원자 현미경 글로벌 1위, 파크시스템스

4차 산업의 눈

오늘은 '원자 현미경' 세계 1위 기업인 "파크시스템스"에 대해 이야기해 보도록 하겠습니다. 

오늘도 사업보고서를 중심으로 관련 내용에 대해 알아보고 기술과 특허 및 주담통화로 마무리 짓도록 하겠습니다.

1. 개요

당사는 첨단 나노계측장비인 원자현미경(Atomic Force Microscope)을 개발, 생산하여 전 세계에 판매하는 기술벤처기업입니다.(global Market Share 1위) 당사의 수익 모델은 모두 원자현미경으로 현재 연구용 원자현미경과 산업용 원자현미경을 판매하고 있습니다. 여기서 원자현미경은 원자간력, 즉, 원자 간의 힘을 이용하는 현미경을 의미합니다. 일반적으로 현미경이라 함은 시각적인 부분을 극대화하여 작은 것을 보는 것을 의미합니다. 일반적으로 1세대 현미경인 광학 현미경(독일주도)이나 2세대 현미경인 전자 현미경(SEM)이 이 범주에 포함됩니다. 현재, SEM은 진공 상태에서만 사용할 수 있고, 전기가 통하지 않는 부도체 물질을 측정하기 위해선 별도의 금속 코팅 공정을 거쳐야 하는 까다로운 조건을 동반하게 됩니다. 하지만 원자현미경은 시각적인 것이 아닌 촉각적인 부분을 극대화하는 것으로 특정 조건 없이 도체와 부도체 모두 사용 가능하다는 장점을 가지고 있습니다. 탐침(프로브)을 이용하여 표면을  훑으면서 나오는 반응을 통한 3차원 구조물의 포면을 보기도 할 뿐만 아니라 부드럽다, 딱딱하다, 끈적거린다 등의 물리적 성질, 전기적 성질, 자기적 성질 등의 사실상 나노미터 단위의 대부분의 물리적 현상을 볼 수 있습니다. 여기서 이러한 탐칩을 이용한 현미경을 '주사탐침현미경'이라 하고 이 주사탐침현미경의 대부분인 90% 이상이 원자현미경 AFM입니다. 일반적으로 탐침에 실리콘 프로브(Probe)를 사용합니다.

 원자현미경은 원자 또는 분자 수준의 분해능을 갖는 나노계측장비로서 미세한 구조물의 형상 측정과 특성 분석에 널리 활용되고 있으며 나노기술 발전에 큰 기여를 해왔습니다. 최고 수천 배의 배율을 갖는 광학현미경과 최고 수십만 배 배율의 전자현미경(SEM)에 비해 원자현미경의 배율은 최고 수천만 배에 달하며, 특히, 수직방향의 분해능이 좋아 원자 지름의 수십 분의 일, 0.01nm 까지도 측정 가능합니다. 더욱이 나노미터 수준에서 물체를 조작할 수 있고 나노리소그래피(반도체)에도 응용이 가능하여 앞으로 nano-manufacturing 장비로도 활용될 수 있습니다.(대만의 T사에 EUV 마스크 repair 장비 납품 중)

* 분해능 : 접근한 두 점이나 선을 분별하는 능력을 말하며 분리능이라고도 합니다. 망원경에서는 대물렌즈의 크기가 유한하므로 점이나 선의 상이 흐려져 퍼진 게 됩니다.

당사는 가장 오랫동안 원자현미경 기술을 개발해 왔고, 오직 원자현미경 한 품목에만 집중해 왔습니다. 지난 30년간의 기술적 Know-how와 창의적인 기법을 기반으로 꾸준히 원자현미경 기술을 개발하여 경쟁사와의 기술적 격차와 제품의 성능 격차가 상당히 벌어진 상태입니다. 당사가 15여 년 전 시작한 비접촉식 모드는 아직도 다른 경쟁사들이 쫓아오지 못하고 있으며, 당사가 개발한 유연힌지 가이드 스캔 시스템은 경쟁사들이 모방하려 노력하고 있으나, 정확도와 정밀도에서 큰 차이를 보이고 있습니다. 특히, 당사가 최근 출시한 SmartScan은 아무도 생각하지 못했던, 측정 자동화 기술로 고객사들의 찬사를 받고 있습니다.

