ASIC 시장 확대에 반도체 IP 업체 부각
고속 인터페이스 IP 사업 강점…AI 전송속도↑
삼성파운드리 고객사 확보에 퀄리타스 실적 기대감 'UP'
삼성전자 CXL 생태계 구축에 PCIe 6.0과 호환성 확보
최근 글로벌 빅테크 기업들이 자체적인 인공지능(AI) 반도체 개발에 나서면서, 반도체에 들어가는 IP(Intellectual Property, 설계자산)를 개발하는 회사들의 주목도가 높아지고 있습니다. 
삼성전자 파운드리 사업부가 국내 반도체 IP 기업들과 협업하며 '턴키(일괄생산)' 경쟁력을 키우면서 '퀄리타스반도체'가 주목받고 있습니다. 특히 삼성전자가 차세대 메모리 생태계를 구축하는 과정에서 퀄리타스반도체의 기술력도 부각될 전망입니다.
◆ ASIC 시장 확대에 반도체 IP 업체 부각
최근 반도체 시장은 범용반도체에서 ASIC(주문형반도체)의 시대로 넘어가는 과도기입니다. 현재 AI 서버에는 엔비디아의 GPU(그래픽처리장치)가 주로 사용되지만, 자체적인 AI 반도체를 사용하는 업체들이 늘어나고 있습니다.
엔비디아의 GPU 기반 AI 반도체는 범용 성능이 뛰어나지만, ASIC 대비 전성비(소비전력 대비 성능)와 처리 속도가 떨어집니다. 최근에는 GPU의 조달도 어려워지면서, 글로벌 빅테크들 사이에서 자체 AI 반도체 개발에 나서고 있는 것입니다.
다만 AI 반도체를 직접 설계하려는 빅테크 기업들은 설계 경험이 비교적 부족하고, 내부에는 설계 인력이 부족합니다. 이에 AI 반도체의 설계는 AMD 등 팹리스(Fabless)에게 맡기고, 생산은 TSMC나 삼성전자 파운드리 사업부 등에 위탁합니다. 이 과정에서 퀄리타스반도체 등 IP 기업들은 팹리스의 AI 반도체 설계를 돕는 보조자 역할을 합니다.
실제 아마존과 인텔은 IP 기업 알칩(Alchip)에게 AI 반도체 설계 보조를 맡겼고, 메타는 글로벌유니칩(GUC)과 칩 설계를 위한 논의를 진행하고 있습니다. AI 반도체 회로의 상당 부분은 IP 업체와의 라이센싱 계약으로 이뤄지기 때문입니다.
◆ 고속 인터페이스 IP 사업 강점…AI 전송속도↑
2017년 설립된 퀄리타스반도체는 반도체 IP 전문 기업입니다. 퀄리타스반도체는 IP 중에서도 복수 장치 간의 방대한 데이터를 빠르게 전송하는 인터커넥트(Interconnect) IP에 강점을 갖고 있습니다.
퀄리타스반도체 관계자는 "AI 기능들은 수많은 데이터를 학습시키고 있다. 대량의 데이터를 CPU에서 내린 명령을 통해 GPU, HBM 등으로 전달해야 한다"며 "명령이 전달되는 속도가 느리다면, 연산이 빨라도 전체적인 속도는 느릴 수 있다"고 설명했습니다.
퀄리타스반도체는 AI 반도체 내부의 저속 병렬 데이터를 직렬화해 빠르게 전송하는 '서데스'(SERDES) 기술을 보유하고 있습니다. 이 기술을 바탕으로 퀄리타스반도체는 'PCIe', 'UCIe', 'MIPI'와 같은 인터페이스 IP를 확보했습니다. 주로 CPU(중앙처리장치)와 GPU에는 'PCIe', 시스템온칩(SoC)에는 'UCIe'이 활용됩니다.
퀄리타스반도체의 자산 중 'PCIe'은 AI 시대가 다가오면서 가장 부각받고 있는 인터페이스 IP입니다. PCIe 4.0은 16GT/s(초당 기가 전송, GigaTransfers per second)이 가능하며, 다음 세대인 PCIe 5.0은 전송속도가 두 배로 올라갑니다.
일반 소비자용 PC와 주변기기에는 PCIe 4.0이 사용되고, 2022년말 출시된 인텔의 AI 반도체 사파이어 래피즈는 PCIe 5.0을 탑재했습니다. 퀄리타스반도체는 차세대 인터페이스 IP인 PCIe 6.0까지 개발을 마쳤습니다. PCIe 6.0는 PCIe 5.0보다도 전송속도가 두 배 빠릅니다.
