정과 제조된 웨이퍼를 가공하여 각각의 반도체 칩을 생산하는 후공정으로 구분됩니다. 전공정은 웨이퍼상에 설계된 회로에 따라 여러 종류의 막을 형성하고 불필요한 부분을 제거하는 과정을 반복하며 전자회로를 형성하는 공정입니다. 후공정은 개별 칩별로 전기적 신호를 연결하고 형상 가공의 역할을 하는 패키징 공정과 반도체 소자의 전기적 기능을 검사하는 테스트 공정으로 분류됩니다.

당사의 제품이 사용되는 테스트 공정은 다시 패키징 이전 단계인 웨이퍼 상태에서 진행되는 웨이퍼 테스트(Wafer Test)와 패키징 공정 완료 후 완성된 개별 칩에 대한 검사를 수행하는 패키지(PKG Test) 테스트로 구분됩니다. 당사의 주요 제품인 프로브카드는 웨이퍼 테스트(Wafer Test)에 소요되는 고부가가치의 소모성 부품입니다. 프로브 카드는 웨이퍼 상태에서 웨이퍼 내에 제작된 칩의 전기적 동작 상태를 검사하기 위해 아주 가는 선 형태의 Probe Pin을 일정한 규격의 회로기판에 부착한 카드로, Probe Pin이 웨이퍼에 생성된 칩 내부의 패드(Pad)에 접촉되면서 메인 테스트 장비로부터 받은 신호를 전달하고 칩에서 출력되는 신호를 감지하여 다시 메인 테스트 장비에 전달하는 역할을 수행합니다. 테스트 장비는 전달된 신호를 받아 칩의 양, 불량을 확정하게 되므로 프로브 카드는 웨이퍼와 테스트 장비의 중간 매개체입니다.

제품 수율 향상을 위하여 웨이퍼 제작 후 패키징을 하기 전 검사를 통해 불량 칩을 판별하여 주는 것을 EDS (Electrical Die - Sorting Test) 검사라고 합니다. EDS 검사는 반도체 검사 장비에서 발생되는 신호를, 웨이퍼 패드와(Wafer Pad)와 프로브카드를 Probing 해주는 Probe station을 통해 인가하여 주는 방식으로 이루어집니다. 웨이퍼 패드를 프로브 팁(tip)이 접촉한 상태에서 신호를 입력하고 출력되는 신호를 감지하여 전기적 검사를 하는 장비를 ATE (Automatic Test Equipment)라고 하며. 프로브카드는 ATE와 웨이퍼 사이의 전기적 신호를 전달해주는 핵심역할을 하는 부품입니다. 프로브카드는 동시에 다수의 칩을 최소한의 시간에 정확하게 테스트를 수행할 수 있는지 여부가 핵심 기술로, 테스트 효율을 제고시키기 위해 절대적으로 필요한 부품 소재인 반면, 반도체 제조사의 생산기술에 동조화되어야 하므로 기술적 진입장벽이 높은 분야입니다. 또한 제품의 신뢰성 확보가 매우 중요한 경쟁력이므로 장기간의 개발 및 양산 경력과 고객사와의 신뢰관계가 요구됩니다.

2000년 이전에는 주로 핀을 기판에 수작업으로 본딩하는 형태로 제조된 프로브카드를 이용하여 웨이퍼 테스트 공정에 적용하였습니다. 그러나 웨이퍼의 크기는 확대되는 반면 칩은 소형화 되면서 검사 칩수가 제한적인 수작업 조립형태의 제품은 한계에 봉착하였습니다. 특히, 최근 반도체 소자는 고집적화로 회로 선폭 및 칩 내부에 생성되는 입출력 패드 사이의 간격이 미세해 지면서 프로브카드에도 높은 정밀도 및 미세화에 대한 대응이 요구되나 기존 수작업 형태의 제품은 대응이 불가하게 되었습니다. 이에 프로브카드 제조사들은 수작업이 아닌 반도체 식각 방법을 이용하여 초소형 정밀 기계 기술로 각광받는 멤스(MEMS, Micro Electronic Mechanical System) 기술을 기반으로 한 멤스 프로브카드를 개발하였습니다. 멤스 프로브카드는 Probe Pin의 생성이 반도체 식각 방법을 이용한 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 공정으로 형성되며, 핀의 초소형화 및 협 피치에 대응할 수 있다는 관점에서 Advanced Probe Card라고도 합니다. MEMS는 반도체 공정기술을 기반으로 한 초소형 정밀기계 제작기술로, 초소형 제품의 대량 생산이 가능하여 프로브카드를 비롯하여 자이로 센서, 가속도 센서, 프린터 헤드, 미세 기계 분야 등에 광범위하게 적용되고 있습니다.

(참조: TSE 홈페이지 자료)

MEMS 기술을 활용한 프로브카드는 테스트 시간과 비용을 줄일 수 있고, 프로브 핀(Probe Pin)의 정확도 및 반복 테스트 등에서 탁월한 성능을 발휘하여 초기에는 DRAM 제품의 웨이퍼 테스트용으로 적용되었으나, 현재는 NAND용 제품은 물론 비메모리용 제품까지 반도체 산업 내에서 적용분야가 확대되고 있습니다. CIS (Camera Image Sensor)와 같은 비메모리용 MEMS 프로브카드를 비롯하여 최종 패키지 테스트에 사용되는 테스트 소켓 및 디스플레이를 구동하는 Driver IC 테스트 카드까지 MEMS 프로브 제품의 포트폴리오가 지속적으로 확대되고 있습니다.

