인공지능(AI)은 이제 우리 삶의 모든 영역에 스며들고 있으며, 그 중심에는 ‘온디바이스 AI’가 있습니다. 온디바이스 AI는 클라우드 서버를 거치지 않고 스마트폰, 노트북, 자율주행차, 로봇 등 기기 자체에서 AI 연산을 수행하는 기술을 의미합니다. 이는 개인 정보 보호 강화, 실시간 응답 속도 향상, 네트워크 연결 의존도 감소 등의 강력한 장점을 제공하며, ‘제3의 IT 혁명’이라 불릴 만큼 막대한 잠재력을 지니고 있습니다. 시장조사기관 IDC는 온디바이스 AI 시장이 2027년까지 1,500억 달러 규모로 성장할 것으로 전망하고 있으며, 2028년에는 전체 PC 시장의 80%, 스마트폰 시장의 60%가 AI를 탑재할 것으로 예상됩니다. 지금부터 온디바이스 AI 테마의 핵심 투자 포인트와 리스크, 그리고 주요 종목들을 심층적으로 분석하여 현명한 투자 전략을 모색해보고자 합니다.
온디바이스 AI, 새로운 시대의 서막: 왜 지금 주목해야 하는가?
온디바이스 AI는 인공지능이 기기 내부에서 직접 구동됨으로써 기존 클라우드 기반 AI의 한계를 극복합니다. 데이터가 외부 서버로 전송되지 않아 개인 정보 보호에 유리하며, 네트워크 지연 없이 실시간으로 AI 기능을 사용할 수 있다는 것이 핵심입니다. 이러한 장점은 스마트폰, 사물인터넷(IoT) 기기, 자율주행차, 로봇 등 다양한 분야에서 온디바이스 AI의 필요성을 증대시키고 있습니다. 특히 자율주행차는 예측 불가능한 도로 상황이나 장애물 감지를 차량 내부에서 빠르게 처리해야 안전과 직결되므로 온디바이스 AI의 역할이 매우 중요합니다.
최근 삼성전자가 갤럭시S24 시리즈에 온디바이스 AI 칩인 ‘엑시노스2400’을 탑재하며 실시간 통역, 메시지 번역, 서클 투 서치 등 혁신적인 AI 기능을 선보인 것은 온디바이스 AI 시대의 본격적인 개화를 알리는 신호탄으로 평가됩니다. 삼성전자는 스마트폰을 넘어 스마트워치, 무선이어폰, 노트북 등 모든 갤럭시 제품에 온디바이스 AI를 확대 적용할 계획이며, 샤오미, 화웨이 등 중국 업체들도 내년부터 모바일 기기에 온디바이스 AI를 탑재할 예정입니다. 이러한 흐름은 온디바이스 AI가 단순한 기술 트렌드를 넘어 우리 일상의 필수 요소로 자리매김할 것임을 시사합니다.
핵심 플레이어 분석: 온디바이스 AI 생태계를 이끄는 기업들
온디바이스 AI 시장의 성장은 다양한 기술 분야의 기업들에게 새로운 기회를 제공하고 있습니다. 주도주와 함께 관련 테마 종목들의 특징을 살펴보겠습니다.
- AI 소프트웨어 및 IP 솔루션: * 노타 (주도주): 온디바이스 AI 전문업체로, 자체 AI 최적화 플랫폼 ‘NetsPresso’를 통해 AI 모델 경량화 및 최적화 기술을 제공합니다. 2026 이머징 AI+X 톱 100에 선정되며 혁신성을 인정받았습니다. * 오픈엣지테크놀로지: 시스템반도체 설계 IP 기술 개발 업체로, NPU와 고성능 메모리 시스템이 통합된 AI 플랫폼 IP 솔루션을 엣지 컴퓨팅 환경에 최적화하여 제공합니다. * 칩스앤미디어: 시스템 반도체 설계 자산(IP) 전문업체로, 이미지 생성형 AI 분야에 활용될 수 있는 코덱을 다수 보유하고 있어 라이선스 및 로열티 매출 수혜가 기대됩니다. * 마음AI: 퀄컴 QCS6490 프로세서 기반의 온디바이스 AI 'SUDA(수다)'를 개발했습니다. * 아이언디바이스: AI 모델 개발 및 경량화 전문기업 액션파워와 온디바이스 AI 솔루션 개발을 위한 MOU를 체결했습니다. * 퀄리타스반도체: 초고속 인터페이스 반도체 IP 개발 전문업체로, 온디바이스 AI 관련 반도체 설계 지식재산권 기업으로 부각되고 있습니다.
