사피엔반도체 AR → AI 시대의 숨겨진 보석

온디바이스AI 시대에 새롭게 부각될 AR 글래스
올해 새롭게 등장한 온디바이스AI를 탑재했음에도 스마트폰∙PC∙노트북은 흥행에
실패했다. 반면 메타의 스마트글래스 ‘레이밴 메타’는 AI가 킬러앱으로 부각되며 기
대 이상의 흥행에 성공했다. 이에 더해 메타는‘Connect World24’ 행사에서 디스
플레이를 탑재한 AR 글래스 ‘Orion’을 공개하며 온디바이스AI의 새로운 방향성을
제시했다. Orion을 통해 온디바이스 AI를 활용한 AR 글래스가 핸즈프리, 실시간성,
휴대성 측면에서 스마트폰의 역할을 대체할 차세대 디바이스로 부각됨에 따라 다
수의 빅테크 업체들 중심으로 적극적인 AR글래스 개발이 진행되고 있다.
AR글래스의 디스플레이는 ‘LEDoS’
현재 AR글래스를 개발하는 빅테크 업체들이 요구하는 디스플레이 스펙은 1) 작은
픽셀 사이즈(2~10µm) 2. 높은 휘도 3) 저전력 구동이다. 특히 실내에서 가상세계를
구현하는 VR과 달리 AR은 1) 주변광에 영향을 받고 2) 야외에서도 사용해야 되며
3) 광학계로 사용되는 Waveguide 방식이 빛효율이 낮기 때문에(최대 99%의 광
손실 발생) 높은 휘도를 확보하는 게 중요하다. 또한 외장 배터리 없이 무선으로
사용하기 위해서 모든 부품에 저전력이 솔루션이 요구된다 저전력과 휘도 두가지
측면에서 LEDoS(LED on Silicon)은 기존 AR용 디스플레이로 각광받던 LCoS나
OLEDoS 대비 뛰어난 것으로 평가된다.
LEDoS의 사피엔반도체, AR → AI 시대의 원석으로 진화 중
사피엔반도체는 LEDoS용 DDIC 설계 팹리스 기업으로 기존의 LCD/OLED 디스플
레이가 아닌 LEDos 구조의 Micro 디스플레이를 구동하는데 특화된 기술력을 보유
하고 있다. AI로 인해 예상보다 이른 시점에 AR글래스 시대가 열릴 가능성이 부각
되고 있다. 이에 대비한 중장기 관점에서 2026년부터 폭발적인 실적 성장이 예상
되는 사피엔반도체의 매력도가 높다고 판단한다. 사피엔반도체는 LEDoS용 DDIC 설계 팹리스 기업으로 2017년에 설립되어
2024년 2월 19일 스팩합병을 통해 코스닥 시장에 상장했다. DDIC는 LCD,
OLED, LED 등 디스플레이를 구성하는 수많은 픽셀을 구동하는 데 쓰이는 반도체
칩이다. 동사는 기존의 LCD/OLED 디스플레이가 아닌 LEDos(LED-on-Silicon)
구조의 Micro 디스플레이를 구동하는데 특화된 기술력을 보유하고 있다. 3Q24 누
적 기준 매출 비중은 CMOS Backplane 86%, Chip set 14%이다.
LEDoS는 실리콘 웨이퍼 기반의 백플레인 위에 마이크로 LED를 이용해 디스플레
이 화소를 구현하는 기술로 차세대 디스플레이로 분류되는 Micro 디스플레의 일
종이다. 기존 디스플레이와 다른 Micro 디스플레이 기술의 주요 차별점은 실리콘
웨이퍼를 기판으로 사용, 작고 정교한 구동회로를 구현할 수 있다는 점이다. 현재
Micro 디스플레이는 크게 세 가지 기술(LCoS(Liquid Crystal on Silicon),
OLEDoS(OLED on Silicon), LEDoS)로 구분된다. 이 중 LEDoS는 휘도, 전력 소
모, 내구성 측면에서 기존 AR용 디스플레이로 각광받던 LCoS나 비전프로에 사용
된 OLEDoS 대비 뛰어난 것으로 평가된다.