당사는 2D MEMS 프로브카드 제작 장비 중 프로브 기판(세라믹) 위에 형성된 패턴 전극(PAD)에 프로브 핀을 하나씩 정밀 본딩(bonding)하는 장비인 ‘Laser Micro-Bonding System’을 개발하였습니다. 동 장비는 전 세계 상용화된 레이저 마이크로 접합 장비 중에서 가장 높은 정밀도가 요구되는 제품 중 하나입니다. 당사는 메모리용 웨이퍼를 테스트하는 데 필요한 60um이하 간격으로 프로브카드 위에 MEMS 타입의 프로브 핀을 2만개(낸드 플래시용)에서 10만개 (DRAM용)까지 본딩하고, 본딩 후 전체 핀의 정밀도를 4 ~ 5um 오차 이하 요구 수준을 만족시켜 양산 적용에 성공하였습니다.

[ 레이저마이크로본딩 공정 및 장비 개념도 ]

또한 이 장비에 필요한 레이저 응용 기술은 물론 1um Stage 정밀도를 구현하기 위한 세계 최고 수준의 기구 설계 및 조립 기술, 스테이지 맵핑(Stage Mapping) 기술, 고속 오토 포커스 비전(Auto Focus Vision) 기술 등은 기술 차별화를 통한 사업 영역 확대에 근간이 되고 있습니다. 전 세계 메모리 생산의 70% 이상인 안정적인 국내 시장을 기반으로 세계 1위 미국 프로브카드 업체에 테스트 제품을 납품 완료 하였으며, 이른 시일 내에 양산할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 또한 전체 시장의 절반 수준인 비메모리 SoC (System on Chip)용 프로브카드 시장으로 응용 분야를 확대해 나가고 있습니다.

한편, MEMS 방식의 프로브카드 종류에는 제작 방식에 따라 크게 3D MEMS 방식과 2D MEMS로 구분할 수 있습니다. 3D MEMS는 반도체 식각 방법을 이용하여 프로브 핀을 직접 생성시키며, 2D MEMS의 경우 프로브기판과 핀을 반도체 식각 공정으로 각각 제조하고 핀을 기판에 레이저 본딩 기술을 이용하여 접합하는 방식으로 제조합니다.

초기 DRAM용 프로브카드에 요구된 Fine Pitch 대응 문제와 대면적 제작에 대한 효율성 문제를 해결하기 위하여 미국의 Formfactor사가 시초가 되어 3D MEMS가 시장을 주도하였으나, 일본 MJC사가 2D MEMS 방식으로 DRAM용 프로브카드 제작에 성공한 것을 계기로 New 2D MEMS Probe Card 시장이 열렸습니다. 3D MEMS의 경우 일괄 공정인 장점은 있지만 무수한 반복에 의해 적층해 나가는 방식으로 수율이 낮고 투자비가 많이 들어가는 반면, 2D MEMS의 경우 기판과 핀의 제조공정이 분리되어 있어 복잡해 보일 수 있으나 적층해 나가는 반복 회수가 작아 심플한 공정으로 수율이 높습니다. 주요 프로브카드 제조사들의 매출을 기준으로 추정 시, 현재 MEMS 프로브카드 시장의 1, 2위 수요처인 삼성전자와 SK하이닉스에서 3D와 2D의 비중은 3 : 7 수준인 것으로 파악됩니다. 이는 2D MEMS의 경쟁력이 얼마나 더 높은지 입증해 주며, 이 외에 상호 제조 방식간의 차이점을 요약하면 아래와 같습니다.

[ 3D MEMS와 2D MEMS 방식의 비교 ]

3D MEMS 프로브카드	2D MEMS 프로브카드

장점	-. 정밀도 구현이 용이함
-. 일괄 공정(Lithography, Etching, Electroplating, Deposition)	-. 프로브 및 본딩 기술의 진화로 Fine Pitch 대응 가능
-. 단순한 공정으로 제조 수율이 높음
-. 동일한 형상의 프로브를 사용하여 유지보수가 쉬움
-. 제품 다양화 및 적용 분야 확대 용이
-. 제품 내구성 높음
-. 공간 변화기(STF: Space Transformer)의 MLC 제작 용이

단점	-. Fab 공정으로 투자비 부담이 큼
-. 무수한 반복에 의한 일괄공정으로 수율이 낮음
-. 유지보수가가 어려움
-. 프로브카드 설계가 어려움
-. 공간 변화기(STF: Space Transformer)의 MLC 제작 난해	-. 정밀도 구현이 상대적으로 난해하고 본딩 장비 의존도 높음

B. Value Chain

당사는 TSE, Soulbrain, 엠투엔 등과 같은 2D MEMS 프로브카드 제조사들에게 당사의 레이저 장비를 납품하며, 프로브카드 제조사들은 당사의 제품을 활용하여 프로브카드를 제작하고 있습니다. 프로브카드는 현재 대부분 메모리용 웨이퍼 검사에 적용되나, 당사의 장비가 적용되는 2D MEMS 프로브카드는 메모리반도체 중에서도 NAND Flash 분야에 적용되며, 당사의 매출처들은 NAND Flash 제조사에게 프로브카드를 납품하고 있습니다. 최근에 들어서는 Sony와 같은 CIS (CMOS Image Sensor) 웨이퍼로 적용 분야가 확대되고 있습니다.

