전기·하이브리드 카에 활용될 반도체의 미래

“WBG 기술 상용화, 많은 시간 필요할 것”
  • 2015년 04월호
  • 김언한 기자, unhankim@elec4.co.kr



전기·하이브리드 자동차 증가로 반도체 수요가 확대되고 있다. MOSFET과 IGBT의 수요가 큰 폭으로 증대될 전망인 가운데, 전력반도체 기업 TI 코리아의 차량용 반도체 및 ECU 설계 엔지니어인 김동석 부장과 반도체의 짧은 대화 를 나눴다.


- 전기·하이브리드 자동차에 활용될 Super Junction MOSFET은 미래에 어떻게 활용될 것이라 예상하는가?

우리는 향후 10년 동안 자동차산업, 특히 내연기관 차량, 기계적 토폴로지 교체품, 전기 모터와 드라이브에 이르기까지 MOSFET 제품 및 오토모티브용 전원 IC에 대한 수요가 증가할 것으로 내다보고 있습니다. 이와 더불어 전기·하이브리드 자동차 시장에서 전기장치, 충전 및 배터리 시스템 구동에 필요한 드라이브, 제어기 및 트랜지스터 반도체 시장에 대한 수요가 증가할 것으로 예상합니다.

자동차 전장부품이 증가함에 따라 전력변환과 전원 드라이버에 대한 수요는 이에 따라 증가할 것입니다. 이로써 SJ(Super Junction) MOSFET의 역할 역시 향후 더욱 증대될 것으로 보입니다.

자동차에 적합한 다양한 SJ MOSFET 제품군을 제공함으로써 고객들은 보다 쉽게 제품을 선택할 수 있게 될 것입니다. 새로운 WBG(Wide Band Gap) 기술이 고유의 성능으로 가치가 증명되는 곳에서 이 제품들을 대체할 것입니다.

현재 내연기관에서 전력소모는 최소 3.5 kW에 이릅니다. 이 같은 적용분야에서 현재의 SJ MOSFET 솔루션은 전력변환의 요구를 잘 충족하고 있습니다. 새로운 WBG 제품이 LED 조명이나 인버터와 같이 가정용 제품 등의 영역에서 새로운 기회를 창출할 것이라 생각합니다.

- 전기·하이브리드 자동차에 활용될 WBG 화합물반도체와 미래에 대한 전망은?

자동차산업에서 WBG 기술의 적용은 장기적인 관점에서 이뤄질 것이라 보고 있습니다. WBG 기술을 사용하는 자동차 시스템에 대한 R&D 활동은 단기적으로 높은 수준까지 향상될 것입니다.

전기자동차에서 WBG 기술을 사용했을 때의 이점은 분명한 것입니다. 하지만 실리콘 MOSFET과 IGBT 기술은 향후 수 십 년간 품질 및 안정성 측면에서 높은 신뢰성을 요구하기 때문에, 차세대 WBG 기술을 상용화하는 데는 많은 시간이 필요합니다. 요구되는 수준의 대량 생산을 하기까지에도 역시 많은 시간이 필요하다고 봅니다.

고효율 고주파로 인해 WBG 디바이스에 대한 수요는 확대되고 있습니다. 품질과 안정성이 향상될수록 디바이스의 크기와 무게는 감소할 것입니다. 디바이스의 무게가 1 kg 감소할 때마다 자동차 비용은 18달러씩 절감될 것으로 우리는 예상합니다.

- 전력모듈인 IGBT(절연 게이트 양극성 트랜지스터)는 미래에 어떻게 활용될 것이라고 보는가?

IGBT 기술은 자리잡아가고 있으며 장기적으로 여러 1 kV+ 시스템에 사용될 것이라 우리는 보고 있습니다. 자동차, 모터, 에너지 분야를 이끌어 갈 차세대 전원 스위치 기술이 될 전망입니다.

IGBT는 지속적으로 개발되고 있으며, 스위칭 속도는 빨라지고 손실은 줄여 가격 경쟁력까지 갖춰가고 있습니다.
이는 고전압(1 kV 미만), 고출력(3 kW이상)을 위해 선택할 수 있는 디바이스입니다. 전기자동차에 고전압 인버터를 사용할 경우 IGBT를 선호하게 될 것입니다.
 

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