[베스트 파워 반도체] 인피니언 "전력반도체 시장 선도하는 글로벌 1위 업체"

2024-05-16
신윤오 기자, yoshin@elec4.co.kr

20.6퍼센트의 시장 점유율 보유 

탈탄소화를 동력으로 전력 반도체 시장이 빠르게 성장하고 있다. 특히 실리콘 카바이드 기반의 솔루션이 눈부신 성장을 보이고 있는데, 차량용뿐만 아니라 태양광 시스템, 에너지 저장 시스템, 전기차 충전 같은 다양한 산업용 애플리케이션에서 그렇다.

인피니언은 쿨림 사이트에서 진행중인 설비 증설을 크게 늘릴 것이다. 2차 증설 단계에서 200mm 생산 기술을 사용하여 세계에서 가장 크고 경쟁력 있는 실리콘 카바이드 전력 반도체 공장을 건설하고자 한다. 1차 증설은 올해 가을에 "생산준비완료" 단계에 도달할 것으로 예상한다.
 

 
자동차 및 신재생 에너지 분야의 고객들이 총 10억 유로에 달하는 장기 계약과 선급금 지급으로 인피니언의 투자 결정을 지지하고 있는데, 새로운 파트너 중의 하나는 세계 3위 자동차 제조사인 ‘현대차기아’이다.
(전력반도체 시장 조사: Omdia: Power Semiconductor Market Share Database-2022 -Final V2. September 2023) 

GaN Systems 인수하여 시장 확대

실리콘 카바이드와 함께 갈륨 나이트라이드(GaN)도 전력 반도체의 주요 소재로 부상하고 있다. 인피니언의 목표는 실리콘 칩과 실리콘 카바이드 및 갈륨 나이트라이드 기반 기술을 포괄한 전력 반도체 스펙트럼 전반에 걸쳐서 기술을 선도하는 것이다. GaN은 모바일 충전, 데이터 센터 파워서플라이, 가정용 태양광 인버터, 전기차 온보드 차저 등의 애플리케이션에서 빠르게 성장하고 있다.



애널리스트들에 따르면, GaN 전력 애플리케이션 시장이 2028년까지 약 20억 달러 규모로 성장할 것이다. 인피니언은 GaN Systems를 인수하여 광범위한 GaN 기반 전력 변환 솔루션과 첨단 애플리케이션 노하우를 확보하게 되었다. 총 450명의 GaN 전문가와 350개 이상의 GaN 특허 제품군을 보유하고, 이를 통해 전력 반도체 분야에서 선도적인 입지를 확대하고 시장 출시 시간을 크게 단축할 수 있게 되었다. 



 BEST PRODUCT 3 

1. 고성능 시스템을 위한 차세대 실리콘 카바이드 기술 
CoolSiC™ MOSFET G2 


차세대 실리콘 카바이드(SiC) MOSFET 트렌치 기술을 적용한 인피니언 CoolSiC™ MOSFET 650V 및 1200V 2세대 제품은 이전 세대 대비 저장 에너지와 전하 같은 MOSFET 주요 성능을 최대 20% 개선하면서 품질과 신뢰성은 그대로이다. 따라서 에너지 효율을 높이고 탈탄소화에 기여한다.
 

CoolSiC MOSFET 2세대(G2) 기술은 실리콘 카바이드의 고유한 성능 이점을 활용해서 에너지 손실을 낮추고 전력 변환 시 더 높은 효율을 달성한다. 따라서 태양광, 에너지 저장, DC EV 충전, 모터 드라이브, 산업용 전원장치 등 다양한 전력 반도체 애플리케이션에 적합하다.

전기차 DC 급속 충전기에 CoolSiC G2를 사용하면 이전 세대 대비 전력 손실을 최대 10퍼센트까지 낮출 수 있어, 폼팩터를 키우지 않고 충전 용량을 높일 수 있다. 트랙션 인버터에 CoolSiC G2 디바이스를 채택하면 전기차 주행 거리를 늘릴 수 있다. 신재생 에너지 분야에서 태양광 인버터에 CoolSiC G2를 채택하면 높은 전력 출력을 유지하면서 크기를 줄일 수 있어 와트당 비용을 낮출 수 있다.

고성능 CoolSiC G2 솔루션을 구현한 인피니언의 선도적인 CoolSiC MOSFET 트렌치 기술은 최적화된 디자인을 통해서 기존 SiC MOSFET 기술 대비 더 높은 효율과 신뢰성을 제공한다. CoolSiC G2를 기반의 디자인에 기술상을 수상한 .XT 패키징 기술을 결합하여 더 높은 열전도성, 더 우수한 어셈블리 관리, 향상된 성능을 구현할 수 있다. 

인피니언은 실리콘, 실리콘 카바이드, 갈륨 나이트라이드(GaN)를 모두 공급하며, 설계 유연성과 첨단 애플리케이션 노하우로 디자이너들의 기대와 요구를 충족한다. SiC와 GaN 등 와이드 밴드갭(WBG) 소재 기반의 혁신적인 반도체는 에너지를 효율적으로 사용하도록 하여 탈탄소화에 기여한다. 