C. 경쟁상황

전 세계적으로 레이저 마이크로 본딩 장비의 제조사는 독일의 Pactech사와 한국의 Crucial Machines 및 당사로 3개사입니다. 다만, 가장 큰 고객사인 삼성전자와 SK하이닉스 등이 한국에 소재하여 한국이 가장 큰 시장으로, Pactech사의 경우 지속적인 기술 및 서비스 대응력에서 열위한 상황으로 당사가 낸드 플래시 분야에서 가격 경쟁력, 기술 및 서비스 대응력에서 경쟁 우위를 확보하는 것으로 판단됩니다.

다만 자체적으로 소재와 장비를 내재화하여 제조하고 있는 MJC와 3D MEMS 방식으로 제조하고 있는 Formfactor사를 제외하고는 아직 DRAM용 Probe Card를 전면적으로 공급하는 업체는 없는 실정입니다. DRAM용 프로브카드의 경우 60um 미만의 Pitch 대응력과 8,000 Pin 정도의 UPH가 요구되고 있어 기존의 그리퍼(Gripper) 방식으로는 대응이 힘들고, Vacuum 방식과 같은 새로운 방식의 그리퍼가 요구되고 있어 기술적인 장벽이 있습니다. 당사는 상당 기간 고객사와 DRAM 공정을 연구 협력해 왔고, 2019년 하반기에는 DRAM용 장비를 출시였고, 양산에 성공하였습니다. 현재 거의 수입에만 의존하고 있는 DRAM용 프로브카드를 국산화할 수 있는 계기를 마련하였습니다. 한편, 당사는 DRAM용 프로브카드 제조를 위한 레이저 마이크로 본딩 장비의 성공적인 시장 진입과 더불어 Pin Inserter, Pad Inspection System, Pin Cutter 등과 같은 주변 장비의 턴키 판매 확대를 집중적으로 추진하고 있습니다.

[Top 10 프로브 카드 제조사 현황]

(단위 : 백만불)

회사명	국가	2018년	2019년	2020년

FormFactor	미국	434.3	491.4	581.7

Technoprobe	유럽	227.1	265.6	372.7

Micronics Japan	일본	216.5	249.7	266.3

JEM	일본	124.0	125.2	147.0

MPI Corporation	대만	90.7	95.6	113.5

코리아인스트루먼트	한국	47.4	41.4	63.9

Nidec SV TCL	일본	48.8	56.7	59.6

TSE	한국	45.8	32.1	51.0

Will Technology	한국	37.6	44.4	49.0

마이크로프랜드	한국	36.8	31.7	43.3

상위 10사 소계	1,309.0 (79%)	1,425.1 (81%)	1,748.0(82%)

(자료 : VLSIResearch, 2021년, 마이크로프랜드 분기보고서)

D. 국내외 시장규모 추이 및 전망

당사의 시장은 크게 주요 전방시장인 DRAM 및 Nand flash 시장, 당사의 장비가 사용되는 프로브카드 시장으로 구분할 수 있습니다.

① DRAM 시장

DRAM 메모리 반도체 시장점유율의 경우 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론 3사가 세계 메모리 시장을 과점하고 있습니다.

(출처: 트렌드포스)

KB증권의 2022년 전망에 따르면, 2021년 COVID-19의 영향으로 증가된 수요에 대응하기 위한 투자가 2022년에도 지속된다고 예상합니다.

(출처: Omedia, KB증권)

② NAND Flash 시장

NAND Flash 메모리 반도체 시장점유율은 5~6개 업체에 의한 과점시장의 모습을 보이며, 삼성전자의 독주 속에 Kioxia, Western Digital, SK하이닉스, 마이크론, Intel 등이 중위권을 형성하고 있습니다.

(출처: 트렌드포스)

KB증권의 2022년 전망에 따르면, 2021년 COVID-19의 영향으로 증가된 수요에 대응하기 위한 투자가 2022년에도 지속된다고 예상합니다.

(출처: 트렌드포스, KB증권)

③ Probe Card

당사의 장비가 소요되는 프로브카드 제조라인은 DRAM과 NAND Flash 반도체 웨이퍼 테스트용 제조 공정에 적용됨에 따라 메모리 반도체 시황과 일치되는 경기 사이클을 가집니다.

특히 MEMS 프로브카드 수요량은 웨이퍼 생산에 소모품으로 적용되어 기본적으로 DRAM과 NAND Flash의 웨이퍼 투입 생산량(Wafer Input Capacity)과 직접적인 연관성을 가집니다. 다만, 소모품인 프로브카드의 150~200만회의 수명에 의한 교체 주기보다는 모델 변경 등에 의해 1년 수준의 교체 주기가 이루어지는 경우가 대부분이라, 연간 웨이퍼 생산량과 웨이퍼 당 테스트 시간에 의해 수요량이 예측됩니다. DRAM의 경우 웨이퍼 당 40분 정도의 테스트 시간이 소요되고, NAND Flash의 경우 80분 정도 테스트가 진행됩니다. 이를 바탕으로 환산하면 DRAM의 경우 연간 5,000 장 이하, NAND의 경우 연간 2,500장 이내의 수요가 매년 발생한다고 볼 수 있습니다.

