ST는 SiC MOSFET 분야를 선도한다
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ST는 SiC MOSFET 분야를 선도한다
  • 김종율 기자
  • 승인 2018.09.21 11:28
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ST의 오토모티브 산업에 대하여
ST는 오토모티브 산업에 30년 이상의 경험을 가지고 있다. 그만큼 강력한 노하우를 지녔다는 방증이다.
이 노하우를 가지고 ST는 2017년에 오토모티브 분야에서 24억 달러의 매출을 올렸고, 연간으로 10% 성장을 이루었다. 그리고 오토모티브 관련 시장 점유율은 현재 9% 정도이다.
ST는 현재 스마트 파워, 엔진 관리, ADAS 세이프티, 24GHz 레이더 등의 오토모티브 산업에서 업계 1위를 차지하고 있다.
 
왜 실리콘 카바이드(SiC)인가?
자료에 따르면, SiC는 Si에 비해 다양한 강점을 가지고 있다. 전도대에 도달하는 에너지가 3배나 많으며, 10배나 많은 밴드갭, 그리고 고전압 등이 대표적인 장점이다. Si에 비해 고전압을 허용한다는 것은 같은 전압이라면 더 작은 디바이스를 만들 수 있고, 스위칭 속도도 향상된다. 
 
이미 상용으로 도입된 SiC
앞서 강조했지만 실리콘 카바이드(SiC) 반도체 기반의 MOSFET은 실리콘만을 사용한 것에 비해 훨씬 더 우수한 성능을 보여준다. R&D 샘플이나 프로토타입 데모가 아닌 SiC 기반의 MOSFET이 이미 상용으로 도입되고 있다는 사실은 이 기술의 우수성을 잘 대변한다.
 
ST의 SiC 개발 역사
ST는 1990년대 중반부터 SiC 관련 기술을 개발하기 시작하여 2003년에 2인치 웨이퍼를 상용화시켰다. 그리고 2011년에 4인치 웨이퍼, 2016년에 6인치 웨이퍼를 상용화시켰다. 현재 자사 분류로 2세대 SiC MOSFET 기술에 대응하고 있는 ST는 2019년부터는 3세대 기술에 대응한다고 밝혔다.
 
SiC MOSFET의 타깃 애플리케이션
SiC MOSFET은 전압 및 전력에 따라 활용분야가 다양하다. 600V에 5kW 수준이라면 홈 애플리케이션에, 600V에 100kW~350kW 전력이라면 전기자동차에, 그리고 1700V라면 스마트 파워그리드 및 풍력장치 등에서도 활용될 수 있다.
 
전기자동차와 SiC MOSFET
ST마이크로일렉트로닉스는 전기자동차에 SiC MOSFET이 가장 많이 이용될 것으로 기대하고 있다. SiC MOSFET 관련 매출을 5년 이내에 누적 10억 달러까지 달성하겠다는 ST는 이 매출의 90% 정도를 자동차 산업에서 이루겠다는 목표를 가지고 있다. 그 이유는 전기자동차 산업의 특성상, SiC MOSFET을 필요로 하기 때문이다.
 
전기자동차의 종류
전기자동차는 차량의 구동을 전기로 한다. 그래서 전기를 사용하는 방법에 따라 하이브리드 전기차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기차(PHEV), 배터리 전기차(BEV) 등으로 구분된다.
업계가 기대하는 완전한 전기자동차라면 BEV가 대표적인데, ST측은 SiC 반도체의 요구는 PHEV 및 BEV에서 일어날 것으로 기대하고 있다.
 
전기자동차와 ST
SiC 관련 기술에서 업계를 선도하고 있는 ST가 전기자동차 시장에 기대를 거는 것은 자사가 공급할 수 있는 솔루션이 많기 때문이다. 대표적인 것으로는 트랜션 인버터, DC-DV HV, 배터리 관리 시스템, 온보드 차저 등이 있다. 
더군다나 최근 동향으로 봤을 때 유럽, 미국, 중국, 일본 등 전기자동차 시장을 선도하고 있는 국가들에서는 전기자동차 관련 수요가 꾸준히 일고 있다. ST는 그래서 더욱 이 분야에 매진하고 있다.
 
전기자동차와 SiC
SiC 기술은 전기자동차 시장을 활성화시키는 원동력이 될 것으로 ST는 기대하고 있다. 누차 강조하지만 이 기술을 활용하면 더 작은 다이 사이즈, 더 작은 패키지, 더 작은 부품을 개발할 수 있고, 고온에서도 에너지 손실이 적어 보다 적은 쿨링 시스템을 채용하고도 디바이스가 정상적으로 작동한다. 이런 이점은 전기자동차 시장에서 큰 강점이다.
 
전압에 따른 SiC Vs. Si
SiC의 이점은 1200V일 때, 650V일 때 다이사이즈를 비교해보면 확연하게 드러난다. SiC 기술로 만든 MOSFET는 1200V일때 Si StripFET MOSFET 보다 100배나 적은 면적을 가진다. 전기자동차는 보다 경량이어야 하므로 다이사이즈를 작게 만들 수 있는 이 기술은 전기자동차 시장에서 유리할 수밖에 없다. 
 
SiC의 에코 자동차 적용 범위
ST의 SiC 솔루션은 그 종류가 다양하다. 그래서 전기자동차라고 하더라도 전기자동차의 종류별로 ST 솔루션의 적용 범위는 다르다. 아래 그림을 참조하면 애플리케이션 별로 ST솔루션의 적용 대상을 확인할 수 있다.

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