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파크시스템스의 사업모델

원자현미경

원자현미경이 뭐예요?

작은 물체를 관찰하는 현미경은
1세대 광학 현미경
2세대 전자 현미경
3세대 원자 현미경으로
점점 더 작은 물체를 관찰할 수 있도록 계측 방식이 발전해왔다.

원자현미경이란? 원자현미경(AFM)의 원리, AFM이란?, atomic force microscopy

2세대 전자 현미경 대비 3세대 원자현미경의 장점은
1. 진공이 아닌 상태에서도 측정이 가능하며,
2. 측정하는 물체를 따로 처리(전처리)할 필요가 없이 바로 사용할 수 있고,
3. 3차원 형상 정보, 다양한 물리적 특성(전자기, 열, 기계적 특성)을 측정할 수 있으며,
4. 분해능과 해상도가 전자현미경에 비해 더 높고,
5. 파크시스템스의 비접촉식 원자현미경은 측정 대상이 손상되지 않는다는 점이다.
(타사의 접촉식 원자현미경은 측정 대상을 손상시킬 가능성이 있다)

현재 원자 현미경 시장은 30%가 산업용(주로 반도체), 70%가 연구용으로 구성되어 있는데, 반도체 원자 현미경 시장 규모는 약 6천억원 정도로, 5조원에 달하는 전자 현미경 시장에 비하면 매출이 작다.

왜 위에 열거한 장점에도 불구하고 반도체 산업에서 전자현미경이 더 많이 사용되고 있을까?

스캔 속도가 전자 현미경에 비해 느리다는 점 때문이다.
이를 개선하기 위해 파크시스템스는 R&D를 꾸준히 진행하고 있으며,
단위시간 당 처리하는 속도(Through Put)를 크게 개선하였다.

원자현미경 분야 독보적 기술력의 원천 : 대표이사의 이력

원래 파크시스템스 박상일 대표이사는 1985년 미 스탠포드대학에서 IBM 연구원들과 원자 현미경을 세계 최초로 개발한 캘빈 퀘이트 교수팀의 핵심 멤버였다.

박 대표는 1988년 캘리포니아에서 원자현미경 기업 ‘PSI’를 창업하였다.
그는 PSI를 실리콘밸리 벤처기업으로 성장시켜 1997년 Thermo Spectra에 매각하였다.
박 대표는 한국으로 돌아와서 PSIA(이후 ‘파크시스템스’로 개명) 재창업을 하게 되었다.
경인일보 : [성장의 기회 열어가는 경기도 강소기업·(3)] ‘파크시스템스’

Thermo Spectra는 이후 독일 브루커에 인수되고,
브루커는 원자 현미경 산업 선도기업으로서 파크시스템스의 강력한 경쟁사가 되었다.

1. 세계 최초 원자현미경 개발 실험실 핵심 멤버,
2. 현재 세계 점유율 1, 2위 기업이 모두 박 대표가 만든 회사라는 점
3. 이후 설명하게 될 파크시스템스와 다른 회사들과의 기술격차
등은 이 분야에서 그가 보유한 기술력을 잘 입증해준다.

박 대표이사는 24년 반기보고서 기준 32.8%의 지분을 보유한 소유자-경영자이다.
따라서 원자 현미경 분야에 있어 그의 기술력과 R&D 프로세스는 회사에 귀속된 장기적인 경쟁력으로 평가할 수 있다.

기술 격차의 결과 : 확장성

파크시스템스 사업보고서에 따르면,
1. 비접촉식은 오래전 개발된 기술임에도 경쟁사들이 쫓아오지 못하고 있으며,
2. 유연힌지 가이드 스캔 시스템은 정확도, 정밀도에서 경쟁사들이 뒤쳐져 있고,
3. 이러한 우수성을 바탕으로 산업용 시장에서 기회를 확장해나가고 있다.

원자현미경을 접목한 장비 개발(24.2Q 반기보고서)

파크시스템스는 원천기술을 산업용, 연구용 계측 수요와 연결하여 ‘목적 지향적’인 R&D를 진행하기 위해 로드맵을 작성하고, 이에 따라 연구개발을 추진하고 있다.

산업용에서는 반도체 전/후공정에서 요구되는 계측기술과 원자현미경 원천기술을 연결하여 로드맵에 따라 연구개발을 진행중이다.

연구용 시장은 상대적으로 경쟁이 치열하나, 전문가들과의 협력을 통해 시장에서 요구하는 기술개발, 저가형 원자현미경 제조를 위해 노력하고 있다.

성장 내러티브

성장 내러티브를 검토할 때 어떤 점을 주의깊게 봐야할지는 이 정리 글을 참고하면 된다.