(출처: VLSIresearch,하나금융투자, 2021년)

최근 반도체 미세화 및 다핀화 대응, MEMS 기술 등의 새로운 공정 적용 추세에 따라 과거 Blade형 및 Cantilever형 프로브 카드를 탈피하여 Advanced형 프로브 카드가 부각되고 있습니다. 특히, MEMS 기술을 활용함에 따라 기존의 기술에 비하여 테스트 시간과 비용을 줄일 수 있고, Probe Pin의 정확도 및 반복 테스트 등에서 탁월한 성능을 발휘하여 MEMS 프로브 카드가 기존의 프로브 카드 시장에서 점유율을 확대할 것으로 예상됩니다.

메모리 반도체의 웨이퍼 테스트 공정에 사용되는 프로브 카드의 80% 이상이 MEMS 프로브 카드가 사용되고 있습니다. 비메모리 반도체 테스트공정에서 사용되는 프로브 카드는 다양한 형태로 진행됩니다. 이는 제품의 다양성에 기인합니다.

(2) 디스플레이 부문 (OLED 레이저장비)

A. 개황

OLED는 Organic Light Emitting Diode(유기발광다이오드)의 약자로, 양극과 음극 사이에 기능성 박막 형태의 유기물이 삽입되어 있습니다. 양극에서 정공이 주입되고 음극에서 전자가 주입되어 유기물층에서 전자와 정공이 만나 빛이 발생하는 발광소자입니다. LCD와 같이 빛의 삼원색인 RGB(Red, Green, Blue)를 발광하는 물질들을 배열하여 색을 구현하고 있으며, LCD가 액정을 통해 광원(CCFL, LED 등)에서 나오는 빛의 투과량을 조절하여 색을 구현하는 반면, OLED는 유기물질로 주입하는 전류량을 조절하여 디스플레이를 구현합니다.

한편, 플렉서블 디스플레이(Flexible Display)는 평면 디스플레이 (Flat Panel Display)와 달리 접거나 휠 수 있는 등 형태를 변형시킬 수 있는 차세대 디스플레이를 지칭합니다. 플렉서블 디스플레이는 휘는 정도에 따라서 Curved, Bendable, Rollable Foldable 단계로 발전하고 있으며, 휘어진 형태로 고정되어 변형이 불가능한 Curved 단계 디스플레이는 이미 상용화되어 보급되었고, Foldable 스마트폰까지 출시하기에 이르렀습니다.

(출처 : 웨어러블 디스플레이, TDB (‘15, 8))

한편, OLED는 LCD와 같이 적층 구조 없이도 Full Color 구현이 가능한 자체 발광 디스플레이로서 형태를 변형시키더라도 화질 변화가 없기 때문에, 현재 플렉서블 디스플레이 구현에 가장 적합한 디스플레이로 각광받고 있습니다. 플렉서블 OLED는 OLED와 기본 구조는 동일하나 일반적으로 사용되는 딱딱한 디스플레이 유리 기판 대신 자유자재로 휠 수 있는 플라스틱 소재의 PI(폴리이미드) 기판을 사용하는 것이 특징으로 합니다.

플렉서블 OLED 는 일반적으로 아래와 같은 제조 공정에 따라 만들어 집니다. 크게 전공정과 후공정으로 구분되며, 전공정은 원판을 만드는 공정, 후공정은 원판을 실제 사용할 수 있는 모듈을 만드는 공정(모듈공정)으로 설명할 수 있습니다.

(출처 : 하이투자증권)

[ 전공정 ]

Step 1. 액상 형태의 PI(Polyimide)도료를 평평한 유리 기판에 얇게 도포 후, 열처리를 실시하여 딱딱한 형태로 만듭니다.

Step 2. Switching 역할을 하는 TFT Backplane을 만들게 되며, 세정/증착/노광/식각 등의 반도체 공정과 추가적으로 ELA 공정 및 열처리 공정을 거칩니다.

Step 3~4. OLED 재료의 발광 효율을 높일 수 있도록 Asher 장비로 TFT Backlane을 플라즈마 전처리(Treatment)합니다. 이후 OLED 박막을 증착(유기박막 증착)합니다.

Step 5. OLED 소재는 수분과 산소에 약하기 때문에 투습을 방지하여 수명을 확보하기 위한 박막봉지가 반드시 필요합니다. 일반적으로 유기박막과 무기박막을 3~5회 가량 겹쳐 OLED층을 완전히 덮어 씌워줍니다.

Step 6. OLED 패널이 Step 1의 유리기판에 그대로 붙어 있기 때문에 LLO장비를 활용하여 Laser를 쏘아주면 유리기판에서 플렉서블 OLED 패널이 떨어져 플렉서블 OLED 패널을 만드는 전공정은 끝이 나게 됩니다.

[ 후공정 ]

Step 7. 원판 패널을 실제 제품에 적용할 크기로 절단하는 것입니다. 가령 6세대 원판 패널에서 휴대폰 크기의 5.5인치 기준으로 264개의 패널을 만들 수 있습니다. 이 과정에서 레이저를 이용하여 절단하는데, 이 공정을 Cell 커팅이라고 합니다.

Step 8~9. Polarizer, 터치필름, 보호필름 등 여러 가지 광학 필름을 부착하며, 필름 부착 과정에서 발생한 기포들을 제거하기 위해 열처리를 합니다. 이후 최종 제품에 적용되는 형상대로 마무리 커팅을 하게 되는데 이 공정을 Shape 커팅 이라고 합니다.