 이러한 당사의 우수성은 산업용 시장뿐 아니라 연구용 시장에서도 high-end 고객들을 중점적으로 공략하여 reference site로 만들고 이런 reference site들을 지속적으로 증대시킬 계획입니다. 한편, 아직 충분히 개발되지 않은 바이오 연구용 제품에서는 경쟁사들이 보유하지 않은 독자적인 SICM기술을 활용하여, 응용 분야를 확대해 간다면 언젠가는 killer application이 등장하여 새로운 시장이 열릴 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

* reference site : 잠재 고객을 설득하기 위한 자사의 제품이나 서비스를 도입하여 운용하는 기업의 사례 및 성과를 확인할 수 있는 현장을 이야기합니다.

*SICM : 나노 피펫과 샘플이 들어 있는 전해질 용액의 이온 흐름으로 샘플 표면의 형태나 전류의 흐름을 측정하는 현미경입니다.

*피펫 : 일정한 부피의 액체를 정확히 옮기는 데 사용되는 유리관으로 상단에서 시약을 빨아올립니다.(스포일러와 비슷한 개념이라 생각하면 이해가 쉬울 겁니다.)

           

크게 연구용 장비와 산업용 장비로 구분되며 산업용 장비는 다시 생산 공정용과 분석용으로 구분됩니다.

연구용 장비의 단가는 1억 ~ 10억 원으로 제품생산 소요기간인 리드타임은 3개월이며, 산업용 장비의 단가는 18억 ~ 30억(NX-Mask)으로 리드타임은 6개월입니다.  ASP(평균단가)는 15억에서 30억 정도입니다.

1) 연구용 장비

 연구용 장비로는 고가대의 NX-Series 모델과  중저가대의 XE-Series 모델이 있습니다. NX-Series의 경우 시료의 크기에 따라 NX 10과 NX 20이 있습니다. NX-Series는 당사의 최신 기술이 적용된 고기능, 고사양 제품으로 제품의 성능이 탁월한 뿐 아니라 사용의 편의성이 매우 우수합니다. XE-Series는 시료의 크기에 따라 XE7과 XE15가 있습니다. XE-Series는 저렴한 가격에도 당사의 고유 장점인 비접촉 모드가 구현되고, 유연힌지 가이드 스캐너가 적용되어 타사 대비 측정의 정확도가 높습니다. 연구용 장비는 시료의 형상을 이미지 하는 것 외에 다양한 물성을 측정하고 분석하는 옵션이 중요합니다. NX 20과 NX-Hivac은 반도체를 비롯한 전자소자의 품질을 컨트롤하는 FA/QA 분석실에서 사용되고 있습니다. 특히 NX-Hivac은 현재 시판되는 유일한 High Vacuum 원자현미경으로 반도체 디바이스의 절단면과 같이 공기 중의 산소나 수분에 의해 시료 표면이 변환되는 경우 반드시 필요한 장비입니다.

'파크시스템스'의 연구용 제품 라인 1

'파크시스템스'의 연구용 제품 라인 2

2) 산업용 장비

 산업용 장비에는 생산 공정용 장비와 분석용 장비가 있습니다. 하드디스크 헤드 생산 공정에 사용되는 NX-PTR과 웨이퍼 생산 공정에 사용되는 NX-Wafer는 full-time(주 7일, 일 24시간) 가동되는 자동화 장비입니다. 당사의 NX-Wafer 장비는 반도체 생산 공정의 모니터링 장비로 다양한 반도체 고객사들로 부터 호평을 받고 있습니다. NX-3DM도 생산 공정용 장비이며, CD(Critical Dimension, 선폭 측정) 계측, SWR(side wall roughness) 측정 등에 사용됩니다.

당사의 NX-Wafer 장비는 반도체 생산공정의 모니터링 장비로써 다양한 반도체 고객사들로 부터 호평을 받으며 판매되고 있습니다. 분석용 장비로 NX-HDM은 하드디스크 미디어, 사파이어 웨이퍼 등의 거칠기(roughness) 측정과 자동 결함 분석(ADR:Automatic Defect Review)에 주로 사용됩니다. 또한, 당사의 첫 디스플레이 장비인 NX-TSH는 300mm 이상의 대면적 측정도 가능한 장비로서, 향후 디스플레이 산업에서의 활용이 확대될 것으로 예상됩니다.

2020년 2월에는 IMEC와 2차 JDP(Join Development Project)를 체결하여 향후 3년간 반도체 분야에서 다양한 과제를 AFM, 원자현미경 기술을 통해 해결하는데 초점을 맞추고 있습니다.

