신뢰성이 높은 고성능 질화갈륨(GaN) 전력 변환 제품을 공급하는 선구적 글로벌 기업인 트랜스폼(Transphorm, Inc.)(미국장외시장[OTCQB]: TGAN)이 자사 최초의 5세대(Gen V) 디바이스를 특허 받은 SuperGaNTM 브랜드 명으로 샘플을 공급한다고 2일 발표했다.
트랜스폼의 새로운 5세대 디바이스인 TP65H015G5WS는 전기자동차(EV) 시장을 겨냥한 것으로서 성능이 향상돼 업계를 선도하고 설계하기가 쉬우며 SuperGaN 계열 제품이기 때문에 원가 구조가 최적화 되어 있다. 특히 회사의 5세대 GaN솔루션은 패키징 된 상태의 온-저항(on-resistance)이 세계에서 가장 낮고 표준 TO-247-3 패키징을 사용해 탄화규소(SiC) 보다 전력 손실이 25% 적어서 EV 전력 변환 시장에서 GaN의 잠재력을 강화한다.
자동차 업계에 부품을 공급하는 세계 선도적 독립 기업 중 하나인 마렐리(Marelli)는 2020년 3월 전기자동차 및 하이브리드 차량 탑재용 충전기(OBC), 직류/직류 변환기(DC-DC Converter), 전기자동차 및 하이브리드 차량용 파워트레인 인버터를 포함해 새로운 GaN기반 자동차/전기자동차 전력 변환 솔루션을 위해 트랜스폼과 전략적 파트너십을 맺었다고 발표한 바 있다. 마렐리는 현재까지 트랜스폼에 400만달러의 지분 투자를 했고 2021년 1분기에 1백만달러를 추가로 지분 투자하기로 약속했다.
마렐리 전기 파워트레인 부문 최고경영자(CEO)인 요아킴 페트제르(Joachim Fetzer) 박사는 “트랜스폼이 브리지(bridge) 구성을 가진 패키징된 개별GaN 디바이스에서 10kW의 전력을 달성한 것은 GaN가 전기자동차 변환기와 인버터로서 매우 유망하다는 것을 더욱 입증하는 것이다. 과거에 발표한 파트너십의 일환으로 우리는 트랜스폼의 업계를 선도하는 GaN 디바이스를 계속 평가하고 다년간의 전기자동차 시스템 제품 로드맵을 지원하기 위해 협력할 것”이라고 말했다.
프리밋 파리크(Primit Parikh) 트랜스폼 최고운영책임자(COO)겸 공동 설립자는 “우리는 트랜스폼의 SuperGaN 전계효과 트랜지스터(FET) 기술을 계속 혁신해 전기자동차와 기타 고전력 변환 애플리케이션을 겨냥한 세계에서 온-저항이 가장 낮은 표준 TO-247-3 패키징을 사용한 디바이스를 제공하게 됐다. 이는 고객이 단일 디바이스를 갖고 두 자릿수 킬로와트(kW)로 작동할 수 있게 함으로써 GaN가 더 강력한 성능을 내고 시스템 비용을 낮추며 전력밀도를 높일 수 있다는 것을 계속 입증한다”며 “우리의 5세대 GaN플랫폼은 과거에는 병렬접속을 필요로 했던 출력 수준을 위해 새로운 설계 기회를 창출하면서도 99%이상의 효율성을 제공한다”고 말했다.
트랜스폼의 SuperGaN™ 기술이 탄화규소의 성능 능가
5세대 SuperGaN플랫폼에는 전 세대인 4세대 제품에서 얻은 학습 결과, 특허 받은 패키징 축소 유도 기술, 설계 가능성 및 작동 용이성(잡음 내성을 위한 Vth of 4 V), +/- 20 Vmax 의 게이트 견고성, 단순화되고 축소된 조립 구조 등 모든 것이 통합되어 있다. 전문지 ‘EE월드(EEWorld)’는 ‘고전압 GaN 전력 변화의 경계를 허물다’라는 최근 기사에서 회사의 TP65H015G5WS를 표준 TO-247-3패키징을 사용하고 온-저항이 비슷한 첨단 탄화규소 MOSFET(산화막 반도체 전기장효과 트랜지스터)과 비교했다. 이들 디바이스를 반 브리지 동기적 부스트 변환기에서 최고12kW의 전력과 70kHz의 주파수로 작동한 결과, 트랜스폼의 GaN디바이스는 전력이 25% 적게 손실된 것으로 나타났다.
트랜스폼은 현재 나와 있는 단일 칩 e-모드 GaN 기술은 게이트의 민감성 때문에 가용하지 않은 15mΩ 650V 디바이스인 SuperGaN 5세대FET(전계효과 트랜지스터)의 샘플을 공급하기 시작했다. 개별 패키징을 사용한 일반 탄화규소MOSFET이 제공하는 최저R에 필적하는 이 솔루션은 전기자동차OBC및 파워트레인 인버터, 랙(rack)으로 구성된 데이터 센터 서버용 전원장치, 산업용 무정전 전력 애플리케이션, 재생 태양광 발전 인버터 등 대상 애플리케이션에 따라 10kW이상을 작동할 수 있다. 또 TP65H015G5WS는 더 높은 전력을 위해 병렬로 더 많이 접속할 수 있게 하는 다이 레벨(die level) 모듈 솔루션 용으로도 출시할 예정이다. 회사는 이 5세대 FET디바이스가 2021년 중반에 JEDEC(국제반도체표준 협의기구) 자격을 얻고 그 이후에 국제 인증 규격인AEC-Q101자격을 취득할 것으로 예상하고 있다.