Step 10. OLED에서 화면이 구현될 수 있도록 구동 부품을 부착해 주는데, 이방성 전도 필름을 이용하여 주로 COF(Chip On Film) 형태의 칩을 연결해 줍니다.

Step 11. OLED 패널 후면에 Black 차광, EMI 차폐, 발열 역할과 부수적으로 OLED패널과 PCB기판, 배터리 사이에서 충격을 방지하는 완충 역할을 해주는 OLED 테이프를 부착하게 됩니다.

Step 12. OLED 패널을 보호해주는 Cover Glass를 부착하게 되는데, 주로 모바일제품에 적용되는 Edge 형태 디자인을 구현 시에는 열성형 장비로 커버유리를 구부려 가공하게 됩니다.

위의 Flexible OLED 제조공정 중 당사는 Step 8~9에서 필름을 제품에 적용되는 최종 형상으로 절단하는 Shape 커팅 장비를 제조하여 판매하고 있습니다.

당사는 Shape 커팅 장비에서 OLED 필름을 멈추지 않고 이동시키면서 레이저 스캐너를 이용하여 고속·고정밀로 절단이 가능한 MOTF(Motion-On-The Fly)기술을 적용하여 경쟁사 제품들과 차별화하였습니다. 레이저 스캐너를 이용하는 공정에서는 스캐너의 FOV (작업 영역)을 작게 할수록 레이저빔을 더 작게 만들 수 있고, 광학계의 왜곡없이 더 정밀하게 절단할 수 있습니다. 반면 Move Stop의 횟수가 늘어나게 되어 작업 시간 외에 이동 시간이 늘어나 대면적 가공에서는 작업 시간 (Tact Time)이 늘어나게 됩니다. 그러나 당사가 적용한 MOTF 기술은 스캐너와 스테이지의 위치를 통합적으로 제어하여, 작은 FOV로 가공하면서 스테이지가 연속적으로 움직이게 함으로써 Move Stop 과정을 제거하였습니다. 그 결과 품질 (HAZ: Heat Affected Zone)을 최소화하고 속도는 기존대비 1.5배 이상을 실현하는데 성공하였습니다. 특히 이 기술은 레이저 가공에서 원천급 기술로 향후 다른 대면적 레이저 가공 분야에도 적용이 가능합니다.

B. 경쟁 상황

레이저 플렉서블 OLED Shaping 커팅장비의 경우 삼성디스플레이에 납품중인 국내 3개사(필옵틱스, 이오테크닉스, 제이스텍)와 경쟁하고 있습니다. 동 경쟁사들은 제품 개발 단계에서 고객사와 공동 개발 등의 방식을 거쳐 당사보다 먼저 시장에 진입하였다는 강점이 있으나 공동개발을 실시한 고객사에 종속될 수 있는 위험이 있습니다. 당사는 후발주자라는 약점을 해소하기 위하여 OLED 전체 제조 공정을 턴키로 판매하는 회사와 협력 관계를 구축하여 영업적인 단점을 보완하였습니다. 또한 기술적으로는 MOTF (Motion-On-The-Fly) 기술을 적용하여 품질과 생산성으로 제품을 차별화하여 중국 시장을 주 목표시장으로 설정하였습니다. 중국 고객사의 경우 전공정과 후공전 전체 라인에 대해 수율 확보를 위한 컨설팅이 필요하고, 이러한 수요에 맞춰 전체 라인에 대한 공정 셋업 노하우와 경험이 있는 마케팅 협력사를 통하여 시장을 공략하고 있습니다. 현재 중국 제조사에 CoverGlass Cutting 양산 제품을 성공적으로 수주 납품하였으며, 이후 추가 수주에 대한 논의와 새로운 고객 확보를 위하여 샘플 테스트 및 사양 협의 등을 진행하고 있으며, 연내에 중국 시장에서 추가 수주가 가능할 것으로 기대하고 있습니다.

C. 향후 전망

플렉서블 디스플레이는 스마트폰을 비롯한 웨어러블 스마트 기기, 자동차용 디스플레이 및 디지털 사이니지 (Digital Signage) 등의 분야에 적용 가능하며, 디스플레이 시장을 다변화시키고, 사물인터넷 등과의 연계를 통해 새로운 시장을 창출하고 있습니다.

(출처 : 산업은행 자료)

그 중에서 두드러진 부분은 스마트폰 액정을 중심으로 하는 중소형 디스플레이 시장에 플렉서블 OLED가 높은 성장세를 보이고 있습니다. 2017년부터 플렉시블 OLED 패널 시장이 크게 성장한 주요 원인은 삼성전자의 폴더블 프리미엄 스마트폰의 증가된 판매량에 기인하며, 2023년 이후 아이폰에 플렉시블 OLED 패널이 적용될 가능성이 높다고 예상되기 때문입니다. 더불어 LG 디스플레이, BOE 등이 2022년 하반기부터 스마트폰 또는 스마트워치에 적용되는 플렉시블 OLED 패널을 생산하는 대열에 합류해 향후 관련 시장은 더욱 확대될 전망입니다.