 *IMEC는 벨기에 루벤에 본부를 둔 나노전자 및 디지털 기술 분야에서 활동하는 국제 연구 개발 조직을 말합니다. 90개국 이상의 약 4,000명의 연구원을 고용하고 있습니다. 반도체 공정을 위한 12,000 평방미터의 클린룸을 포함한 전 세계에 연구 개발 전용 시설을 보유하고 있습니다.

2021년에는 WLI(백색광 간섭계)와 AFM, 원자현미경의 장점을 상호 결합해, 하나의 장비로 통합한 세계 최초의 하이브리드 설루션인 NX-Hybrid WLI를 공식 론칭하였으며, WLI 기술을 이용해 넓은 범위를 빠르게 측정하고, AFM으로 정밀한 측정이 가능하게 되어 AFM의 애플리케이션 확장을 기대하고 있습니다.

2022년 EUV 마스크의 결함 측정 및 제거, 제거 후 검증까지 모든 과정을 하나의 설루션으로 제공하는 NX-Mask를 출시하였습니다. 해당 장비는 EUV 공정에서의 생산원가를 절감하고, 디바이스 수율을 높일 수 있는 장비로 많은 기대를 받고 있습니다. 이 장비는 현재 대만의 T사의 요청으로 제작하여 납품하고 있습니다.

'파크시스템스'의 산업용 제품 라인 1

3) 바이오 연구용 장비

NX-12는 역 광학 현미경(IOM: Inverted Optical Microscope)과 결합하여 사용되는 바이오 연구용 장비입니다. 액체 안에 있는 생체 시료를 역 광학 현미경( IOM)과 원자현미경(AFM)으로 측정하는 것과 더불어, 당사 고유의 기능인 SICM(Scanning Ion Condustance Microscope)을 사용하여 live cell 이미지는 물론 nano-scales patch clamping(나노 단위의 고정)이 가능하여 앞으로 많은 application 개발 가능성을 가진 제품입니다.

3. 특허 현황

파크시스템스 특허 현황(22년 3분기 보고서)

관련 특허에 대한 세부내용은 KIPRIS 특허 정보 검색서비스(http://www.kipris.or.kr/khome/main.jsp)에서 확인할 수 있습니다.

파크시스템 최신 특허 1

파크 시스템 최신특허 2

위의 사업보고서에 기재되지 않은 파크시스템스의 최신 특허 중 [13]의 특징은 원자현미경(AFM)의 활용성을 높이기 위해선 다양한 시료의 탐침(Hard  & Soft Defect)을 위한 다양한 프로브가 필요하게 됩니다. 탐침 상황에 맞는 프로브 교체에 대한 자동화 시스템에 대한 특허라 할 수 있습니다.

4. 주요 임원 현황

23.02.15 종가 기준 시총은 9,546억이고, 발행 주식수는 6,947,859주입니다. 최대주주 박상일 대표의 지분율은 32.5%이며, 나머지 주요 임원 6인 포함 지분은 32.94%, KB자산운용사 6.31%, 연기금 5.03%, 자사주 0.43%, 자사주 신탁 0.22%, 파크시스템스 우리 사주 0.22%로 구성되어 있습니다.

특히, 최대주주 박상일 대표는 스탠퍼드(Stanford) 대학 박사과정에서 원자현미경(AFM을 개발한 실험실에서 연구를 하였습니다. 박사 학위 후 실리콘 벨리에서 AFM(원자현미경)을 상용화 한 회사를 창업하게 됩니다. 9년 후 회사를 매각하였습니다. 그전의 AFM은 연구용에 획일화되어 있던 것에 착안하여 산업용으로 확장을 목표를 가지고 한국에서 두 번째 창업을 한 것이 '파크시스템스(Park-systems)'입니다.

5. 매출 및 손익 구조(22년 기말 기준)

파크시스템스 매출액 또는 손익구조 관련 공시

6. 산업 동향 및 투자 관점

 - 현재, 21년 하반기부터 시작된 반도체 다운 사이클의 영향에도 동사의 원자현미경(AFM)의 수요는 가파르게 상승 중에 있습니다. 특히, 최근 칩의 미세화의 발전 속도가 한계점에 봉착했고, 칩의 미세화는 동사의 원자현미경의 수요 확대에 큰 수혜가 예상됩니다. 사실상, 기존의 광학현미경이나 전자 현미경으로는 보는 것만으로도 미세화된 반도체 패턴 등과 물성에 영향을 줄 수 있기에, 원자현미경은 반도체의 미세화에 그 쓰임새가 필수적인 것으로 생각됩니다. 따라서 당사의 뛰어난 기술력을 기반으로 한 제품들은 글로벌 파운드리 탑(TOP) 칩메이커들의  니즈(Needs)와 수요를 충족할 것으로 생각됩니다. 전공정에선 EUV 마스크 Repair 장비인 NX-Mask를 대만의 TSMC에 22년 하반기부터 납품을 시작하였고, 후공정인 패키징(Packging) 공정에서도 최신 기술인 하이브리드 본딩(Hybrid bonding)등의 high-end 패키징에서도 수요가 확대될 것으로 기대됩니다. 22년 기말 기준,  원자현미경(AFM)의 반도체 관련 매출 비중은 50~60%입니다. 수년 전 처음 반도체에 도입된 이후 꾸준하게 비중이 상승하여 앞으로 반도체에서의 쓰임새가 더욱 확대될 것으로 보입니다.

