ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 4세대 STPOWER SiC(Silicon Carbide) MOSFET 기술을 공개한다. 이 최첨단 기술은 전력 효율, 전력 밀도, 견고성 측면에서 새로운 기준을 수립하며, 자동차 및 산업 시장의 요구를 모두 충족하는 동시에 특히 전기차 파워트레인의 핵심 구성요소인 트랙션 인버터에 최적화돼 있다. 또한 ST는 혁신을 위한 노력의 일환으로 2027년까지 한층 발전된 SiC 혁신 기술을 발표할 계획이라고 밝혔다.
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ST의 아날로그, 전력 및 디스크리트, MEMS, 센서 그룹 사장인 마르코 카시스(Marco Cassis)는 “ST는 최첨단 실리콘 카바이드 기술을 통해 미래의 전기 모빌리티와 산업 효율성을 선도하는 데 주력하고 있다. ST는 디바이스와 첨단 패키지, 전력 모듈을 혁신하면서 SiC MOSFET 기술을 지속적으로 발전시키고 있다”며, “수직 통합 제조 전략과 더불어 업계를 선도하는 SiC 기술 성능과 탄력적인 공급망을 제공하면서, 증가하는 고객 수요에 대응하고 보다 지속 가능한 미래에 기여하고 있다”고 밝혔다.
SiC 전력 MOSFET 시장을 선도하는 ST는 실리콘 디바이스 대비 SiC의 탁월한 전력 밀도와 높은 효율성을 활용할 수 있도록 혁신을 한층 더 추진하고 있다. 최신 세대 SiC 디바이스는 크기 및 에너지 절감 잠재력을 더욱 발전시켜 미래의 전기차 트랙션 인버터 플랫폼에 이점을 제공하도록 설계됐다. 전기차 시장은 계속 성장하고 있지만, 보다 광범위한 채택이 이뤄지기 위한 해결 과제가 여전히 남아 있으며, 차량 제조사들은 더 경제적인 전기차를 제공하는 데 주력하고 있다. 전기차의 SiC 기반 800V 버스 구동 시스템은 더 빠른 충전과 전기차 중량 감소를 실현하면서 차량 제조사들이 더 긴 주행거리를 지원하는 프리미엄 모델 차량을 생산하게 해준다. 750V 및 1200V 등급으로 제공될 ST의 새로운 SiC MOSFET 디바이스는 400V 및 800V 버스 트랙션 인버터의 에너지 효율성과 성능을 개선해 SiC의 장점을 중소형 전기차 모델에도 제공하며, 이는 시장 대중화 달성에 기여하는 핵심 부문이다. 차세대 SiC 기술은 태양광 인버터, 에너지 저장 솔루션, 데이터센터 등 다양한 고전력 산업 애플리케이션에도 매우 적합하며, 이처럼 성장 중인 애플리케이션에서 에너지 효율성을 크게 개선해준다.
ST는 4세대 SiC 기술 플랫폼 기반의 750V 등급에 대한 품질 인증을 완료했으며, 1200V 등급은 2025년 1분기에 품질 인증을 완료할 예정이다. 750V 및 1200V 정격 전압의 디바이스가 상용화되면 설계자들은 표준 AC 라인 전압에서 고전압 전기차 배터리 및 충전기까지 동작하는 애플리케이션을 처리할 수 있다.
ST의 4세대 SiC MOSFET은 실리콘 기반 솔루션에 비해 더 높은 효율성, 더 작은 구성요소와 중량 감소 및 주행거리 확장 등의 이점을 제공한다. 이러한 이점들은 전기차의 광범위한 채택을 달성하는 데 중요한 요소이며, 주요 전기차 제조사들은 ST의 4세대 SiC 기술을 차량에 소개할 수 있도록 ST와 협업하며, 성능과 에너지 효율성을 향상시키고 있다. ST의 4세대 SiC MOSFET은 전기차 트랙션 인버터가 주요 애플리케이션이지만, 고전력 산업용 모터 드라이브에도 적합하며 디바이스의 향상된 스위칭 성능과 견고성의 이점을 누릴 수 있다. 이를 통해 보다 효율적이면서도 안정적인 모터 제어로 산업 환경의 에너지 소모 및 운영 비용을 절감하게 된다. 4세대 SiC MOSFET은 재생 에너지 애플리케이션에서도 태양광 인버터와 에너지 저장 시스템의 효율성을 개선하여 보다 지속 가능하고 비용 효율적인 에너지 솔루션을 구축하는 데 기여한다. 이러한 SiC MOSFET은 상당한 전력 수요와 열 관리 문제로 높은 효율 및 소형 크기가 매우 중요한 AI용 서버 데이터센터의 전원공급장치에도 활용될 수 있다.
ST는 수직 통합 제조 전략을 기반으로 SiC 전력 디바이스 개발을 가속화하고자 향후 3년간 전력 디바이스 기술을 발전시키기 위해 여러 SiC 혁신 기술을 병행하여 개발하고 있다. ST는 5세대 SiC 전력 디바이스에 플래너(Planar) 구조 기반의 혁신적인 고전력 밀도 기술을 적용했으며, 기존 SiC 기술보다 온저항(RDS(on))을 더욱 감소시키고, 고온에서 뛰어난 RDS(on) 값을 지원하는 획기적 혁신 기술도 개발 중이다.
이와 관련해 ST는 SiC 및 기타 와이드 밴드갭(Wide Bandgap) 반도체의 최신 성과를 탐구하는 연례 과학 및 산업 컨퍼런스인 ICSCRM 2024에 참가할 예정이다. 2024년 9월 29일부터 10월 4일까지 미국 노스캐롤라이나주 롤리에서 열리는 이번 행사에서는 ST의 기술 발표와 함께 ‘최첨단 SiC 기술을 위한 대량 산업 환경(High volume industrial environment for leading edge technologies in SiC)’에 관한 산업 분야 기조연설이 진행된다.
이준문 기자 jun@newstap.co.kr