(출처: Counterpoint Research,KB증권)

(3) 스마트폰 카메라 부문 (카메라 모듈 장비)

스마트폰 카메라 모듈은 크게 나누어 영상을 받아들이는 렌즈 모듈, 렌즈 모듈을 상하 또는 좌우로 구동시켜 렌즈의 초점이나 떨림을 보정하는 AF(Auto Focus) 또는 OIS(Optical Image Stabilization)와 같은 액츄에이터(Actuator)모듈 (통칭 VCM모듈)과 이미지를 촬상하여 처리하는 이미지센서 모듈로 구분이 됩니다. 카메라의 초점을 맞추거나 손떨림에 의한 이미지 보정을 위해서는 렌즈의 위치를 인위적으로 구동시켜 조정하는 장치인 액츄에이터가 필요합니다. 액츄에이터의 구동을 위한 이미지 처리와 구동 드라이버 등 필요한 기능은 이미지 센서가 장착된 PCB에 탑재되며, 오토포커스와 OIS 기능 구현을 위해서는 액츄에이터의 PCB 단자와 이미지 센서가 장착된 PCB 단자와의 전기적 연결이 필요합니다. 이러한 전기적인 연결을 위한 납땜에 당사의 레이저 장비가 사용됩니다.

카메라 모듈의 경우 이미지 센서의 고해상도 요구와 AR과 같은 실제에 같은 영상의 심도를 만들기 위한 카메라 수의 증가와 3D센싱 요구가 시장의 판도를 바꿔가고 있습니다.

당사는 고해상도에 의해 민감해진 이미지센서의 Flare Effect(빛샘 현상)을 방지하기 위해 렌즈 금형에 조도를 생성하여 빛의 인가를 막는 레이저 에칭 장비를 시작으로, VCM 모듈이 구동할 수 있도록 이미지 센서 모듈과 전기적인 결합하는 공정에 필요한 레이저 솔더볼 젯팅 장비를 개발하여 시장 진입을 하였습니다. 이 외에도 현재 차세대 공정으로 마지막 렌즈 조립이 끝난 후 쉴드와 경통을 UV 본딩 대신에 레이저 플라스틱 용접하는 공정, 100um 크기의 식별 문자를 렌즈 경통에 레이저 마킹을 하는 공정, 타발 공정 대신에 렌즈와 렌즈 사이에 삽입하여 공간적인 정렬을 하는 스페이서를 절단하는 공정, 블레이드 절단 대신에 사출된 렌즈의 게이트를 레이저로 절단하여 분리하는 공정 등 고객사와 공정 개발 협력을 하고 있어 제품 다양화를 통한 스마트폰 카메라 모듈 시장에서의 지속적인 성장을 예상하고 있습니다.

A. 개황

모바일용 카메라 모듈은 사진 및 동영상 촬영 시 영상신호를 전기신호로 변환시켜주는 기능을 수행 하는 스마트폰의 필수 부품이며 이미지센서, 렌즈모듈, AF액츄에이터, 경통, IR필터, FPCB, 커넥터 등으로 구성되어 있습니다. 카메라 모듈은 1000만화소(10MP) 이상의 고화소로 빠르게 진화하면서 렌즈, 모터 등에 고도의 설계기술이 요구됩니다. 또한 Auto focus(자동초점), OIS(손떨림방지) 등의 새로운 기능이 추가되며 성능이 업그레이드 되고 있습니다.

국내 카메라 모듈 공급사슬을 살펴보면 많은 경우 AF액츄에이터 업체가 렌즈모듈, IR/블루필터, RF-PCB 등을 각각의 부품 업체로부터 공급받아 조립한 후 카메라모듈 업체로 납품을 합니다. 스마트폰 카메라용 렌즈는 카메라 모듈을 구성하는 부품으로 일반적으로 단품 렌즈가 아닌 경통에 각각의 특성을 가진 몇 장의 렌즈가 조립된 모듈 형태입니다. 렌즈모듈의 렌즈 수량은 화소별로 다르나 일반적으로 5MP 4개, 8MP 4~5개, 13MP 5개, 16MP 6개의 렌즈로 모듈을 구성하며 화소수가 올라갈수록 렌즈 갯수를 증가시켜 구면수차(초점오류)를 개선시킵니다. 이에 따라 높은 화소일수록 렌즈모듈 생산 난이도가 높고 생산 수율을 안정화시키는 것이 어려워집니다.

(출처 : IHS, 미래에셋대우 리서치센터)

AF액츄에이터(이하 AFA)는 카메라모듈을 구성하는 부품으로써 촬영 시 피사체를 확대하거나 축소 하여 선명하게 나오도록 렌즈의 위치를 최적 초점 위치에 이송시켜 주는 자동초점구동장치입니다. 최근 스마트폰 카메라의 화소수나 기능이 디지털 카메라 수준으로 높아짐에 따라 AFA의 채용률이 증가하고 있으며, OIS(손떨림방지) 기능이 추가된 AFA를 주요 스마트폰 제조사에서 하이엔드 스마트폰에 적용하기 시작했습니다. AFA는 크게 VCM(Voice Coil Motor), 엔코더(Encoder), 피에조(Piezo) 방식으로 나뉩니다. VCM 방식은 Coil과 전자석을 통해 렌즈의 상하 움직임을 유도하며 전류로 제어하며, 엔코더 방식은 위치센서(Hall sensor)를 통해 렌즈의 위치를 파악하여 정밀한 제어가 가능합니다. 피에조 방식은 압전체에 전류를 흘렸을 때 발생하는 상태 변화를 이용해 고정자와 회전자의 마찰력을 통해 렌즈를 구동합니다.