동사의 원자 현미경(AFM)은 NASA, imac과 같은 세계적인 연구소와 코카콜라, 애플, 롤렉스 등의 글로벌 기업들의 R&D센터에 적극 사용되고 있습니다. 특히, 정교한 작업이 필요한 산업 전반에 활용이 가능하여 반도체, 디스플레이 부분에서 수요가 꾸준히 확대되고 있습니다. 2015년 상장 후 연평균(CAGR) 30% 이상 고 성장을 하고 있습니다. 특히, 최근 부각되고 있는 산업용 원자현미경(AFM)의 경우 연구용에 비해 10~15배 높게 단가가 책정되어, 마진율(OPM)이 매우 좋습니다. 아직, 글로벌 시장규모는 4,500억 정도의 크지 않은 시장이지만, 반도체와 디스플레이를 중심으로 한 산업용 원자현미경(AFM)의 수요가 빠르게 증가하고 있어, 전체적인 시장의 규모가 급격히 성장할 것으로 생각됩니다. 현재, 동사의 글로벌 원자현미경(AFM) 시장의 점유율은 30% 이상이 될 것으로 예상되며, 점유율 1위 업체입니다. 

 2025년 과천 신사옥 이전 시,  CAPA(생산시설)는 두 배로 증가할 것으로 예상되며, 조립 공정 20%를 제외한, 제품 제조 80%는 외주를 주고 있습니다. 산업용 원자현미경(AFM)의 산업 침투율은 약 5% 수준으로 이제 시작 단계입니다. 아직, 원자현미경(AFM) 산업의 규모와 범위는 명확하지 않습니다. 하지만 4차 산업의 영향으로 반도체와 디스플레이를 중심으로 각종 첨단 산업에 널리 쓰일 수 있는 확장성이 큰 분야라 할 수 있습니다. 원자현미경의 특성상 소규모 납품 구조입니다.

동사의 Park NX-Mask는 EUV용 포토 마스크 Repair장비로 Soft Defect Type 장비로,  ZEISS의 마스크 Repair 장비는 Hard Defect Type으로 사용처가 구분됩니다. (여기서 ZEISS(칼 자이스)는 EUV포토마스크, 현미경 및 정밀 측정등의 사업을 영위하는 광학 및 광전자 분야를 선도하는 175년 역사의 독일 기업입니다.) 또한, 동사의 비접촉식 모드는 접촉이 필요 없어 살아있는 생물을 측정하기 적합하기에 바이오산업에 유용하게 사용됩니다.  경쟁사 '브루커'의 경우 바이오 엑스레이 장비에 특화되어 있으며, 원자현미경은 원통형 튜브 스캐너 타입으로 3D 이미지 구현이 불가능하여 동사와 기술적 차이가 큽니다. 연구용 장비에서 브루커가 앞서는 이유는 업력의 차이로 동사는 기술적 우위를 바탕으로 점유율을 좁혀 나갈 수 있을 것으로 예상됩니다. 브루커의 기술은 동사의 구형 버전으로 봐도 무방합니다.

현재, 삼성전자 향 매출은 2020년부터 발생되기 시작하였습니다. 현재, 글로벌 메이저 칩메이커 반도체 기업들의 95% 이상은 파크시스템스의 장비를 사용하고 있습니다. 업황에 대한 민감도가 낮아 출렁임이 적은 것 또한 장점이라 할 수 있습니다.

7. 주담 통화(홍 oo주임)

1. 박상일 대표님의 자제분들이나 특수 관계인들이 기업의 경영에 참여하지 않고 있는 것이 타 기업과 비교하여 고무적으로 보입니다. 이에 대해 앞으로의 변동 사항이나 대표님의 경영에 대한 생각을 알 수 있을까요?