2. 70퍼센트 더 낮은 전력 손실로 더 빠른 스위칭 제공 
솔리드 스테이트 아이솔레이터 


새로운 솔리드 스테이트 아이솔레이터 제품군은 광학 기반의 솔리드 스테이트 릴레이(SSR)에서 제공되지 않는 보호 기능을 사용해서 더 빠르고 안정적인 회로 스위칭을 달성한다. 

코어리스 트랜스포머 기술을 적용하고 전류 및 온도 보호 기능으로, 20배 더 높은 에너지 전송을 지원하여 신뢰성을 높이고 소유비용을 낮춘다. 새로운 솔리드 스테이트 아이솔레이터는 인피니언의 MOS 제어 전력 트랜지스터인 OptiMOS™ 및 CoolMOS™의 게이트를 구동하여, SCR(실리콘 제어 정류기)나 트라이액(Triac) 스위치를 사용한 솔리드 스테이트 릴레이 대비 전력 손실을 최대 70퍼센트까지 줄인다. 
 

인피니언의 솔리드 스테이트 아이솔레이터는 1000V 및 100A 이상의 부하를 제어할 수 있는 맞춤형 솔리드 스테이트 릴레이를 가능하게 한다. 코어리스 트랜스포머 기술은 향상된 성능과 신뢰성으로 첨단 배터리 관리, 에너지 저장, 신재생 에너지 시스템, 산업용 및 빌딩 자동화 시스템 애플리케이션에 적합하다. 인피니언의 솔리드 스테이트 아이솔레이터 드라이버를 사용해서 엔지니어들이 전자 및 전기기계 시스템의 효율을 더욱 높일 수 있게 되었다.

인피니언 테크놀로지스 산업용 전력 사업부의 다비데 지아코미니(Davide Giacomini) 마케팅 디렉터는 “솔리드 스테이트 아이솔레이터와 릴레이에 코어리스 트랜스포머를 구현한 것은 전력 엔지니어들에게 중요한 변화가 될 것이다. 이 기술은 기존의 광학 제어 솔루션 대비 50배 낮은 RDS(on)을 제공한다. 따라서 고전압 및 고전력 애플리케이션에 사용할 수 있다"라고 말했다.

아이솔레이터 드라이버를 인피니언의 CoolMOS S7 스위치와 사용하면 광학 구동 솔리드 스테이트 솔루션 대비 저항이 훨씬 낮은 스위칭 디자인이 가능하다. 이것은 시스템 디자인의 수명을 연장하고 소유비용을 낮춘다. 또한 모든 솔리드 스테이트 아이솔레이터와 마찬가지로 40퍼센트 낮은 턴온 전력과 이동 부품 제거로 인한 신뢰성 향상 등 전자기 릴레이 대비 훨씬  뛰어난 성능을 제공한다. 


3. 시스템 신뢰성과 향상된 전력 밀도 제공
CoolSiC™ MOSFET 2000V 제품군 


TO-247PLUS-4-HCC 패키지를 적용한 새로운 CoolSiC™ MOSFET 2000V 제품군은 높은 전압과 높은 스위칭 주파수로 동작하는 까다로운 조건에서도 시스템 신뢰성을 저하시키지 않으면서 전력 밀도를 높이려는 디자이너들의 요구를 충족한다. 

 

CoolSiC MOSFET은 더 높은 DC 링크 전압을 제공하므로 전류를 높이지 않고도 전력을 높일 수 있다. 신제품은 2000V 항복 전압(breakdown voltage)을 제공하는 업계 최초의 디스크리트 SiC(실리콘 카바이드) 디바이스로, 연면거리 14mm, 공간거리 5.4mm의 TO-247PLUS-4-HCC 패키지로 제공된다. 이들 디바이스는 스위칭 손실이 낮아 태양광(스트링 인버터 등), 에너지 저장 시스템 및 전기차 충전 애플리케이션에 이상적이다.

CoolSiC MOSFET 2000V 제품군은 1500VDC에 이르는 높은 DC 링크 시스템에 이상적이다. 1700V SiC MOSFET과 비교해서 이들 제품은 1500VDC 시스템에도 충분히 높은 과전압 마진을 제공한다. 이들 CoolSiC MOSFET은 4.5V의 게이트 임계 전압으로 업계에 새로운 기준을 제시하며, 하드 커뮤테이션(hard commutation)을 위해 견고한 바디 다이오드를 내장했다. 또한 .XT 접합 기술을 적용하여 최고 수준의 열 성능을 제공하고, 습기에 대한 내성이 뛰어나다.

개발자들은 평가 보드 EVAL-COOLSIC-2KVHCC를 정밀한 범용 테스트 플랫폼으로 사용해서 두개의  펄스 동작(Double pulse test) 또는 연속 PWM 동작으로 모든 CoolSiC MOSFET 및 다이오드 2000V 제품과 EiceDRIVER™ 컴팩트 단일 채널 절연형 게이트 드라이버 1ED31xx 제품군을 평가할 수 있다. 


 

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