(출처 : 하이소닉, 미래에셋대우 리서치센터)

10MP 이상으로 화소수가 증가하면 기존 VCM 방식으론 구현이 불가능하다는 우려가 있었으나 최근 13MP, 16MP 카메라에 적용되는 AFA는 여전히 VCM 방식으로 생산되고 있다. 다만 VCM 방식과 엔코더 방식의 장점을 결합하여 VCM에 자기 스프링과 볼을 적용한 새로운 VCM 방식으로 생산되고 있는 것으로 파악되고 있습니다. 스마트폰의 고화소화가 진행될수록 AF 기능 탑재유무에 따라 이미지 품질의 차이가 크게 나타나므로 AFA 탑재율은 지속적으로 증가할 것으로 예상되고 특히 하이엔드 스마트폰에는 OIS 기능이 적용된 AFA 장착이 빠르게 확대될 것으로 예상됩니다.

당사는 스마트폰 부품 시장 중 상기에서 언급한 카메라 모듈, 렌즈, 엑츄에이터 등 카메라 모듈 관련 시장을 주력 시장으로 하고 있습니다. 특히 당사는 렌즈 사출 금형의 레이저 식각 장비로 시장에 진입하여 현재는 신규 성장 시장인 VCM 제품이나 카메라모듈의 최종 조립 단계에서 액츄에이터를 전기적으로 결합시키는 레이저 솔더볼 젯팅장비(Laser Solder Ball Jetting) 장비로 본격 외연을 확대하기 시작하였습니다.

(출처: 한국영상기술)

레이저 솔더볼 젯팅장비는 기존의 솔더와이어(Solder Wire)나 솔더페이스트(Solder Paste)를 이용한 솔더링 장비와는 달리 솔더볼(Solder Ball)을 하나씩 분리하여 장전하고, 고출력 레이저와 N2 압력으로 순간 솔더볼을 용융시켜 분사하는 장비입니다. 레이저 솔더볼 젯팅장비는 1초에 3~5개의 솔더볼을 분사할 수 있기 때문에 가장 생산성이 높은 솔더링 장비며, 특히 Flux를 사용하지 않아 미소 분진이나 이물 등에 크게 영향을 받는 카메라 모듈 등 광학적 기기의 생산에 적합합니다. VCM은 렌즈 경통을 위아래로 움직이거나(오토포커스 기능) 좌우로 움직여서(손떨림 방지 기능) 보정을 해주는 기능을 가지고 있습니다. 점차 기능들이 추가될수록 솔더링이 필요한 단자의 수가 증가하여 자동화와 같이 높은 생산성이 필요하게 되었습니다. 초기에는 와이어나 페이스트 타입의 솔더를 이용하여 레이저 솔더링이나 로봇팁 솔더링으로 자동화를 시도했으나 솔더와이의 경우 Flux 잔유물이, 페이스트의 경우 Flux와 솔더페이스트 잔유물로 품질 불량이 발생하고, 물량 대비 생산성에 만족하기 어려워 가장 최적화된 공정으로 Flux가 없고, 생산성이 높은 레이저 솔더볼 젯팅 공정이 각광받기 시작하였습니다.

이러한 장점을 카메라 모듈을 시작으로 현재에는 지문인식센서, USB C-Type 등 초소 제품들로 적용 분야를 넓혀가고 있으며, 당사는 세계 카메라 모듈 시장에서 선두를 달리고 있는 업체와 신규 모델 양산 적용을 위한 평가를 진행하고 있습니다.

B. 경쟁상황

현재 레이저 솔더볼 젯팅 시장은 독일의 Pactech사와 홍콩에 본사를 둔 Laservall사가 대부분의 시장을 점유하고 있으며 Pactech사는 반도체 Ball Grid Array Packaging 분야에서, Laservall는 카메라 모듈 분야에서 강세를 보이고 있습니다. 당사는 국내 시장의 수입 대체 및 고해상도 카메라 모듈의 비중이 높아지는 신흥 중국 카메라 모듈 시장을 타겟으로 하여 시장에 진입하였습니다. 레이저 솔더볼 젯팅의 경우 민감한 양산 공정 때문에 국내 업체의 경우 양산 공정 확보에 어려움을 겪고 있으며 외국 경쟁사의 경우 지리적 여건 등으로 기술 및 서비스 지원이 원활히 이루어지지 않는 것으로 파악되고 있습니다. 이에 당사는 국내 최고의 레이저 솔더링 기반 기술을 바탕으로 장비를 개발 및 런칭하였습니다.

C. 국내외 시장규모 추이 및 전망

카메라 모듈의 성장은 고화소화, 고기능화, 다기능화, 다양화가 성장 동력이 될 것으로 예상됩니다. 1) 스마트폰의 전면 후면 카메라 모듈이 고화소화 되고 있고, 2) AF 등 화질 개선을 위한 부품이 추가될 전망이며, 3) 듀얼카메라 등 새로운 기능이 채택될 것으로 전망되며, 4) 자동차/드론/AR/VR 등 새로운 기기의 카메라 모듈 장착이 늘어날 것으로 기대되기 때문이다.