- 반도체 설계 및 팹리스 (시스템반도체): * 제주반도체: 모바일용 메모리 반도체 설계 전문업체로, 온디바이스 AI 시대에 중요성이 강화되는 저전력 반도체(LPDDR)를 설계한다는 점이 부각됩니다. * 어보브반도체: 마이크로컨트롤러유닛(MCU) 설계/생산 팹리스 업체로, 온디바이스용 AI MCU '아담(ADAM)-100' 엔지니어링 샘플 출시를 앞두고 있습니다. * 텔레칩스: 차량용 반도체 팹리스 업체로, 온디바이스 AI 시장 활성화에 따른 팹리스 업체들의 수혜가 전망됩니다.
- 메모리 및 반도체 부품/소재: * 삼성전자: 갤럭시S24 시리즈에 온디바이스 AI 칩 '엑시노스2400'을 탑재했으며, 온디바이스 AI에 특화된 LLW(Low Latency Wide) DRAM 양산을 시작할 예정입니다. 온디바이스 AI 관련 M&A를 적극 검토 중인 것으로 알려졌습니다. * SK하이닉스: 애플 비전 프로에 고대역 스페셜 DRAM 공급을 시작으로 온디바이스 AI 메모리 시장 진입이 전망되며 수혜주로 부각됩니다. * 에이팩트: 온디바이스 AI 시장 개화 속 저전력 반도체의 중요성 강화에 따라 LPDDR2 제품의 Test Program 개발 및 양산 적용을 완료했습니다. * 삼성전기: 2024년 중국 안드로이드 스마트폰 업체들의 온디바이스 AI 도입 본격화로 NPU 고도화에 따른 MLCC 등 소자 탑재량 증가 수혜가 전망됩니다.
- 반도체 생산 및 테스트/장비: * 태성 (주도주): PCB 자동화 생산에 필요한 핵심 설비인 습식설비 전문 생산업체입니다. 고성능 기판 수요 확대로 인한 수주 잔고 확대 수혜가 전망됩니다. * 심텍, 대덕전자: 반도체 및 통신기기용 인쇄회로기판(PCB) 업체로, 온디바이스 AI 시장 활성화로 인한 고성능 프리미엄 기판 수요 증가 수혜가 부각됩니다. * 큐알티: 반도체 신뢰성 평가 및 종합분석 전문기업으로, HBM, 온디바이스, NPU 등 신규 반도체 관련 제품들의 연구 개발 및 양산 비중 증가에 따른 수혜가 기대됩니다. * 리노공업: 반도체 검사용 프로브 및 소켓을 제조, 판매하는 업체로, 온디바이스 AI 시대의 NPU 수요 증가에 따른 반도체 테스트 공정 수요 증가가 전망됩니다. * HPSP: 고압열처리용 반도체 장비 제조업체입니다. 생성형 AI, 온디바이스 AI용 고성능 제품에 필수적인 선단 제품 수요 증가에 따른 수혜가 예상됩니다. * 네패스: 삼성전자 갤럭시S24 시리즈의 온디바이스 AI 칩 탑재로 인한 삼성전자향 PMIC 패키징 수요 증가 및 5G-IoT & 온-디바이스 AI 통합 하드웨어 플랫폼 기술 개발로 수혜주로 부각됩니다. * 네패스아크: 반도체 테스트 업체로, On-Device AI로 인한 테스트 타임 증가로 수혜를 받을 것이란 전망이 시장에서 부각됩니다.
- 디자인하우스/파운드리 협력: * 가온칩스: 삼성 파운드리의 공식 디자인 솔루션 파트너(SAFE-DSP)로, 팹리스 고객사에 시스템 반도체 디자인 솔루션을 제공하고 위탁 생산을 담당합니다. * 에이디테크놀로지: 삼성 파운드리의 공식 DSP(Design Solution Partner)로, 저전력 시스템반도체 개발을 위한 인프라를 확보하고 있습니다.
- 기타/엣지 컴퓨팅: * 유니퀘스트: 엣지 AI와 로보틱스를 위한 엔비디아 젯슨 모듈 공급 계약을 체결하며 관련 시장에서 주목받고 있습니다.
산업 내 경쟁력과 성장 동력: 누가 시장을 선도할 것인가?
