“Gen3 SiC MOSFET 최고 수준 RDS(on) 소형화·고효율 실현”
웨이퍼부터 완제품까지 수직 통합 공급망으로 품질·수급 확보
전기차 트랙션 인버터·데이터센터 고전력밀도서 가장 큰 효과
[편집자주]ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, ST)는 웨이퍼부터 완제품까지 수직 통합 공급망으로 품질과 수급을 확보하고, Gen3 SiC MOSFET의 낮은 RDS(on)으로 소형화·고효율을 실현한다. 게이트 드라이버·MCU·레퍼런스 디자인 등 시스템 레벨 솔루션과 검증된 신뢰성으로 고객 리스크를 줄이며, EV에서는 트랙션 인버터, 데이터센터에서는 연속 운전과 고전력밀도가 핵심이다. 이런 가운데 ST는 4월16일 웨비나를 통해 ST의 SiC 제품을 소개할 예정이다. 이에 발표를 담당한 정지윤 ST 매니저를 만나 ST의 SiC 제품과 기술력에 대해 들어봤다.
▲정지윤 ST 매니저가 SiC 제품과 관련해 인터뷰에 응하고 있다.
ST는 다년간 축적된 노하우로 현재 이탈리아 본사에서 준비 중인 SiC 수직 통합형 공급망을 통해 원재료인 웨이퍼부터 최종 제품까지 전 공정을 직접 관리하여 압도적인 품질 안정성과 수급 능력을 갖추고 있다.
특히 최신 Gen3 SiC MOSFET는 최고 수준의 단위 면적당 온저항(RDS(on)) 특성을 갖춰 시스템 크기를 줄이면서도 효율을 극대화한다.
단순히 소자를 제공하는 것이 아니라, 수십 년간 자동차 및 산업 시장에서 검증된 신뢰성 데이터를 바탕으로 고객의 리스크를 최소화하며 기술 지원을 한다는 것이 큰 차별점이다.
■ 전기차에서 SiC가 가장 큰 효과를 발휘하는 적용 영역은 어디라고 보는지
전기차 중에서는 단연 트랙션 인버터(Traction Inverter)다.
고전압, 고주파 스위칭 성능이 뛰어난 SiC를 적용하면 열 손실을 획기적으로 줄여 주행 거리를 5∼10% 이상 늘릴 수 있고, 냉각 시스템의 경량화로 시스템 크기를 줄일 수 있다.
확보된 여유 공간과 절감된 무게만큼 배터리 용량을 추가해 주행 거리를 늘리거나, 차량 내부 공간을 확장하는 등 완성차 설계 유연성을 극대화한다.
또한 최근 급증하는 800V 고전압 시스템에서 OBC나 DC-DC 컨버터에 적용될 때, 실리콘 대비 3배 높은 SiC의 열전도율 덕분에 고온 환경에서도 안정적인 출력을 유지하며 충전 시간 단축과 시스템 소형화를 동시에 달성할 수 있어 그 가치가 더욱 높아지고 있다.
■ 최근 AI 데이터센터에서도 SiC가 주목받고 있는데, EV와는 어떤 요구사항의 차이가 있는지 궁금하다
AI 데이터센터와 EV 모두 고효율을 추구하지만, 그 세부적인 요구사항에는 뚜렷한 차이가 있다.
EV는 급가속과 감속이 반복되는 가혹한 주행 환경과 진동, 고온을 견뎌야 하는 내구성 및 신뢰성이 최우선이며, 한정된 배터리 용량 내에서 주행 거리를 늘리기 위한 ‘전비 효율’에 초점을 맞춘다.
반면 AI 데이터센터는 24시간 멈추지 않는 연속 운전의 안정성과 단위 면적당 전력 밀도를 극대화하는 소형화가 핵심이다.
특히 서버 랙의 전력 밀도가 급증함에 따라 저부하 구간에서도 높은 효율을 유지해야 하는 ‘에너지 등급(80 Plus Titanium 등)’ 준수 요건이 더욱 엄격하게 적용되는 특성이 있다.
■ 단순 소자 공급을 넘어 ST가 강조하는 ‘시스템 레벨 솔루션’의 의미는
단순히 개별 소자(Discrete)를 공급하는 것을 넘어, SiC MOSFET의 성능을 100% 이끌어 낼 수 있는 최적의 조합인 게이트 드라이버, 마이크로컨트롤러, 보호 회로까지 통합된 생태계를 제공한다는 의미다.
고객이 설계 이전이나 설계 단계에서 겪는 기술적 문제를 해결하기 위해 최적화된 레퍼런스 디자인과 시뮬레이션 툴을 지원한다.
본사의 SRA(System Research & Applications)팀에서 직접 개발한 데모 보드나 POWERSTUDIO와 같은 툴을 통해, 고객은 개발 기간을 단축하고 목표로 하는 시스템 전체의 최적의 효율을 달성할 수 있다.
또한 ST는 고객의 설계 완성도를 높이기 위해 본사와 지사 FAE, 기술 마케팅팀이 유기적으로 협력해 디자인 리뷰를 지원하고 있다.
이를 통해 고객은 설계 초기 단계에서 발생할 수 있는 잠재적 리스크를 사전에 제거하고, ST의 검증된 레퍼런스 디자인을 바탕으로 개발 기간(Time-to-Market)을 획기적으로 단축할 수 있다.
즉, 하드웨어라는 결과물뿐만 아니라 고객의 양산 성공까지 이어지는 전 과정의 기술적 파트너십이 ST가 추구하는 진정한 시스템 레벨 솔루션이다.
■ SiC 도입을 고민 중인 국내 고객이나 엔지니어들에게 전하고 싶은 조언이 있다면 한 말씀 부탁드린다
고효율 전력 설계에서 SiC는 이제 선택이 아닌 필수 요소가 되었지만, 기존 실리콘 기반 설계 방식을 그대로 적용해서는 그 잠재력을 모두 활용하기 어렵다.
고속 스위칭 시 발생하는 기생 성분을 제어하는 레이아웃 설계와 열 관리가 수반되어야 하며, 이를 위해 ST와 같은 파트너사와 초기 설계 단계부터 긴밀히 협업하는 것이 중요하다.
또한 시스템 전체 비용 관점에서의 접근이 필요하다.
SiC의 고효율, 고주파 특성을 활용하면 냉각용 방열판을 축소하고, 주변 수동 소자의 크기를 줄여 시스템 레벨에서의 총 제조 원가를 상쇄할 수 있다.
이러한 시스템 최적화를 통한 성능 이득을 목표로 삼는 것이 SiC 도입의 핵심이 될 것이다.
■ 4월16일 웨비나에서 어떤 발표가 진행되는지 소개를 부탁드린다
이번 웨비나에서는 ST SiC 기술을 주제로, ST의 최신 SiC 기술 로드맵과 향상된 성능에 대해 공유할 예정이다.
ST만이 가진 노하우와 솔루션을 제시할 예정이니 많은 관심 부탁드린다.