산업의 성장 : 파운드리, 후공정 위주 CAPEX 확대

지난 반도체 산업 분석 글에서 본 바와 같이, 범용 반도체는 하방 리스크가 우려된다.
하지만 빅테크의 AI 투자는 수익성과 무관히 지속될 것으로 예상되고 있으며,
이러한 관점에서 메모리 반도체 산업과 달리 파운드리에서 독점적 지위를 차지하고 있는 TSMC의 FAB 증설, 생산 설비 투자는 지속될 것으로 예상된다.

AI 붐은 ‘사이클 산업’이라는 한국 반도체 산업의 본질을 변화시켜주지는 못했지만,
TSMC 생태계에 진입한 기업들은 스토리가 다르다.

여기에 전공정 미세화가 한계에 봉착하면서 후공정 쪽 투자의 효율이 증가하고 있는 것도 중요한 트렌드이다.

점유율의 성장

반도체 분야 적용 공정 확대 : 전자현미경 대체

전공정에서는 EUV 등 선폭 미세화, 후공정에서는 하이브리드 본딩 구현 등
미세한 단위의 계측이 필요하게 됨에 따라 전자현미경이 적용되던 영역을 원자현미경이 대체하게 될 가능성이 높아지고 있다.

하이브리드 본딩은 범프가 없기 때문에 칩 크기도 줄어들고, 배선이 늘어날 수 있다.
이런 특성 때문에 다음 세대 HBM 후공정에 적용이 필수적인 기술인데,
기술을 구현하려면 정확한 위치 정렬, 분자 접합을 위한 청결, 평탄화가 중요하다.

이를 위해 더욱 미세한 영역을 계측하는 장비 – 원자현미경 – 가 필요하다.

장비 포트폴리오 확장

현재 파크시스템스 매출은 주로 결점을 탐색하는 NX-Wafer 장비에서 나오고 있다.

향후 원자현미경 기술을 바탕으로 EUV 마스크 결함을 고치는 NX-Mask 장비(전공정),
보다 넓은 영역을 빠르게 측정하는 NX-Hybrid WLI 장비(후공정/전공정) 등 장비가
본격적으로 공급되게 되면 큰 폭의 성장이 기대된다.

특히 NX-Hybrid WLI 장비의 경우 처리 속도가 크게 개선되어 전자현미경 대비 스캔 속도가 느리다는 단점이 보완되어 앞으로 다수의 검사 공정에 적용될 것으로 예상된다.

전자 현미경 대비 강점을 보유하고 있음에도 24.4월 기준 원자 현미경 시장은 6천억원,
전자 현미경 시장은 5조원 정도인 상황에서 처리 속도가 의미있게 개선된다면 최소한 전자현미경 시장과 대등한 수준의 시장으로 성장할 가능성이 높다.

원자현미경 시장 속 점유율 빼앗기 : 고성장 산업용 시장 장악

파크시스템스는 이용 편의성, 측정 대상을 훼손하지 않는 비접촉식 측정 방식의 기술적 우위로 인해 반도체용 시장에서 80% 안팎의 점유율을 갖고 있다.

반면, 브루커는 미국 내 연구용 원자현미경 시장에서 점유율이 높다.

현재는 산업용 시장이 전체의 30%, 연구용 시장이 전체의 70%로 이제 막 파크시스템스가 전체 원자 현미경 시장 점유율 1위를 차지했다.
하지만 산업용(반도체)은 이제 사용되기 시작하어 매년 30%의 고성장을 이뤄왔고 향후 약 25%의 성장이 기대되나,
연구용은 성숙 시장으로 경쟁도 치열하고, 시장 성장률이 약 5%로 기대되고 있다.
따라서 전체 시장을 기준으로 보면 기술 격차를 바탕으로 파크시스템스가 점유율을 높여나갈 것으로 예상된다.

또한, 산업용이 연구용보다 수익성이 더 높기 때문에 전체 점유율, 수익성 측면에서 파크시스템스가 지속적으로 시장 점유율을 경쟁자로부터 빼앗아올 것으로 기대된다.

이익률 개선

파크시스템스 재무지표를 보면 눈에 띄는 점들이 몇 가지 있다.
1. 15년 이후 지속적으로 고성장을 시현했으며(21, 23년 제외 매년 20% 이상)
2. 이러한 성장에 수익성이 좋은 산업용 매출 증가 기여도가 높았고,
3. 16~23년 동안 안정적으로 65% 내외의 매출 총이익률을 기록했고,
4. 영업이익률은 점진적으로 개선되어 20%를 초과하고 있으며,
5. ROE는 변동성이 있으나 상장 이후 평균 16%를 나타내고 있다.

P : 단가

원자 현미경은 다른 반도체 장비사와 달리 수요가 다변화되어 있어 가격 결정력이 높다.

이런 가격 결정력을 바탕으로 연구용 대비 지불용의가 더 높은 산업용 고객들에 대해 가격을 더 빨리 인상하고 있다.
특히 이런 가격 정책이 가능한 것은 산업용 원자현미경 시장에서 비접촉식 계측 기술을 독점적으로 보유하고 있는 파크시스템스 쪽에 협상력이 있기 때문이다.