특히 AR 글래스의 경우 야외에서 사용하기 때문에 시인성을 확보하기 위해 고휘
도가 필수이다. 또한 현재 광학계로 사용되는 Waveguide 방식이 빛효율이 낮기
때문에(최대 99%의 광 손실 발생) 광학엔진의 휘도를 대폭 향상 시킬 수 있는
LEDoS의 존재감이 확대되고 있다. 다만 LEDoS의 경우 아직까지 공급망이 제한
적이며, 공정 난이도와 가격 측면에서 부담이 높은 상황이다1) 온디바이스AI, 새로운 폼팩터의 등장 촉진
온디바이스AI는 클라우드 기반 AI에서 벗어나 기기 내부에서 직접 AI 연산을 처
리하는 기술을 의미한다. 2023년 ChatGPT의 등장으로 AI에 대한 관심이 고조되
면서, AI를 어떻게 효과적으로 활용할 수 있을지에 대한 고민이 지속되었다. 이러
한 고민의 연장선에서 등장한 온디바이스AI를, 세트업체들은 기존 스마트폰∙PC∙노
트북 등 이미 시장 침투가 완료된 제품에 접목해 한동안 정체된 세트 시장의 교체
수요를 유도하는 방향으로 활용하였다. 다만 킬러앱 부재, 핸즈프리 구현의 어려움
등 기존 디바이스의 한계로 인해 온디바이스 AI는 그 효용성을 입증하지 못하고,
소비자단에서 기대만큼의 성과를 이끌어내는데 실패하였다.
반면에 AI를 통해 기대 이상의 흥행을 거둔 제품도 있다. 바로 메타가 선글래스
브랜드 ‘레이밴’과 공동으로 출시한 스마트글래스 제품인 ‘레이밴 메타’이다. 특히
지난해 10월에 출시한 2세대 제품은 멀티모달 AI 탑재를 통해 AI 성능을 향상시
키고 편안함 착용감까지 더해져 대중적인 흥행에 성공한 것으로 평가받고 있다.
시장조사기관 IDC에 따르면 레이벤 메타 2세대 제품은 출시 후 3개 분기 동안 약
100만대가 판매되었으며, 이후 생산량이 늘어나면서 연간 판매량 200만대를 기록
할 것으로 예상된다.
2세대 ‘레이밴 메타’가 좋은 시장 평가를 얻은 이유는 1) AI라는 킬러앱 활용하여
차별화된 경험을 제공하고 2) 편안한 착용감 및 개선된 디자인을 통해 일상생활에
서도 사용이 가능했기 때문이다.
‘레이밴 메타’ 2세대 제품은 AR1 Gen1 칩셋이 탑
재되어 음성 인식, 번역, 사진 촬영 외 사용자 질문에 대한 실시간 답변, 주변 환
경에 대한 정보 제공 등 AI의 장점을 최대한 활용할 수 있다. 또한 메타의 페이스
북, 인스타그램 등 다양한 플랫폼과 연동되어 사용자 경험을 확장하는데 성공했다.
착용감 측면에서도 다양한 디자인과 색상으로 출시되어 패션 아이템으로써도 부가
가치를 인정받았다. 2) ‘Orion’의 등장, 잠재력 입증
'레이밴 메타'의 성공은 온디바이스 AI 기술을 기반으로 기존 디바이스가 아닌 새
로운 폼팩터에서도 흥행 가능성이 열려 있음을 입증하였다. 특히, AI가 킬러앱으로
부각되면서, 흥행에 실패했던 AR 글래스의 실질적 활용도를 높일 수 있다는 점에
서 기술 업계의 주목을 받고 있다. 이러한 흐름 속에서 메타는 지난 10월 25일
‘Connect World24’ 행사에서 디스플레이를 탑재한 AR 글래스 ‘Orion’을 공개하며
혁신적인 방향성을 제시했다.
시현 영상에서 공개된 Orion은 멀티모달 AI 어시스턴트를 활용해 눈으로 볼 수
있는 이미지와 귀로 들을 수 있는 음성을 인식하는 기술을 선보였다. 이를 통해
시야 전체를 활용한 컴퓨팅이 가능해졌으며, 기존 스마트폰과 달리 완전한 핸즈프
리 환경을 구현하는 데 성공했다. Orion은 AI를 통해 기존 AR와 다른 새로운 차
원의 사용자 경험을 제공하며, AR 글래스의 흥행 가능성을 한층 더 부각시켰다.
