로옴 세미컨덕터 코리아는 지난 8월 27일 쉐라톤 서울 디큐브시티 호텔에서 열린 간담회를 통해 로옴이 향후 계획 등을 발표하고 본격 양산 개시하는 신제품을 자세히 알렸다.
이 제품은 트렌치 구조를 채용해 기존의 Planar 타입 SiC-MOSFET에 비해 동일 칩 사이즈로 ON 저항을 50% 낮추었으며, 입력용량이 35% 저감됨에 따라 스위칭 성능 또한 향상시킨 것이 특징이다.
로옴 주식회사의 한국지사인 로옴 세미컨덕터 코리아(이하, 로옴)는 지난 8월 27일 쉐라톤 서울 디큐브시티 호텔에서 기자간담회를 갖고 세계 최초로 트렌치(Trench) 구조를 채용한 SiC-MOSFET(제품명, BSM180D12P3C007)을 개발하여, 올 4분기부터 양산한다고 밝혔다(그림 1).
그림 1. SiC Trench MOSFET 채용한 Full SiC 파워 모듈
이번 제품 발표회에는 로옴 한국지사의 권오주 대표와 로옴 본사의 나카무라 다카시( NAKAMURA TAKASHI) 부장이 참석해 로옴이 나아갈 길을 제시하고 양산에 들어갈 신제품의 특징을 설명했다.
트렌치 구조는 칩 표면에 홈을 형성해, 그 측벽에 MOSFET의 게이트를 형성한 것이다. Planar 타입 MOSFET에 구조상 존재하는 JFET 저항이 존재하지 않으므로, Planar 구조보다 미세화가 가능하여 SiC 재료 본래의 성능에 가까운 ON 저항을 기대할 수 있다.
지금까지 SiC-MOSFET에서의 Trench 구조 채용은 ON 저항을 대폭 낮출 수 있다는 점에서 주목받아 왔으나, 게이트 트렌치(Gate Trench) 부분에서 발생하는 전계를 완화하고 장기적인 신뢰성을 확보하는 것이 과제였다.
로옴은 독자적인 더블 트렌치 구조를 채용하여 이와 같은 과제를 극복했다. 덕분에 기존의 Planar 타입 SiC-MOSFET에 비해 동일 칩 사이즈로 ON 저항을 50% 낮췄으며, 입력용량이 35% 저감됨에 따라 스위칭 성능도 향상됐다.
전력을 사용하는 모든 영역에서 효율이 당면과제로 떠오르고 있는 현대의 산업 환경에서 로옴의 혁신적인 SiC Trench MOSFET은 다양한 기기에 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 태양광 발전용 파워 컨디셔너, 산업기기용 전원 및 공업용 인버터 등 대용량의 전력을 소비하는 기기의 소형화와 저소비전력화에 더욱 유리할 것으로 전망된다.
로옴은 이번에 개발한 트렌치 구조 SiC-MOSFET을 사용한 Full SiC 파워 모듈을 제품화하여 제공한다고 밝혔다. 내부 회로는 2-in-1 구조를 채용했으며, SiC-MOSFET과 SiC-SBD를 1패키지에 내장하고 1200V/180A 정격을 실현했다(그림 2).
그림 2. 로옴의 차세대 SiC-MOSFET 소자 구조
또한 Si-IGBT 모듈에 비해 스위칭 손실이 크게 저감되었으며, Planar타입 SiC-MOSFET을 사용한 Full SiC 모듈과 비교해도 스위칭 손실을 42% 가량 저감했다고 로옴 측은 설명했다(그림 3). 향후 로옴은 디스크리트 타입으로 650V(118A), 1200V(95A) 정격의 제품을 각 3종류씩 순차적으로 제품화할 예정이라고 밝혔다.
그림 3. IGBT Module 대비 약 77% 스위칭 손실 저감
로옴 관계자는 “로옴은 고내압, 저손실(고효율) 실현이 가능한 SiC 파워 디바이스에 일찍이 주목해 왔다. 이러한 SiC의 특성을 최대화할 수 있는 트렌치 구조를 채용한 SiC-MOSFET의 양산에 세계 최초로 성공했다는 점에서 큰 의미가 있다”고 설명했다. 또한 “트렌치 구조의 SiC-MOSFET은 우수한 저손실 특성과 고속 스위칭 특성을 겸비한 초고성능 제품으로, 산업기기를 비롯한 다양한 기기의 저전력화와 경량화에 큰 기여를 하게 될 것”이라 밝혔다.
로옴의 나카무라 다카시 부장은 “SiC 시장 규모는 실리콘 반도체 시장에 비교하면 작은 시장이다”라며, “이번에 발표한 세계최초로 트렌치 구조를 적용한 제품이 SiC 시장 확대의 기폭제가 됐으면 하는 바람”이라고 밝혔다.
용어 설명
▶ MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)
금속·산화물·반도체 전계 효과 트랜지스터를 뜻한다. FET 중에서는 가장 일반적으로 사용되는 구조이다. 스위칭 소자로 사용된다.
▶ Trench 구조
Trench는 도랑을 의미한다. 칩 표면에 홈을 형성한 후, 그 측벽에 MOSFET의 게이트를 형성한 구조이다. Planar 타입 MOSFET에 구조상 존재하는 JFET 저항이 존재하지 않으므로, Planar 구조보다 미세화가 가능해 SiC 재료 본래의 성능에 가까운 ON 저항을 기대할 수 있다.
임재덕 기자 (eled@hellot.net)
