인공지능 기술이 클라우드 서버를 넘어 우리 손안의 기기로 직접 들어오고 있다. 외부 서버를 거치지 않고 기기 자체에서 연산을 수행하는 온디바이스 AI 기술은 보안과 속도 측면에서 혁신을 일으키고 있다. 이러한 흐름은 반도체 산업의 패러다임을 바꾸며 투자 시장에서 온디바이스AI 관련주가 강력한 주도 테마로 부상하고 있다.
인공지능 산업의 중심축이 대형 서버에서 개인용 단말기로 이동하고 있다. 2026년 3월 19일 기준 온디바이스AI 테마 관련주의 최근 3개월 수익률은 53.25%를 기록했으며 1년 수익률은 138.41%에 달한다. 이러한 수치는 시장이 해당 기술의 성장 잠재력을 얼마나 높게 평가하는지 보여주는 지표다.
기존의 클라우드 방식이 배달 음식을 기다리는 것과 같다면 이 기술은 내 기기 안에 상주하는 요리사를 두는 것과 유사하다. 외부 통신 없이 연산이 이루어지므로 응답 속도가 빠르고 개인정보 보호가 강력하다는 장점이 있다. 2026년은 스마트폰의 절반 이상이 인공지능 기능을 탑재하는 대중화의 원년이 될 것으로 보인다.
시장에서는 관련 선단 기술 수요가 최대 45%까지 증가할 것으로 관측하고 있다. 기술적 측면에서 시장의 변화는 다음과 같은 세 가지 핵심 요소로 요약할 수 있다.
글로벌 빅테크 기업들은 천문학적인 클라우드 서버 유지 비용을 절감하기 위해 연산을 단말기로 분산시키고 있다. 온디바이스AI 성능을 강화하기 위해 자사 기기에 최적화된 전용 칩을 직접 개발하는 추세다. 이러한 산업 표준의 변화는 관련 하드웨어 공급망에 포함된 기업들에게 유례없는 기회를 제공하고 있다.
성장하는 시장에서 독보적인 기술력을 보유한 기업들이 실적으로 가치를 증명하고 있다. 온디바이스AI 구현에 필수적인 저전력 메모리 분야에서는 제주반도체가 대장주로 꼽힌다. 이 기업은 글로벌 애플리케이션 프로세서 제조사인 퀄컴과 미디어텍으로부터 기술 인증을 획득했다.
스마트폰뿐만 아니라 로봇과 가전제품으로 인공지능이 확산되면서 직접적인 수혜를 입고 있다. 저전력 반도체 설계 능력은 전력 소모를 최소화해야 하는 모바일 기기에서 핵심적인 경쟁력이다. 다음으로 주목해야 할 기업은 반도체 테스트 부품 분야의 강자인 리노공업이다.
리노공업은 온디바이스AI 반도체 테스트에 사용되는 리노 핀과 검사 소켓을 독점적으로 공급하고 있다. 2025년 매출액 3,725억 원과 영업이익 1,769억 원을 기록하며 약 47%라는 경이로운 영업이익률을 달성했다. 다품종 소량 생산 체제에 최적화된 R&D 역량은 글로벌 빅테크 기업들의 필수 파트너로 자리 잡게 했다.
리노공업의 주요 특징과 성과는 다음과 같이 정리할 수 있다.
인공지능 칩의 설계 단계에서 가교 역할을 하는 디자인 솔루션 파트너의 위상도 높아지고 있다. 가온칩스는 삼성전자 파운드리의 핵심 파트너로서 팹리스 기업들이 설계한 칩을 실제 생산 공정에 최적화한다. 특히 삼성의 2nm 및 3nm 초미세 공정에 맞춘 설계 최적화 능력을 보유하여 고부가가치 수주를 확보하고 있다.
최근에는 전용 연산 장치인 신경망처리장치 설계 수요가 급증하면서 기업의 수주 잔고가 가파르게 늘고 있다. 온디바이스AI 전용 칩인 NPU는 효율적인 딥러닝 연산을 위해 기기 내부에 반드시 탑재되어야 한다. 이러한 하이엔드 칩의 등장은 반도체 밸류체인 전반의 단가 상승을 견인하고 있다.
전문가들은 인공지능이 적용되는 기기가 가전과 자율주행차로 다변화되면서 반도체 공급 부족 현상이 재발할 수 있다고 경고한다. 온디바이스AI 생태계가 스마트폰을 넘어 피지컬 AI로 불리는 로봇 분야까지 확장되고 있기 때문이다. 이는 단순한 유행을 넘어 하드웨어 산업의 슈퍼 사이클로 진입하는 신호로 해석된다.
산업 생태계의 주요 변화 양상은 다음과 같다.
2024년과 2025년이 기대감으로 주가가 상승한 시기였다면 2026년은 실질적인 매출 수치로 증명하는 단계다. 글로벌 스마트폰 및 PC의 교체 주기가 도래함에 따라 관련 부품사들의 실적 성장이 본격화될 전망이다. 기술적 장벽이 높은 선단 공정과 특수 메모리 분야의 기업들이 시장을 주도할 것으로 보인다.
온디바이스AI 산업은 2026년을 기점으로 단순한 기술적 과시를 넘어 실생활의 표준으로 자리 잡을 것이다. 투자자들은 단순한 테마성 접근보다는 실제 공급망에서 독점적 지위를 가진 기업에 주목해야 한다. 제주반도체와 리노공업 그리고 가온칩스는 각기 다른 영역에서 필수적인 기술을 보유하고 있어 장기적인 성장이 기대된다.
온디바이스AI 관련주들의 실적 성장이 가시화되면서 반도체 하드웨어 시장의 가치 재평가는 계속될 것으로 판단된다. 아래 표는 언급된 핵심 기업들의 주요 특징을 요약한 내용이다.
| 기업명 | 핵심 기술 및 역할 | 주요 강점 |
|---|---|---|
| 제주반도체 | 저전력 메모리(LPDDR) | 퀄컴 및 미디어텍 기술 인증 보유 |
| 리노공업 | 테스트 소켓 및 핀 | 47% 수준의 높은 영업이익률 및 독점력 |
| 가온칩스 | 디자인 솔루션(DSP) | 삼성전자 초미세 공정 최적화 파트너 |
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