(출처: Yole, 미래에셋대우 리서치센터)

가장 먼저 애플이 Face ID 기능을 탑재하며 시작된 3D 센싱 탑재가 성장 동력이 될 것으로 예상됩니다. 3D센싱카메라'는 카메라 모듈에 별도의 센서를 탑재해 거리를 측정하고, 이를 통해 얻은 심도 정보와 이미지 센서가 찍은 사진을 결합해 3D로 구현된 촬영 결과물을 얻을 수 있습니다. 듀얼카메라의 심도 인식 방식은 각 렌즈가 찍은 서로 다른 사진을 합성해 원근감을 파악하기 때문에 정교함이 떨어지기 때문에 아직까지는 깊이를 인식하기 위한 수단보다는 사진 품질을 높이는 데 주로 활용됩니다. 반면, 3D센싱카메라가 확대되면 스마트폰이 AR(증강현실)과 VR(가상현실) 어플리케이션으로의 역할이 부각될 수 있습니다. 특히 5G 시대에는 카메라를 통해 수집되는 대용량의 이미지 데이터를 실시간으로 처리하는 일이 수월해질 것으로 예상되기 때문에 카메라가 할 수 있는 일은 더욱 많아질 것이며 카메라는 데이터를 수집하는 4차산업시대의 핵심 부품으로 자리매김될 가능성이 높습니다.

한화투자증권 리서치센터에서는 애플의 전면 3D센싱 카메라 탑재량은 2018년 1.1억 대에서 2019년 1.8억 대로 증가하고, 후면 3D센싱 카메라는 2019년 3천만대에서 2020년 1.1억 대까지 증가로 전망하며, 관련 업체의 실적 개선도 기대되고 있습니다.

(출처: 한화투자증권 리서치센터)

아이폰X의 3D센싱 카메라는 여러 부품들이 하나의 모듈로 구성됩니다. 닷 프로젝터가 적외선 패턴을 송신하는 적외선 송신부이고, 적외선 카메라가 피사체에 왜곡된 패턴을 받아들여서 이미지 센서에 전달하는 역할을 담당하며, 이 두 모듈이 3D센싱의 핵심입니다. 투광 일루미네이터는 적외선 패턴을 원활히 인식하기 위해 적외선 조명을 조사하고, 근접 센서는 사람의 근거리 움직임을 인식해 닷 프로젝터를 구동하게 되며, 이러한 닷 프로젝터도 레이저 솔더볼 젯팅 공정으로 제작됩니다. 닷 프로젝터 모듈 제조 업체로 LG이노텍과 폭스콘의 자회사인 CNBU 가 있으며, LG이노텍이 제품 생산 노하우나 양산 수율 측면에서 경쟁사보다 앞서기 때문에, 더 많은 물량을 확보할 가능성이 높다고 판단됩니다.

(출처: Tech insight, 한화투자증권 리서치센터)

듀얼/멀티카메라 역시 성장 가능성이 큰 아이템이라고 판단됩니다. 앞으로도 듀얼 카메라의 스펙 및 기능 강화, 고배율 광학 줌 구현, 멀티카메라 도입 등 발전될 요소가 많기 때문입니다. 최근 플래그쉽 모델에는 가변 조리개, 듀얼 OIS 등 고부가 부품 탑재가 늘고 있습니다. 2018년 주요 스마트폰 업체 6개 사의 듀얼카메라 출하량을 전년대비 55% 이상 성장한 3억 대로 전망되었습니다. 삼성전자의 적극적인 듀얼카메라 모델 출시와 중저가 스마트 폰의 듀얼카메라 채용 확대, 멀티 카메라 모델의 등장이 전체 시장 성장을 견인한다고 판단됩니다.

2018년 삼성전자가 차별화 전략으로 카메라를 내세우면서 듀얼카메라 채용에 나선 만큼, 듀얼카메라 시장은 2017년 대비 큰 폭의 성장이 되었습니다. 업체별로 살펴보면, 애플, 삼성전자, LG전자, Oppo, Vivo는 10개 이내의 후면 듀얼카메라 모델을 출시한 반면 화웨이는 20개 이상의 모델을 출시했습니다. 이와 더불어 셀피족의 예처럼 전면 카메라 개선에 대한 수요가 증가하면서, 전면 듀얼카메라 채용이 늘고 있습니다. 화웨이는 전/후면 듀얼카메라 모델에 이어 트리플 카메라 모델인 P20 Pro도 출시했습니다. 삼성전자도 중국 시장을 공력을 위해 전면 듀얼카메라를 채용한 갤럭시 A 2018를 출시했습니다다. 이 같은 업체들의 움직임은 듀얼카메라가 단순히 후면부 채용에 그치지 않고 전/후면 듀얼카메라, 트리플 카메라 등 멀티카메라 탑재로 발전할 가능성이 엿보이는 부분입니다.

글로벌 스마트폰 시장에서 듀얼 카메라를 포함한 멀티카메라 침투율은 2018년 40.7%에서 2019년 57.4%, 2020년 69.3% 수준으로 빠르게 확대될 것으로 전망됩니다. 업체별로는 삼성전자의 경우 중국 업체보다 듀얼 및 트리플 카메라를 늦게 탑재했음에도 불구하고 2019년 멀티카메라 침투율이 54.7%(듀얼 31%, 트리플 23.7%)에 이를 것으로 예상되며, 애플은 2019년 신제품에 트리플 카메라 탑재를 본격화해 멀티카메라 비중이 59.3%(듀얼 37.7%, 트리플 21.6%)를 기록할 것으로 전망됩니다. 이 외에 중국 업체들도 플래그십 제품 뿐 아니라 중저가 제품의 차별화를 위해 멀티카메라 탑재를 확대할 것으로 예상됩니다.