온디바이스 AI가 다시 주목받는 이유

2023년과 2024년 사이 시장에서 온디바이스 AI 이야기가 한 차례 크게 나왔다가 잠잠해진 적이 있습니다. 당시에는 스마트폰, 노트북, 자동차, 로봇 같은 기기 안에서 AI를 직접 구동한다는 개념이 부각됐지만, 실제 제품과 생태계가 충분히 준비되지는 않았습니다.

그런데 최근 AI PC와 엣지 AI 흐름이 다시 부각되면서 이 주제가 다시 시장 전면으로 올라오고 있습니다. 온디바이스 AI는 말 그대로 사람이 직접 사용하는 기기 안에서 작동하는 AI를 뜻합니다. 기존에는 데이터센터나 고성능 PC에서 처리하던 AI 연산을 스마트폰, 노트북, 자동차, 산업용 로봇 같은 실제 사용 기기에서 직접 처리하려는 흐름입니다.

투자 관점에서 중요한 것은 단순히 AI PC 완제품이 많이 팔릴지 여부가 아닙니다. 더 중요한 질문은 AI 연산이 데이터센터 밖으로 내려올 때 어떤 병목이 생기고, 그 병목을 해결하는 기업이 어디에 있느냐입니다.

핵심 병목은 전력, 발열, 메모리, 통신

AI칩을 단순화하면 연산을 담당하는 코어와 데이터를 빠르게 공급하는 메모리의 결합이라고 볼 수 있습니다. 데이터센터용 AI 가속기에서는 HBM이 중요한 이유가 여기에 있습니다. AI는 막대한 데이터를 읽고 쓰기 때문에 메모리 대역폭이 성능의 핵심 병목으로 작용합니다.

하지만 온디바이스 AI에서는 데이터센터처럼 전력과 냉각 여유가 충분하지 않습니다. 스마트폰과 노트북은 배터리와 발열 한계가 있고, 자동차와 로봇 역시 공간, 전력, 안정성 제약을 받습니다. 결국 온디바이스 AI에서는 단순한 연산 성능보다 전력당 성능, 발열 제어, 저전력 메모리, 통신 효율이 함께 중요해집니다.

이 지점에서 ARM 기반 설계와 RISC 계열 저전력 아키텍처가 부각됩니다. 물론 현대 반도체의 전력 효율은 CISC냐 RISC냐만으로 결정되지 않습니다. 미세공정, 전력관리 기술, 칩렛 구조, 소프트웨어 최적화가 모두 영향을 줍니다. 다만 AI PC와 엣지 AI처럼 제한된 전력 안에서 AI를 구동해야 하는 환경에서는 저전력 설계가 핵심 경쟁력이 됩니다.

투자 관점에서 볼 국내 섹터

온디바이스 AI와 엣지 AI를 투자 관점에서 보면 크게 일곱 가지 섹터로 나눌 수 있습니다. 저전력 AI 반도체, 메모리, 패키징과 테스트, 전력관리, 열관리, 센서, 통신 및 엣지 인프라입니다.

섹터	핵심 포인트	관련 국내 상장사
저전력 AI 반도체·NPU·SoC	AI 연산을 기기 내부에서 처리하기 위한 저전력 칩	삼성전자, 텔레칩스, 어보브반도체, 오픈엣지테크놀로지, 칩스앤미디어, 가온칩스
저전력 메모리	LPDDR, NAND, SSD 탑재량 증가	SK하이닉스, 삼성전자, 제주반도체
패키징·기판·테스트	고성능 저전력 칩 개발 증가에 따른 후공정 수요	삼성전기, 대덕전자, 심텍, 해성디에스, 리노공업, ISC
전력관리·전력부품	전력 변환 효율, 전압 제어, 전원 안정화	LX세미콘, 동운아나텍, 삼성전기, 아모텍, 삼화콘덴서, 솔루엠
열관리·소재	노트북, 스마트폰, 전장, 로봇의 발열 제어	이녹스첨단소재, 조광페인트, 아모텍, 솔루엠
센서·카메라·비전 AI	현실 데이터를 AI가 인식할 수 있게 만드는 입력 장치	LG이노텍, 엠씨넥스, 퓨런티어, 넥스트칩, 픽셀플러스
통신·AI-RAN·광통신	디바이스, 엣지 서버, 데이터센터를 잇는 인프라	쏠리드, RFHIC, 케이엠더블유, 오이솔루션, 자람테크놀로지, 서진시스템

1. 저전력 AI 반도체와 NPU

가장 직접적인 섹터는 저전력 AI 반도체입니다. AI PC와 엣지 AI에서는 CPU, GPU, NPU가 통합된 SoC가 중요해집니다. 단순히 연산 성능이 높은 칩보다 제한된 전력 안에서 얼마나 효율적으로 AI 추론을 처리하느냐가 핵심입니다.