아래 파크시스템스 8년 가격 상승률 평균에서도 볼 수 있듯이 연구용 가격 상승률은 내수 12.4%, 수출 10.94%인데, 산업용 가격 상승률은 내수 19.5%, 수출 9.24%이다.

Q : 판매량

앞서 살펴봤던 것처럼 적용되는 공정의 증가, 침투율의 증가는 판매량을 확대시킬 수밖에 없다.

C : 비용

고부가가치 장비 사업의 특성상 원재료비 비중이 높지 않다.

인력 채용이 지속적으로 증가하면서 급여 총액도 증가하는 추세이나,
매출액 대비 비중은 19년 이후 감소 추세이며, 1인당 매출액/영업이익은 증가 추세로,
비용을 효과적으로 통제하고 있다고 평가할 수 있다.

경제적 해자

경제적 해자 유무를 판단하는 방법에 대해서는 이 글을 참고하면 된다.

무형자산 : 기술적 해자

아래 계리사 블로그를 보면 파크시스템스가 반도체 분야 신규장비 개발을 위해 부단히 노력하고 있음을 알 수 있다.
‘파크시스템스’의 나노계측 원자현미경, 나노 단위 반도체 측정에 정교함을 더하다!

현재 반도체 분야 높은 점유율의 배경은 계측대상에 손상을 가하지 않는 비접촉식 계측 방식에 있는데, 사업보고서상의 뉘앙스를 보면, 경쟁사들이 ‘쫓아오지 못하고 있다’고 표현한 것으로 보아 특허로 보호되는 해자는 아니라고 추정할 수 있다.

다만, 파크시스템스는 축적된 노하우, 창의적 기법을 기반으로 한 R&D에 있어 다른 회사들에 비해 높은 기술력을 축적하고 있으며, 이러한 R&D 효율성은 회사가 독점적으로 보유하고 있는 무형자산으로 인식할 수 있다고 생각한다.

전환비용

전자 현미경은 별도의 시료 채취 과정을 거쳐야 하기 때문에 모든 제품을 계측하는 것이 불가능하며, 표본을 채취하여 조사할 수밖에 없다.

또한, 비접촉식 원자 현미경을 다른 원자 현미경 제조사가 근시일내에 모방할 수 없다면,
계측시 반도체 제품에 손상이 가는 것과 손상이 가지 않는 것은 생산 프로세스에 근본적인 차이를 발생시킨다.

HBM의 경우 수율 확보를 위해 전수조사 필요성이 높은데 계측시 표본을 채취해야 한다거나 반도체 제품에 손상이 간다면 그 방법은 적용할 수 없을 것이다.

따라서 한 번 파크시스템스의 비접촉식 원자현미경을 활용하여 반도체 생산프로세스가 확립되면 생산 프로세스의 전환비용이 높아지기 때문에 다른 제품을 사용하기 어렵다.

자본배치

나는 파크시스템스가 가장 잘 하고 있는 부분이 ‘R&D 투자’라고 생각한다.

고객의 수요로부터 로드맵을 도출하여 EUV 마스크 정비 장비, 백색광 간섭 현상을 활용하여 광범위한 영역을 보다 빠르게 탐색하는 장비 등 원천기술의 활용처를 최대한 확장하여,
산업용 원자 현미경 시장을 창출하고 있다.

또한 앞서 언급되었든 회사 내 기술적 노하우와 창의적 기법이 합쳐져 경쟁사 대비 기술 격차를 넓게 유지하고 있다.

그 결과 15년 상장 이후 평균 16%의 ROE, 30배 가까운 주가 상승을 이끌어낼 수 있었다.

투자 아이디어 : 아직도 싸다

주가가 30배 오른 차트를 보면 대다수는 너무 많이 올라서 못 사겠다고 할 것이다.
그런 사람들은 ‘현재 사업의 내용과 주어진 상황에 기반한 앞으로의 전망’에 더하여 과거에 주가가 어땠는가를 기준으로 현재 주가를 평가하려 한다.
(과거에 주가가 어땠는지에 더 비중을 두는 투자자를 ‘차티스트’, ‘트레이더’라고 한다)

최소한 가치투자자라면 이런 과거 지향적인 방식으로부터 자유로워져야 할 것이다.

원자 현미경 산업은 반도체 기술 발전 트렌드를 생각해보면 지금에 비해 몇 배 더 성장할 수밖에 없으며, 다변화된 고객사에게 효과적으로 가격 인상을 요구할 수 있었고 앞으로도 인상할 것이며, 자본을 효과적으로 지출하여 기술격차를 더욱 벌려나가고 있다.

이런 훌륭한 회사라면 지금의 멀티플은 과하지 않다고 생각된다.

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