퀄리타스반도체 관계자는 "AI가 개화하면서, 인터페이스도 비싼 IP로 대체되고 있다"며 "PCIe 4.0은 오래된 기술이며, PCIe 5.0, 6.0의 전송 속도 중요성이 올라가고 있다"고 말했습니다.
◆ 삼성파운드리 고객사 확보에 퀄리타스 실적 기대감 'UP'
퀄리타스반도체는 2019년부터 삼성전자 파운드리 사업부의 IP 생태계인 'SAFE IP' 파트너사로서 협업하고 있습니다. 이에 따라 퀄리타스반도체의 고객사도 대부분 삼성전자 파운드리 사업부를 통해 확보됩니다.
삼성전자 파운드리 사업부 고객사들이 생산을 맡길 칩을 설계할 때, 퀄리타스반도체는 필요한 IP를 제공합니다. 이 과정에서 IP 판매로 라이센스를 수취하고, 이후 칩이 완성된 뒤 판매량에 따라 로열티도 받게 됩니다.
최근에 퀄리타스반도체의 실적 성장 기회가 찾아왔습니다. 삼성전자가 '턴키' 경쟁력을 앞세워 파운드리 고객사들을 확보하고 있기 때문입니다. 반도체 개발 수요가 있는 고객사들을 대상으로 반도체 칩 설계와 생산, 첨단 패키징 등 공정을 일괄 처리할 수 있다는 장점을 내세우며, 지난 달에는 일본의 AI 스타트업인 프리퍼드네트웍스(PFN)의 AI 반도체 생산도 수주했습니다.
퀄리타스반도체는 삼성전자 파운드리 사업부가 수주하는 전체 물량보다는 확보한 고객사의 수에 영향을 더 많이 받습니다. 현재는 AI 반도체 개발 초기단계라 로열티보다는 라이센스 위주의 매출 구성을 갖고 있습니다.
퀄리타스반도체 관계자는 "고객사의 커스터마이징 요청 정도에 따라 매출 인식 시기가 다르다. 고객사의 요청에 따라 개발 중간에 내용이 바뀔 수도 있다. 이 경우 딜레가 발생한다"며 "범용으로 만들어 둔 IP라면 계약과 동시에 라이선스 인식이 가능하다. 일부 커스터마이징이 필요할 경우 3~6개월이 소요된다. 특정 부분에 특화된 IP일 경우 1년~1년 6개월도 소요된다"고 전했습니다.
◆ 삼성전자 CXL 생태계 구축에 PCIe 6.0과 호환성 확보
최근 삼성전자가 컴퓨트 익스프레스 링크(CXL) 기술 개발에 나서면서, 퀄리타스반도체가 주목받고 있습니다. CXL은 CPU와 GPU, 메모리반도체를 연결해 데이터를 처리하는 과정에서 생기는 병목 현상을 줄이는 기술입니다.
AI의 발달로 CPU와 GPU가 처리해야 하는 데이터가 빠르게 늘어나고 있습니다. 그러나 메모리반도체에는 용량의 한계가 있어 데이터 병목 현상이 나타납니다. 이를 해결하기 위해 D램을 적층해 용량을 늘림으로써 처리 속도를 높인 것인 HBM(고대역폭메모리)라면, CXL는 CPU와 GPU, 메모리반도체 간의 연결 경로를 간소화해 데이터 처리를 최적화하는 방식입니다.
현재 삼성전자는 CXL 시장을 선점하기 위해 소프트웨어, 서버, 칩셋 등 다양한 파트너들에게 생태계 참여를 촉구하고 있습니다. 이 과정에서 퀄리타스반도체의 PCIe이 주목받고 있습니다. CXL가 PCIe을 기반으로 CPU와 GPU, 메모리반도체를 연결하기 때문입니다. 퀄리타스반도체는 차세대 인터페이스 IP인 PCIe 6.0까지 개발을 마친 상황인데, PCIe 6.0은 CXL과의 호환성을 확보한 상황입니다.
퀄리타스반도체는 "PCIe는 범용인데도 고속인 인터페이스라 활용도가 높다. 속도가 빠른 PCIe를 CXL에 그대로 적용하기로 논의되면서 당사가 연관된다"며 "다만 당장 CXL이 본격 개화될 시점은 아니라고 생각한다"고 전했습니다.
다음은 퀄리타스반도체 NDR에서 진행된 질의응답.
퀄리타스반도체의 피어그룹(Peer Group)은.
