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▲750V 및 1,200V 등급의 보다 작고 효율적인 제품으로 프리미엄 모델뿐만 아니라 중소형 전기차에도 실리콘 카바이드의 이점 제공 

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.

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. 

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. 

ST의 4세대 SiC MOSFET은 전력 변환 기술의 획기적인 발전을 보여준다. 이 디바이스는 뛰어난 성능과 견고성을 제공하도록 설계돼 미래 전기차 트랙션 인버터의 엄격한 요건을 충족한다. 4세대 SiC MOSFET은 이전 세대에 비해 현저히 낮은 온저항(RDS(on))으로 전도손실을 최소화하고 전체 시스템 효율을 향상시키는 것이 특징이다. 또한 스위칭 속도가 더 빠르기 때문에 스위칭 손실이 줄어들어 고주파 애플리케이션에 매우 중요하며, 보다 작고 효율적인 전력 컨버터를 지원한다. 4세대 기술은 AQG324 자동차 표준을 초과하는 DRB(Dynamic Reverse Bias) 조건에서 더욱 견고한 성능을 제공하므로 혹독한 조건에서도 안정적인 동작을 보장한다.

ST는 4세대 디바이스에서도 최소한의 손실로 높은 전류 처리 성능을 보장하기 위해 탁월한 RDS(on) x 다이 면적 성능지수를 계속 제공하고 있다. 4세대 디바이스의 평균 다이 크기는 25℃에서의 RDS(on)을 고려할 때, 3세대보다 12 ~ 15%가량 더 작기 때문에 더욱 소형화된 전력 컨버터 설계가 가능하며, 소중한 공간을 줄이고 시스템 비용을 절감해준다. 이러한 디바이스의 향상된 전력 밀도는 자동차 및 산업 애플리케이션에 필수인 보다 작고 효율적인 전력 컨버터와 인버터 개발을 지원한다. 공간과 효율성이 중요 요소인 AI용 서버 데이터센터의 전원공급장치에도 특히 유용하다.