또한 기존 XR(AR+VR) 디바이스와 다른 메타 Orion의 장점은 다음과 같다
1. 유선이 아닌 무선
애플의 Vision Pro나 기존 중국 AR 글래스들은 무선이 아닌 외부 유선 연결 방식
이 적용되었다. Vision Pro의 경우 외장 배터리에 연결되어 있어서 야외에서 사용
하기가 매우 불편하다. 중국의 AR 글래스들은 스마트폰 화면을 단순히 '미러링'
해주는 역할로 활용되어왔다. 반면 Orion은 ‘퍽(Puck)’이라는 컴퓨팅 기기와 함께
사용하는데, 글래스와는 무선으로 연결된다. 글래스가 일부 미러링 역할을 한다는
점은 동일하지만 상대적으로 매우 편리하다.
2. 가벼운 무게
메타 Orion의 무게는 98g로 600g에 육박하는 Vision Pro 대비 매우 가볍다. 핵
심 이유는 Orion은 전방 시야 확보 관점에서 OST(Optical Sell Through)를 활용
하는 반면, 애플은 VST(Video See Through) 방식을 활용하기 때문이다. 물론
애플은 VST 방식으로도 OST에 버금가는 현실감과 짧은 지연속도를 지원한다.
그러나 이를 위해 12개의 카메라, 5개의 센서, 비전 프로 전용 R1 칩 등을 탑재해
매우 무겁다. 하드웨어 추가 탑재로 인해 전력 소모도 늘어나고, 이를 위해 배터리
용량이 늘어날 수 밖에 없다는 점도 무거운 무게에 영향을 미친다.
메타의 Orion 공개 후, 중국 및 빅테크 기업들 중심으로 AI를 활용한 AR글래스
관련 제품 개발이 활발히 진행되고 있다. 이는 Orion을 통해 온디바이스 AI를 활
용한 AR 글래스가 스마트폰의 역할을 대체할 차세대 디바이스로 부상할 가능성이
부각되었기 때문이다. 대표적으로 최근 구글은 안드로이드 XR를 공개함과 동시에
디스플레이를 탑재한 스마트 글래스를 선보였으며, 국내에서는 삼성전자가 갤럭시
AI를 활용한 스마트 글래스를 올해 공개할 계획이다. 2025년부터 소비자 단에서
체험할 수 있는 다수의 AI 기반 AR글래스 출시 확대가 예상된다. AR글래스의 개화와 함께 차세대 디스플레이 기술로 LEDoS가 부각되고 있다. 현
재 AR글래스를 개발하는 빅테크 업체들이 요구하는 디스플레이 스펙은 1) 작은
픽셀 사이즈(2~10µm) 2. 높은 휘도 3) 저전력 구동이다. 특히 실내에서 가상세
계를 구현하는 VR과 달리 AR은 1) 주변광에 영향을 받고 2) 야외에서도 사용해
야 되며 3) 광학계로 사용되는 Waveguide 방식이 빛효율이 낮기 때문에(최대
99%의 광 손실 발생) 높은 휘도를 확보하는 게 중요하다. 또한 외장 배터리 없이
무선으로 사용하기 위해서 모든 부품에 저전력 솔루션이 요구된다. 현재 IT 세트
소비전력 내 디스플레이 비중은 OLED 기준 약 40%로 추정된다.
저전력과 휘도, 두가지 측면을 동시에 만족시킬 수 있는 디스플레이가 바로
LEDoS이다. LEDoS는 실리콘 웨이퍼 기반의 백플레인 위에 마이크로 LED를 이
용해 디스플레이 화소를 구현하는 기술로 차세대 디스플레이로 분류되는 Micro
디스플레의 일종이다. 기존 디스플레이와 다른 Micro 디스플레이 기술의 주요 차
별점은 실리콘 웨이퍼를 기판으로 사용, 작고 정교한 구동회로를 구현할 수 있다
는 점이다. 현재 Micro 디스플레이는 크게 세 가지 기술(LCoS(Liquid Crystal on
Silicon), OLEDoS(OLED on Silicon), LEDoS)로 구분된다.
