고전압·고열 시스템에 IT 기술이 적용되면서 이에 견딜 수 있는 화합물 반도체에 대한 수요가 증가하고 있다. 이에 반도체 업계도 제품군을 확대하고 업체간 협력을 강화하고 있다.

온세미컨덕터는 자동차용 실리콘카바이드(SiC) 다이오드 ‘FFSHx0120’ 및 ‘FFSHx065’을 출시했다고 5일 밝혔다.

실리콘카바이드는 와이드밴드갭(WBG) 소재로, 실리콘 기반 반도체보다 전력 변환 효율이 높고 고열이나 고전압에 강하다. 전자파장해(EMI) 현상이 적게 발생하고 시스템 크기를 줄일 수 있어 고성능 자동차 시스템에 적합하다.

온세미컨덕터가 내놓은 두 제품은 기판에 실장(surface mount)한 형태나 기판에 뚫린 구멍에 끼울 수 있게 스루홀(through-hole) 패키지로 제공된다. 

‘FFSHx0120’는 1200V급, ‘FFSHx065’는 650V급 다이오드다. 두 제품 모두 순방향 전압이 낮아 역률 보상이 필요하지 않고, 고온에도 전류가 안정적으로 흐른다. 누설 전류도 낮다. 

짧은 시간에 전류가 급변하는 서지 전류(surge current)에도 견딜 수 있게 설계됐고, 독자적인 종단 구조로 신뢰성과 안전성을 높였다. 동작 온도 범위는 영하 55°C에서 영상 175°C 사이다.

파비오 네코(Fabio Necco) 온세미컨덕터 상무는 “SiC 다이오드 제품군을 가전 및 산업용에서 차량용으로 확대했다”며 “향상된 효율성과 더욱 빠른 스위칭, 개선된 열 성능 및 높은 수준의 견고성을 제공하는 SiC 기술은 자동차에 매우 적합하다”고 말했다.

업체 간 협업도 확대되고 있다. 실리콘카바이드 기반 전력 반도체 제품군을 갖고 있는 로옴세미컨덕터는 갈륨나이트라이드(GaN) 전력 반도체로 발을 넓힌다.

로옴세미컨덕터와 GaN 시스템즈(GaN Systems)는 갈륨나이트라이드(GaN) 전력 반도체 기술개발 및 설계·제조 등에 협업하기로 했다.

▲포뮬러E에는 로옴세미컨덕터의 실리콘카바이드(SiC) 기반 전력 반도체 제품군이 탑재돼있다. 로옴은 SiC에 이어 GaN 반도체 사업도 시작하기로 했다./로옴

갈륨나이트라이드 기반 반도체는 물성이 우수하고 고주파에 강하다. DC·DC 컨버터 및 인버터 등 전원 장치에 탑재하면, 기존 실리콘 기반 전력 반도체를 넣었을 때보다 전력 변환 효율성을 높일 수 있고 시스템 크기도 줄일 수 있다. 

GaN 시스템즈는 갈륨나이트라이드 기반 전력 트랜지스터에 강점이 있고 후공정(Packaging) 기술인 ‘GaNPX’ 기술을 갖고 있다. 로옴은 갈륨나이트라이드 전력 반도체 기술 외 설계·제조 역량을 확보한 상태다.

양사는 향후 공동 연구개발(R&D)로 산업 기기, 자동차, 가전 등에 쓰일 수 있는 획기적인 제품을 내놓고, 성능을 극대화할 수 있는 패키징 기술도 선보이기로 했다. 서로 같은 제품을 출시, 시장에 안정적으로 공급할 계획이다.

특히 아시아 지역에서는 GaN 제품은 물론 기술 지원도 할 예정이다.

카츠미 아즈마(Katsumi Azuma) 로옴세미컨덕터 전무이사는 “실리콘카바이드(SiC)에 이어 화합물 반도체 제품군을 강화하기 위해 갈륨나이트라이드도 개발해왔다”며 “앞으로 시장 요구에 적합한 전력 솔루션을 제공하기 위해 GaN 시스템즈와 협력할 것”이라고 말했다.