온디바이스 AI 시장의 경쟁력은 결국 '고성능 저전력' 반도체 기술력에 달려있습니다. 기기 내에서 효율적인 AI 연산을 위해서는 NPU(신경망처리장치)와 같은 전용 프로세서, 그리고 LPDDR(저전력 더블 데이터 레이트 DRAM)과 같은 저전력 고성능 메모리가 필수적입니다. 삼성전자와 SK하이닉스 같은 글로벌 반도체 기업들은 이러한 핵심 부품 개발에 적극적으로 투자하며 시장을 선도하고 있습니다.
또한, 복잡해지는 AI 반도체의 설계와 제조 과정을 지원하는 반도체 설계자산(IP) 기업과 디자인하우스의 역할도 중요합니다. 이들은 팹리스 기업들이 효율적으로 칩을 개발하고 파운드리(반도체 위탁생산)와의 협력을 원활하게 하여 온디바이스 AI 반도체 생태계의 성장을 가속화합니다. 특히 소프트웨어와 반도체를 통합한 풀스택(Full-stack) 솔루션을 제공하는 기업들이 AI 서비스의 속도와 정확도를 높이고 비용 및 전력 효율을 개선하며 경쟁 우위를 확보할 것으로 보입니다. 고성능 기판(PCB) 및 첨단 패키징, 그리고 까다로운 반도체 테스트 기술 역시 온디바이스 AI 구현의 핵심 요소로, 관련 장비 및 테스트 업체들의 동반 성장이 기대됩니다.
투자 시 고려해야 할 리스크: 장밋빛 전망 속 그림자
온디바이스 AI는 매력적인 테마이지만, 투자에 앞서 다음과 같은 리스크 요인들을 충분히 고려해야 합니다.
- 기술 개발 경쟁 심화 및 표준화 부재: 온디바이스 AI는 아직 초기 단계의 기술로, 다양한 기업들이 각자의 기술 표준을 제시하며 치열하게 경쟁하고 있습니다. 기술의 발전 방향이 불확실하고, 특정 기술이나 플랫폼이 시장을 장악하지 못할 경우 관련 기업들의 성장에 제약이 있을 수 있습니다.
- 초기 시장의 불확실성: 온디바이스 AI 시장은 높은 성장 잠재력을 가지고 있지만, 실제 상용화 속도나 소비자들의 수용도에 따라 시장 확대가 예상보다 지연될 가능성도 있습니다.
- 글로벌 경기 변동 및 반도체 사이클: 반도체 산업은 글로벌 경기 변동에 매우 민감하며, 메모리 반도체 가격의 급등락과 같은 사이클적 특성은 관련 기업들의 실적에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다. 최근 AI 데이터센터 수요로 인한 메모리 부족 현상이 2026년까지 이어질 수 있다는 전망도 있습니다.
- 높은 투자 비용 및 수익성 확보: AI 반도체 개발 및 생산에는 막대한 연구 개발 비용과 설비 투자가 필요합니다. 초기 투자 비용 대비 실질적인 수익을 확보하기까지는 시간이 걸릴 수 있으며, 이는 기업의 재무 건전성에 부담으로 작용할 수 있습니다.
- 과열된 기대감으로 인한 변동성: 온디바이스 AI는 시장의 큰 주목을 받는 테마인 만큼, 단기적인 기대감으로 인해 주가가 과열될 가능성이 있습니다. 이는 조정 시 투자자에게 큰 손실을 안겨줄 수 있으므로 신중한 접근이 필요합니다.
결론
온디바이스 AI는 개인화된 경험, 강화된 보안, 그리고 빠른 처리 속도를 통해 우리의 디지털 경험을 혁신할 미래 기술입니다. 스마트폰을 넘어 자율주행, 로봇, IoT 등 모든 엣지 디바이스로 확산되며 압도적인 성장 잠재력을 보여줄 것입니다. 이러한 거대한 변화의 흐름 속에서 투자 기회를 포착하기 위해서는 단순히 테마에 편승하기보다는, 핵심 기술 경쟁력을 갖춘 기업, 안정적인 파트너십을 구축한 기업, 그리고 명확한 수익 모델을 가진 기업을 선별하는 안목이 중요합니다. 선단 공정 기술과 IP를 보유한 반도체 기업, AI 모델 최적화 솔루션을 제공하는 소프트웨어 기업, 그리고 고성능 부품 및 테스트 솔루션을 제공하는 기업들이 특히 주목할 만합니다. 다만, 초기 시장의 불확실성, 치열한 기술 경쟁, 그리고 거시 경제 변동성은 항상 염두에 두어야 할 리스크입니다. 장기적인 관점에서 기업의 본질적인 가치와 성장성을 평가하고, 분산 투자를 통해 리스크를 관리하는 현명한 투자 전략이 필요한 시점입니다.
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