국내에서는 삼성전자가 메모리, 시스템LSI, 파운드리, 모바일 AP까지 연결되는 포트폴리오를 갖고 있습니다. 텔레칩스는 차량용 인포테인먼트 SoC와 차량용 반도체에 강점이 있어 자동차와 로봇의 엣지 AI 흐름과 연결될 수 있습니다. 어보브반도체는 MCU 기반의 소형 엣지 기기와 AI 가전 방향성을 볼 수 있는 종목입니다.

오픈엣지테크놀로지는 NPU IP와 메모리 시스템 IP를 보유한 기업으로, 엣지 AI 반도체 설계자산 관점에서 볼 수 있습니다. 칩스앤미디어는 비디오 코덱 IP와 영상처리 관련 IP를 통해 카메라, ADAS, 로봇 비전 분야와 연결됩니다. 가온칩스는 시스템반도체 디자인하우스로 AI 반도체와 차량용 반도체 설계 수요 증가 시 관심을 받을 수 있습니다.

2. 저전력 메모리와 AI 메모리

온디바이스 AI에서는 데이터센터처럼 HBM을 대량으로 붙이기 어렵습니다. 대신 LPDDR, 모바일 DRAM, 고성능 NAND, SSD가 중요해집니다. AI PC가 확산되면 PC 한 대당 메모리 탑재량이 늘어날 가능성이 있습니다. 16GB가 기본이 되고, 32GB가 대중화되는 흐름이 나타날 수 있습니다.

SK하이닉스는 HBM 강자이면서 LPDDR 등 저전력 메모리에서도 중요한 위치에 있습니다. 삼성전자 역시 DRAM, NAND, HBM, LPDDR, SSD까지 포트폴리오가 넓습니다. 제주반도체는 저전력 메모리 팹리스로 IoT, 전장, 엣지 기기와 연결되는 저전력 메모리 수요를 볼 수 있는 종목입니다.

3. 패키징, 기판, 테스트

온디바이스 AI가 확산되면 다양한 형태의 고성능 저전력 칩이 개발됩니다. 이 과정에서 반도체 패키지 기판, FC-BGA, 테스트 소켓 같은 후공정 부품도 중요해집니다. 화려한 섹터는 아니지만 실제 제품화 과정에서는 매우 중요한 병목입니다.

삼성전기는 MLCC와 FC-BGA, 카메라모듈을 모두 갖고 있어 AI PC, 전장, 서버를 함께 볼 수 있습니다. 대덕전자는 반도체 패키지 기판과 FC-BGA 방향성이 있습니다. 심텍은 메모리와 비메모리 패키지 기판 수요와 연결되고, 해성디에스는 리드프레임과 차량용 반도체 패키지 기판을 볼 수 있습니다.

리노공업과 ISC는 테스트 소켓 분야에서 중요합니다. AI칩, 모바일 AP, 차량용 반도체 개발이 늘어날수록 테스트 수요도 함께 증가할 수 있습니다.

4. 전력관리와 열관리

AI PC와 엣지 장비는 전력을 얼마나 안정적으로 공급하고 낭비를 줄이느냐가 제품 경쟁력입니다. 전력관리 반도체, PMIC, DC-DC 컨버터, 배터리 관리칩, MLCC 같은 부품이 중요해지는 이유입니다.

LX세미콘은 디스플레이 구동칩 중심 기업이지만 전력관리 IC 방향성을 함께 볼 수 있습니다. 동운아나텍은 아날로그 반도체와 PMIC, 전장용 카메라 관련 부품으로 연결됩니다. 삼성전기, 아모텍, 삼화콘덴서는 MLCC와 전원 안정화 부품 관점에서 볼 수 있습니다. 솔루엠은 파워모듈과 전원공급장치 사업이 있어 전력 변환과 전원 솔루션 측면에서 관심을 받을 수 있습니다.

