57년 역사를 가지고 있는 일본의 반도체 기업 로옴 주식회사의 한국지사인 로옴 세미컨덕터 코리아(대표이사 권오주, www.rohm.co.kr)는 쉐라톤 서울 디큐브시티 호텔에서 SiC 파워 디바이스 신제품 발표 기자간담회를 갖고, Trench(트렌치) 구조를 채용한 SiC-MOSFET(실리콘 카바이드 모스펫)의 개발을 완료하여 양산 체제를 구축했다고 밝혔다.

도랑을 의미하는 Trench의 구조를 채용한 로옴의 SiC-MOSFET는 칩 표면에 홈을 형성, 그 측벽에 MOSFET의 게이트를 형성한 구조이다. Planar(플래너) 타입의 MOSFET에 구조상 존재하는 JFET 저항이 존재하지 않아 Planar 구조보다 미세화가 가능해 SiC 재료 본래의 성능에 가까운 저 ON 저항화를 기대할 수 있어 산업기기 등 대전력 기기의 전력 효율성 개선과 소형화에 기여하는 제품이다.

▲ 로옴 세미컨덕터 코리아 권오주 대표이사가 로옴 주식회사를 소개하고 있다.

▲ 로옴의 더블 Trench 구조(오른쪽)와 싱글 Trench 구조 비교

로옴측은 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 과제였다며, 이에 로옴은 독자적인 더블 트렌치 구조를 채용해 이와 같은 과제를 극복했다고 강조했다. 이를 통해 기존의 Planar 타입 SiC-MOSFET에 비해 동일 칩 사이즈로 ON 저항을 50％ 낮추었으며, 입력용량이 35％ 저감됨에 따라 스위칭 성능도 향상되었다고.

전력을 사용하는 모든 영역에서 효율이 당면과제로 떠오르고 있는 현대의 산업환경에서 로옴의 혁신적인 SiC Trench MOSFET은 다양한 기기에 적용할 수 있을 것으로 회사측은 기대하고 있다. 특히, 태양광 발전용 파워 컨디셔너, 산업기기용 전원, 공업용 인버터 등 대용량의 전력을 소비하는 기기의 소형화와 저소비전력화에 더욱 유리할 것이라고 강조했다.

▲ SiC Trench MOSFET을 채용한 Full SiC 파워 모듈

로옴은 이번에 개발한 Trench 구조 SiC-MOSFET을 사용한 Full SiC 파워 모듈을 제품화하여 제공한다고 밝혔다. Trench 구조를 채용한 SiC-MOSFET 신제품 'BSM180DD12P3007'의 내부 회로는 2-in-1 구조를 채용, SiC-MOSFET과 SiC-SBD를 1패키지에 내장하고 1200V/180A 정격을 실현하였다. Si-IGBT 모듈에 비해 약 77％의 스위칭 손실이 저감되었으며, Planar 타입 SiC-MOSFET을 사용한 Full SiC 모듈과 비교해도 스위칭 손실을 42％ 가량 저감했다고 로옴측은 설명했다.

향후 로옴은 디스크리트 타입으로 650V(118A), 1200V(95A) 정격전압 제품을 각 3종류씩 순차적으로 제품화할 예정이며, 나아가 정격전압 1700V Full SiC 파워 모듈을 선보일 계획에 있는 등 앞으로도 다양한 제품 라인업을 확충해 나간다는 계획이다.

▲ 로옴 주식회사 나카무라 다카시(Nakamura Takashi) 부장이 로옴의 SiC 파워 디바이스를 소개하고 있다.

로옴 관계자는 "로옴은 고내압, 저손실·고효율 실현이 가능한 SiC 파워 디바이스에 일찍이 주목해 왔다. 이러한 SiC의 특성을 최대화할 수 있는 Trench 구조를 채용한 SiC-MOSFET의 양산에 세계 최초로 성공했다는 점에서 큰 의미가 있다"며, "Trench 구조의 SiC-MOSFET은 우수한 저손실 특성과 고속 스위칭 특성을 겸비한 초고성능 제품으로, 산업기기를 비롯한 다양한 기기의 저전력화와 경량화에 큰 기여를 하게 될 것"이라고 전했다.

이진성 기자 mount@noteforum.co.kr

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