세계 최초로 트렌치 구조를 채용한 SiC(실리콘 카바이드) MOSFET(모스펫)이 개발돼 올 4분기부터 양산된다. 

로옴 세미컨덕터 코리아(대표이사 권오주)는 지난 8월 27일 서울 신도림동 쉐라톤 디큐브시티호텔에서 기자간담회를 개최하고 독자적인 더블 트렌치 구조를 적용한 SiC MOSFET ‘BSM180D12P3C007’의 양산 계획을 밝혔다.

지금까지 SiC-MOSFET에서의 ‘트렌치(Trench)’ 구조 채용은 ON 저항을 대폭 낮출 수 있다는 점에서 주목을 받아왔다. 하지만 게이트 트렌치 부분에서 발생하는 전계(electric field, 電界)를 완화하고 장기적 신뢰성을 확보하는 것이 과제로 남아있었다.

로옴은 새로운 트렌치 구조 설계 적용을 위해 약 7년간 연구 개발한 끝에 이같은 과제를 극복, 현재 양산을 앞두고 있다고 밝혔다. 개발된 SiC MOSFET을 통해 기존 Si(실리콘) 시장을 대체하고 자동차를 비롯한 산업 시장에 빠르게 진입한다는 전략이다.  

일본 로옴 세미컨덕터 본사의 나카무라 다카시 디스크리트 모듈 생산본부 연구개발부 부장은  “현재 SiC 시장 규모는 Si 반도체 시장과 비교했을 때 소규모지만 이번 트렌치 구조 제품이 시장 형성에 기폭제가 될 것”이라며 포부를 밝혔다. 

트렌치 구조의 SiC MOSFET은 기존 플래너(Planar) 타입 SiC-MOSFET에 비해 동일 칩 사이즈로 ON 저항을 50% 낮췄으며, 입력 용량이 35% 저감됨에 따라 스위칭 성능이 향상됐다. 태양광 발전용 파워 컨디셔너, 산업기기용 전원, 공업용 인버터 등 대용량 전력을 소비하는 기기의 소형화와 저소비전력화에 유리할 것으로 기대를 모으고 있다.

행사에서 로옴 관계자는 “SiC는 전류 흐름을 방해하는 ‘절연’의 성질을 파괴하는 특성이 기존 Si에 비해 약 10배 높으며, 고내압(600 V)임에도 불구하고 스위칭 손실이 낮아 고효율 및 고주파 실현을 가능케 한다”고 말했다. 이어 “넓은 밴드 갭을 통해 고온 동작이 가능해짐에 따라 칩이나 패키지, 세트 자체의 소형화에 기여할 전망”이라며 SiC-MOSFET이 가진 장점에 대해 설명했다.

로옴은 이번에 개발한 트렌치 구조 SiC-MOSFET을 사용한 Full SiC 파워 모듈을 제품화해 제공할 방침이다. 내부 회로는 2-in-1 구조를 채용, SiC-MOSFET과 SiC-SBD를 1패키지에 내장하고 1200 V/180 A 정격을 실현했다.

로옴 관계자는 “모든 디바이스는 전원 off 시 서서히 전력이 차단되기에 오프손실(off loss)을 발생시키는 데, SiC MOSFET은 Si IGBT에 비해 on/off를 통틀어 스위칭 손실이 약 73% 감소하는 효과를 가져온다”고 전했다.  또 “트렌치 구조의 SiC-MOSFET은 우수한 저손실과 고속 스위칭의 특성을 겸비한 제품”이라며 “산업기기를 비롯한 다양한 기기의 저전력화와 경량화에 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

로옴은 디스크리트 타입으로 650 V(118 A), 1200 V(95 A) 정격 제품을 각 세 종류씩 순차적으로 제품화할 예정이다.

로옴 세미컨덕터 코리아 권오주 대표이사는 “로옴은 현재 자동차용 전력반도체 산업의 후발주자지만 이 기술을 통해 새로운 전환점을 마련하게 될 것”이라고 말했다.