발열 관리도 중요합니다. 데이터센터는 액체냉각이나 대형 공조 설비를 쓸 수 있지만 노트북, 스마트폰, 차량, 로봇은 공간 제약이 큽니다. 이녹스첨단소재는 방열필름과 반도체 소재, 조광페인트는 방열 및 전자파 차폐 소재 자회사 관점에서 볼 수 있습니다.

5. 센서, 통신, 엣지 인프라

엣지 AI가 현실 세계를 이해하려면 먼저 물리적 현상을 디지털 데이터로 바꿔야 합니다. 이 역할을 하는 것이 카메라, 이미지센서, 레이더, 라이다, 마이크, 각종 산업용 센서입니다.

LG이노텍은 카메라모듈, 기판소재, 전장부품을 갖고 있어 AI 스마트폰과 차량용 카메라 모두에 연결됩니다. 엠씨넥스는 모바일과 차량용 카메라모듈, 퓨런티어는 자율주행 카메라 모듈 검사장비, 넥스트칩은 차량용 영상처리 반도체, 픽셀플러스는 이미지센서 관점에서 볼 수 있습니다.

통신 인프라도 중요합니다. 온디바이스 AI가 모든 연산을 기기 내부에서 처리하지는 않을 가능성이 높기 때문입니다. 현실적으로는 디바이스가 1차 데이터를 처리하고, 엣지 서버와 통신망이 중간 단계의 데이터를 처리하며, 초대형 연산은 데이터센터가 맡는 구조가 될 가능성이 큽니다.

쏠리드는 5G와 6G 통신장비, AI-RAN 방향성을 볼 수 있습니다. RFHIC는 GaN 전력증폭기와 RF 부품으로 기지국, 위성통신, 방산 레이더와 연결됩니다. 케이엠더블유는 무선통신 장비, 오이솔루션은 광트랜시버, 자람테크놀로지는 통신용 반도체와 PON SoC, 서진시스템은 통신장비 함체와 엣지 장비 하드웨어 관점에서 볼 수 있습니다.

우선순위를 나눠보면

온디바이스 AI와 AI PC를 단기 테마로만 보면 완제품 업체나 노트북 관련주에 시선이 갈 수 있습니다. 하지만 중장기 구조를 보면 부품, 소재, IP, 통신 인프라 쪽이 더 넓은 수혜 구조를 가질 가능성이 있습니다.

직접 수혜: SK하이닉스, 삼성전자, 오픈엣지테크놀로지, 칩스앤미디어, 텔레칩스
병목 수혜: 리노공업, ISC, 대덕전자, 삼성전기, 이녹스첨단소재
확장 수혜: LG이노텍, 엠씨넥스, 퓨런티어, 쏠리드, RFHIC, 오이솔루션
장기 인프라 수혜: 한화시스템, 현대오토에버, LG전자, 로봇 관련주

핵심은 AI PC가 끝이 아니라 시작점이라는 점입니다. 더 큰 그림은 디바이스, 센서, 통신망, 엣지 서버, 데이터센터가 계층적으로 연결되는 엣지 AI 인프라입니다.

정리

온디바이스 AI는 한동안 사라진 테마처럼 보였지만, 실제로는 기술 생태계 안에서 천천히 준비되고 있던 흐름이라고 볼 수 있습니다. AI PC는 이 흐름이 다시 시장 전면으로 올라오는 계기입니다.

투자 관점에서는 단순히 어떤 완제품이 많이 팔릴지를 보기보다, AI 연산이 기기 가까이 내려올수록 발생하는 병목을 봐야 합니다. 전력, 발열, 메모리, 센서, 통신, 엣지 인프라가 그 병목입니다. 이 병목을 해결하는 기업들이 온디바이스 AI와 엣지 AI 확산 과정에서 구조적인 관심을 받을 가능성이 있습니다.

본 글은 투자 추천이 아니라 온디바이스 AI와 엣지 AI 밸류체인을 정리하기 위한 학습용 글입니다. 개별 종목은 실적, 밸류에이션, 수주, 기술 경쟁력, 재무 상태를 함께 확인할 필요가 있습니다.

온디바이스 AI와 엣지 AI 확산, 국내 관련 섹터와 주요 종목 정리