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보쉬, 실리콘 카바이드 파워 반도체 양산 개시

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글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2021-12-07 13:47:30

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보쉬가 2021년 12월 2일, 실리콘 카바이드(SiC)를 사용한 파워 반도체의 양산을 시작했다고 발표했다. 전기차 배터리의 직류 전기를 교류 전기로 바꾸어 모터(전동기)에 공급하는 인버터가 있는데, 이 인버터의 핵심부품이 바로 파워반도체다. 현재 대부분의 파워반도체는 실리콘 웨이퍼를 기초 소재로 사용하는데, 최근에는 실리콘 카바이드를 소재로 한 파워반도체의 수요가 급증하고 있다.

배터리 전기차의 주행거리를 늘릴 수 있고 작고 강력하며 효율적이라는 점에서 수요가 급증하고 있다. EV 파워 일렉트로닉스 제품에 SiC 칩을 사용하여 단일 충전의 평균 주행거리는 실리콘 칩에 비해 약 6 % 연장된다. 전비로는 10% 정도 증가한다. 

하지만 폭발적으로 늘어나는 전기차 수요보다 SiC 파워반도체는 소수의 선진국들만이 독점하고 있어 전 세계적으로 공급 부족에 시달리고 있다고 한국전기연구원은 밝히고 있다.

SiC 트렌치 구조는 파워반도체의 생산량을 증가시킬 수 있지만, 안정적인 동작 및 장기 내구성 확보 등 해결해야 할 난제가 많아 세계적으로도 독일과 일본만이 양산화에 성공할 정도로 기술 장벽이 높다. 수년 내에 SiC 시장의 주역이 될 트렌치 모스펫을 국산화함으로써 SiC 기술 1부 리그에 후발국인 한국이 합류했다는 의미가 있다고 밝혔다. .

SiC 칩의 우수한 성능의 비결은 작은 탄소 원자에 있다. 일반적으로 반도체 생산에 사용되는 고순도 실리콘의 결정 구조에 탄소 원자를 결합함으로써 실리콘 칩보다 높은 스위칭 주파수가 실현된다. 또한 열이 거의 절반에 이르는 에너지가 손실되기 때문에 전기의 주행거리를 늘릴 수 있다.

이 칩은 800V 시스템에도 중요하며 시스템 성능을 개선하고 충전 속도를 높이는 데에도 중요하다. 또한, SiC 칩으로 열 생성이 억제되기 때문에 파워 일렉트로닉스 장치의 냉각 메커니즘을 단순화할 수 있다. 이는 전기자동차의 무게를 줄일 뿐만 아니라 비용을 절감할 수 있다.

보쉬는 SiC 전력 반도체를 단일 칩으로 제공하고 파워 일렉트로닉스, 모터, 변속기 및 인버터를 통합하는 전기 파워트레인 이액슬(eAxle)의 형태로 전 세계 고객에게 제공할 것이라고 밝혔다.

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