A. 가장 유사한 기업으로는 2011년 설립된 M31(대만)이 있다. M31은 TSMC의 로컬 벤더로 당사와 같은 인터페이스 IP 사업을 영위하고 있다. M31은 현재 사업이 안정화 된 상태이며, AI와 관련된 수혜로 고평가 받고 있다. 향후, 당사의 사업이 안정화 되었을 때 비슷한 구조일 것으로 생각한다.시높시스(Synopsys)와 같은 글로벌 IP 기업과 경쟁 시 강점이 있는지.
A. 시높시스도 당사의 사업 영역 내의 PCIe IP를 보유하고 있다. 다만, 시높시스의 IP는 업계 내에서 매우 고가에 포지셔닝하는 탑티어 업체이다. 당사는 상대적으로 저렴하게 IP를 제공하면서 고객 확보가 가능하다.향후 인력 충원 계획은.
A. 2024년 내 약 180여명까지 충원할 계획이다. 현재 160명 후반대이다. 약 180여명의 충원 계획에는 UCIe(칩렛) 관련 인력 채용은 포함되지 않은 것이다. UCIe 사업 확장에 대한 깊은 고민을 하고 있으며, 추가 인력 채용이 있을 수 있다.국내 IP 업체들의 분기별 실적을 보면 변동성이 심한 경우가 있는데.
A. 분기별 실적의 변동성이 큰 것은 IP 업계에서는 일반적인 것이다. 당사 또한, 산출물(IP 회로 도면)이 고객사에게 전달될 때 라이선스로 매출이 인식된다. 계약이 특정 분기에 집중될 수 있는 구조이다.로열티 매출보다 라이선스 매출 비중이 높은 이유는.
A. 일반적으로 소프트 매크로 IP가 로열티 매출이 높다. 하드 매크로 IP(물리적 레이아웃)를 가진 당사는 현재 전략적으로 라이선스 매출에 집중하고 있다.PCIe 5.0, 6.0의 전개 속도나 변경 사항은.
A. PCIe 6.0을 논의하는 고객도 있다. 현재는 PCIe 5.0이 6.0보다 메인이며, 상위 버전인 6.0이 하위 버전인 5.0을 호환한다. 6.0이 하위 버전을 호환하기 때문에, 5.0이 필요한 고객들에게도 마케팅 진행 중이다.계약 후 매출 인식 시점, 리드타임은.
A. 고객사의 커스터마이징 요청 정도에 따라 다르다. 고객사의 요청에 따라 개발 중간에 내용이 바뀔 수도 있다. 이 경우 딜레가 발생한다. 범용으로 만들어 둔 IP라면 계약과 동시에 바로 인식 가능하다. 일부 커스터마이징이 필요할 경우 3~6개월이 소요된다. 특정 부분에 특화된 IP일 경우 1년~1년 6개월도 소요된다.경쟁업체들 대비 연구 개발 인력이 많은 편인지.
A. 국내 경쟁업체들 중에는 당사가 연구 개발 인력이 가장 많다. 그만큼 다양한 포트폴리오를 구축하고자 한다. 해외 업체들 중에는 알파웨이브(캐나다, 하이엔드 IP)의 모습으로 발전해 나가고자 한다.당사의 인터페이스IP를 AI와 어떻게 연관 지을 수 있는지.
A. AI 기능들은 수많은 데이터를 학습시키고 있다. 대량의 데이터를 CPU에서 내린 명령을 통해 GPU, HBM 등으로 전달해야 한다. 명령이 전달되는 속도가 느리다면, 연산이 빨라도 전체적인 속도는 느릴 수 있다. AI 이전에는 속도 스펙이 디스플레이에 최적화되어 있었다. AI가 개화하면서, 인터페이스도 비싼 IP로 대체되고 있다. PCIe 4.0은 오래된 기술이며, PCIe 5.0, 6.0의 전송 속도 중요성이 올라가고 있다.CXL과 관련된 내용이 있는지.
A. PCIe는 범용인데도 고속인 인터페이스라 활용도가 높다. 응용처가 확장되는 측면에서 CXL을 이야기 했다. 속도가 빠른 PCIe를 CXL에 그대로 적용하기로 논의되면서 당사가 연관된다. 당장 CXL이 본격 개화될 시점은 아니라고 생각한다.현재 보유한 칩렛 IP가 있는지.
A. 현재 개발 중인 상황이다. 정부 과제에 맞춰서 5나노 공정으로 개발하고 있다. 정부 과제를 제외하고도 해당 사업을 확장하는 것이 맞는지 고민하는 단계이다. 사업 확장은 곧 인력이 더 필요하다는 뜻이기 때문이다. 올해, UCIe 팀을 따로 발족할 계획이다.백청운 더인베스트 기자 cccwww07@theinvest.co.kr