 - 특수 관계인이 경영에 참여하는 일은 없을 것 같고, 대표님께서 아직 계속 일을 하실 것 같습니다.

2. 23년 매출 전망치나 목표치, Maket Share는 어느 정도로 예상하고 계시는가요? 

 -  AFM이 이제 막 개화하는 시점에서 정확하게 말씀드리기는 어렵지만 매출 전망치는 보수적으로 20~30% 정도는 성장할 것으로 Market Share는 AFM 1위 수성을 할 것으로 생각합니다.

3. 아직 AFM의 산업에서의 활용성이 무궁무진하다고 생각됩니다. 앞으로, 어느 산업에서의 확장성이 기대하고 계시는가요? 혹시 관련 기업들의 오퍼를 받은 것이 있나요?

 - 반도체 기업들에 대부분 제품이 나가고 있고 아실만한 글로벌 반도체에 납품이 되고 있다고 아시면 될 것 같습니다.

4. 반도체 패키징에서 하이브리드 본딩에 사용되는 장비 품명과 기능이 있는 것인지 간단한 설명 부탁드립니다.

 - NX-Wafer, NX- Hybrid WLI라는 장비가 주로 사용되고 있습니다. NX- Hybrid WLI에서 WLI라는 것은 빛으로 넓은 범위를 빠르게 찍어내는 기술이고 저의 AFM은 정밀하게 3차원적인 측정하는 것이 장점입니다. 이 두 가지를 합쳐놓은 장비를 NX- Hybrid WLI라고 생각하시면 될 것 같습니다. NX-Wafer는 제일 많이 납품되는 AFM장비이고 전공정과 후공정 모두 납품되고 있습니다. 앞에서 말한 바와 같이 정밀한 3차원적인 측정을 하는 것이 장점인 장비입니다.

5. Smart Display와  AR(증강현실, 메타버스, Augmented Reality)에 활용할 수 있는 대면적 장비를 22년 출시한 것으로 알고 있습니다 관련 장비의 품명과 기능에 대해 간단한 설명 부탁드립니다.

 - NX-TSH라고 해서 대면적 샘플  디스플레이 측정을 위한 장비이고 이제 막 시작하는 단계로 디스플레이 쪽에서도 이제 원자현미경이 필요한 단계가 도래한 것으로 보입니다.

5-1. 그렇다면, NX-TSH관련 납품처는 LG디스플레이나 삼성 디스플레이가 되겠네요?

 - 네, 그렇습니다.

6. 2025년 과천 신사옥 이전으로 인한 케파(CAPA)가 두 배 가량 증가 될 것으로 알려졌는데, 그만큼의 수요가 예상되기에 진행되고 있다고 생각됩니다. 관련 자금은 따로 투자를 받아 진행하는 것인지요? 

  - 네, 맞습니다. 현재도 공장 가동률이 90% 내외로 거의 풀로 가동되고 있는 실정이라 증설의 필요성이 있는 상황입니다. 관련 자금은 20년에 발행한 전환사채 200억 원과 나머진 영업이익으로 충당해야 할 것으로 생각됩니다.

6-1. 신사옥 이전 관련 총사업비는 어느 정도 예상하시나요?

 - 700억 원에서 800억 원 예상하고 있습니다.

8. 마무리

최근 우리는 4차 산업의 문턱에 있습니다. AFM은 반도체, 디스플레이, 바이오 등의 주요 "4차 산업의 눈"으로 미래의 성장이 답보되었다고 생각합니다. 아직 AFM의 활용성이 산업 전반에 확대되기 전이어서 아직 산업의 규모가 크지 않지만 매 년 급성장할 것으로 예상됩니다. 반도체의 미세화에 따른 NX-Wafer, NX-mask, NX-IR, NX- Hybrid WLI 장비의 활용의 확대가 예상되며, 디스플레이 관련해서도 Smart Display와  AR(증강현실, 메타버스, Augmented Reality)에 활용할 수 있는 대면적 장비인 NX-TSH를 출시하였습니다. 위와 같은 장비 고객사들과의 소통을 통한 신규 장비 개발 및 관련 장비의 업그레이드를 꾸준히 진행될 것입니다. 개인적으로 최근 급상승한 주가로 많이 싸다고 생각되진 않지만, 조정을 받을 때마다 조금씩 모아갈 생각입니다.

오늘의 이야기는 여기까지입니다. 혹시라도 저의 부족한 부분이나  잘못 알고 있는 부분들이 있다면 댓글로 이야기해 주신다면 저의 성장에 도움이 될 듯합니다.

여러분의 성투를 기원합니다.