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▲ 에너지 효율 향상 및 컴팩트한 전력 설계를 지원하는 700V PowerGaN 디바이스 

ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 전동화 애플리케이션을 지원하는 고전력 시스템의 효율을 개선하고 전력 밀도를 높여주는 새로운 GaN(Gallium Nitride) 기반 전력 반도체를 출시했다. STPOWER 포트폴리오에 추가된 700V PowerGaN 디바이스는 AI 서버의 급증하는 전력 소비 문제와 기존 실리콘 기술의 한계를 뛰어넘는 고성능 전력 변환 요구 등의 설계 과제를 해결할 수 있다.

ST의 새로운 PowerGaN 디바이스는 고전압 전원공급장치의 효율과 전력 밀도를 향상시키도록 지원한다. 700V 동작 정격으로 설계된 이 디바이스는 안정적인 고전력 동작과 고주파 토폴로지 구현이 가능하다. 또한, 낮은 전도 손실과 높은 동작 주파수에서 매우 낮은 스위칭 손실, 그리고 제로 역회복 전하 등 PowerGaN 고유의 장점을 통해 시스템 크기 및 무게를 줄이고 동작 온도를 낮출 수 있다. 이러한 특성은 로보틱스 및 산업용 전원공급장치를 비롯해 에너지 생성, 분배, 저장을 위한 스마트 그리드 컨버터에 사용되는 전력 반도체에 매우 중요하다.

ST의 전력 및 디스크리트 서브 그룹 수석 부사장인 마리오 알레오(Mario Aleo)는 “새로운 700V 디바이스를 통해 PowerGaN 포트폴리오를 확장함으로써 GaN 기술의 이점을 중전력 및 고전력 애플리케이션까지 확대할 수 있게 됐다”며, “ST는 앞으로도 다양한 전압 정격과 기능을 추가해 지속적으로 포트폴리오를 확장하면서 미래의 AI 서버, 휴머노이드 로보틱스, 산업용 전력 시스템 및 가전제품 등 첨단 컨슈머 전력 애플리케이션에 대응할 수 있는 GaN 기술 개발에 더욱 주력할 것이다”라고 밝혔다.

ST의 700V PowerGaN 시리즈에 새롭게 추가된 7종의 GaN 인핸스먼트 모드 트랜지스터(HEMT)는 6A ~ 29A에 이르는 폭넓은 연속 전류 정격과 일반적으로 53mΩ ~ 270mΩ의 RDS(on)을 제공한다. 또한, 각 디바이스는 GaN 와이드밴드갭 기술의 기본 특성인 초저 내부 커패시턴스와 낮은 게이트 전하를 갖추고 있어 Qg x RDS(on) 성능 지수(FoM)에서 기존 실리콘 디바이스를 크게 능가한다.

ST의 신뢰성 기준을 충족하는 이 700V 디바이스는 보다 폭넓은 선택지를 제공하는 동시에, 최첨단 성능과 효율성을 보장한다. 이 디바이스들은 MOSFET을 대체하여 기존 전력 변환 회로에 손쉽게 적용하거나 새로운 고주파 토폴로지를 구현할 수 있다. 특히, 높은 스위칭 주파수로 동작할 수 있어 자성 부품과 수동 소자의 크기를 줄여 전력단을 소형화하고 전력 밀도를 높여준다.

이 디바이스들은 주요 전자설계자동화(EDA) 라이브러리 및 툴체인에서 폭넓게 지원되는 시장에서 검증된 DPAK, TO-LL, PowerFLAT 표면실장 패키지로 제공된다. TO-LL 및 PowerFLAT 기반 디바이스는 게이트 제어 회로를 메인 전력 경로에서 분리하는 켈빈(Kelvin) 소스 연결 방식을 적용해 노이즈 내성을 극대화하고 게이트 드라이버를 보호하는 동시에, 타이밍 마진을 유지한다.