LCoS는 LCD와 마찬가지로 휘도가 높고 LCD 공정을 그대로 활용할 수 있어 대
량 생산에 적합하다. 그러나 기존 LCD의 단점인 크기와 무게 측면에서 문제점이
그대로 유지된다. 즉 다른 디스플레이와 달리 착용감이 좋지 않다. 비전프로에 적
용된 OLEDoS는 LCoS와 달리 OLED가 자체 발광하는 방식이므로 별도의 외부
광원이 필요 없으며 기판과 OLED의 응답속도가 모두 우수해 고화질 초고해상도
화면 구현에 유리하다. 그러나 OLED의 특성상 짧은 수명과 번인이라는 문제점이
존재하고, 휘도가 낮아 외부 환경에서 사용하기가 어렵다. 또한 컬러필터를 사용하
는 WOLED 방식의 OLEDoS는 소비전력이 높다는 단점 또한 존재한다.
반면 LEDoS는 휘도, 전력 소모, 내구성 측면에서 기존 AR용 디스플레이로 각광
받던 LCoS나 OLEDoS 대비 뛰어난 것으로 평가된다. 이는 LEDoS의 무기물
LED 소자가 스스로 빛을 내기 때문에 높은 휘도를 제공하며, 광학 손실이 적기
때문이다. 또한 유기물에 기반한 OLED 대비 발광층의 내구성이 높고 높은 광효
율을 가지기 때문에 동일한 밝기를 출력하기 위해 더 적은 전력이 사용된다.
다만 LEDoS의 경우 아직까지 공급망이 제한적이며, 공정 난이도가 높아 가격 측
면에서 부담이 높은 상황이다. 시장조사기관 TrendForce에 의하면, 현재 AR 디
바이스 내 LEDoS의 점유율은 18%로 추정된다. 그러나 올해 LEDoS의 장점이
부각되면서 총 8종의 LEDoS 기반 AR 글래스가 출시되었으며, 2030년 기준으로
AR디바이스 내 점유율이 44%까지 확대될 것으로 전망된다. 이에 따라 2024년
기준 3,880만 달러 규모에 불과한 LEDoS 시장은 2028년 기준 약 4억 8,590만
달러로 성장하며, 연평균 약 61%의 성장률을 기록할 것으로 기대된다. 사피엔반도체는 LEDoS용 DDIC 설계 팹리스 기업으로 올해 총 3건의 미주, 유럽,
아시아향 LEDoS 관련 단일판매·공급계약체결 공시를 발표했다. 각기 다른 지역
의 고객사를 확보함과 동시에, 보급형 ~ 프리미엄을 아우르는 AR 글래스 포트폴
리오 구축을 완료한 것으로 파악된다. 3건 모두 계약완료가 내년 하반기에 예정되
어 있으며, 계약기간 내 샘플 테스트 완료 후 2025년 말 ~ 2026년 초 본격 양산
이 기대된다.
개발 완료 후 양산 시 밸류체인은 동사가 구동회로가 설계된 CMOS 백플레인(웨
이퍼)를 공급하면 디스플레이 고객사에서 본딩을 통해 디스플레이 모듈(칩렛)을
만들고, 광학계를 입힌 디스플레이 엔진을 최종 제작 후 OEM에게 공급하는 구조
가 예상된다. 다만 통상적인 디스플레이 제품의 공급 체계에서 디스플레이 구동칩
전문기업은 디스플레이 제조기업과 계약을 진행한다. 반면 사피엔반도체의 이번
NRE 계약은 LEDoS 기술력을 인정받아 직접 세트업체와 공동 개발을 진행하고
있다. LEDoS 밸류체인 내에서 동사의 기술적인 해자가 높음을 확인할 수 있다.
동사의 CMOS 백플레인 한장당 세트 기준 300대에 해당되는 물량 공급이 가능한
것으로 파악된다. 세트당 예상 공급단가는 제품마다 차이가 있으나 최소 20불 수
준을 예상한다. 프리미엄 제품의 경우 ASP가 더 높게 형성될 것으로 기대되나 보
수적으로 20불을 가정하면 100만대의 AR글래스 당 기대되는 동사의 매출 규모
는 약 250억 전후이다. AR글래스의 본격적인 양산과 함께 동사의 폭발적인 매출
성장이 기대되는 이유이다. 참고로 동사의 현재 BEP 매출 규모는 약 200억원으
로, 추가적인 인력 채용이 예상되나 2026년부터 매출 성장과 동행하는 이익성장
도 기대된다. AI로 인해 예상보다 이른 시점에 AR글래스 시대가 열릴 가능성이
부각되고 있다. 이에 대비한 중장기 관점에서 사피엔반도체의 매력도가 높다고 판
단한다.