SST 시장, AI 데이터센터·전기차·전력망에 따른 전력 수요 증가로 초기 상용화 단계 진입
온세미는 급증하는 AI 데이터센터의 전력 수요에 대응하기 위해 고전압 실리콘 카바이드(SiC) 기술과 반도체 변압기(Solid State Transformer, SST)용 차세대 전력 솔루션을 공개했다고 밝혔다.
업체 측에 따르면, 인공지능의 빠른 성장으로 데이터센터 전력 인프라에 대한 수요가 급증하고 있다. 400V AC 버스를 기반으로 하는 기존의 전력 분배 시스템은 저전압 서버 공급장치까지 여러 변환 단계를 거쳐야 하기 때문에 점차 한계에 직면하고 있다.
이러한 과제를 해결하기 위해 업계는 800V HVDC 아키텍처로 전환하는 추세다. 엔비디아(NVIDIA)는 2027년부터 기존 12V 및 48V 시스템을 대체하는 800V HVDC로 전환할 것이라고 발표했다. 이러한 접근 방식은 13.8kV AC 전력을 800V DC로 직접 변환할 수 있어 전력 변환 단계를 크게 줄일 수 있다는 설명이다.
SST는 이러한 전환을 가능하게 하는 핵심 기술로 주목받고 있다고 전했다. SST는 기존 변압기를 대체해 고전압 전력을 직접 변환할 수 있으며, 차세대 AI 시설에 더 효율적이고 유연하며 확장 가능한 전력 공급을 가능하게 한다는 것이다.
SST의 확산은 차세대 고전압 SiC 소자에 대한 수요를 견인하고 있다. SST 아키텍처에는 일반적으로 캐스케이드 H-브리지 토폴로지가 적용된다. 프론트엔드 AC-DC 변환 단계에는 통상 2,300V에서 6,500V 정격의 SiC 소자가 요구되며, 다운스트림 DC-DC 변환 단계에는 일반적으로 1,200V에서 2,300V 정격의 소자가 사용된다.
시스템 전압이 높아짐에 따라 10kV급 SiC MOSFET에 대한 관심도 커지고 있다. 이러한 소자는 기존 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT) 모듈 대비 스위칭 손실을 크게 줄이는 동시에, 보다 단순한 시스템 아키텍처 구현을 지원한다.
기존 멀티레벨 SiC 또는 IGBT 기반 설계와 비교해, 10kV SiC 소자는 부품 수를 줄이고 전력 효율을 높이는 동시에 열 관리도 간소화할 수 있다. 이는 고전력 SST 시스템에서 특히 중요하다는 설명이다.
고전압 소자는 높은 절연 전압을 지원하고 극한의 dv/dt 조건에서도 안정적인 성능을 구현할 수 있는 첨단 게이트 드라이버 기술이 필요하다. 또한 2.0kV 버스 전압을 지원하기 위해서는 3.0kV의 기능 안전 동작 전압이 요구된다고 업체 측은 전했다.
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