실리콘 웨이퍼 자체를 패키지로 활용…적용 분야에 따라 3~5배 높은 전력 밀도 구현
온세미(나스닥: ON)가 실리콘 웨이퍼 자체를 패키지로 활용하는 ‘임베디드 파워 플랫폼(Embedded Power Platform, EPP)’을 공개했다고 밝혔다.
EPP는 전기·기계·열 설계를 초기 단계부터 하나의 플랫폼에서 통합하는 확장형 아키텍처다. 온세미는 이를 통해 전력 밀도와 시스템 성능을 높이고 개발 복잡성과 개발 기간을 줄여 인공지능(AI) 인프라와 전동화, 자율 시스템 등의 개발을 지원한다는 설명이다.
기존 전력 시스템은 전력 전자와 기계·열 설계를 별개의 엔지니어링 영역으로 구분하고 각 단계를 순차적으로 최적화하는 방식이 주로 사용됐다. 이 경우 앞선 단계에서 내린 결정에 따라 추가 엔지니어링 작업이나 후반부 설계 변경이 필요해지면서 비용과 개발 기간이 증가할 수 있다고 업체 측은 전했다.
EPP는 실리콘 웨이퍼 자체를 패키지로 활용해 실리콘과 실리콘카바이드(SiC), 질화갈륨(GaN) 기술을 웨이퍼 레벨 아키텍처에서 통합·연결한다. 전계효과트랜지스터(FET), 드라이버, 컨트롤러 등 여러 디바이스도 하나의 패키지에 내장할 수 있다.
이를 통해 설계 초기부터 전기적·열적·기계적 특성을 함께 평가하고 최적화할 수 있도록 했다. 애플리케이션에 따라 기존 방식 대비 3~5배 높은 전력 밀도를 구현하고 개발 단계를 최대 4개월 단축할 수 있다는 것이다.
업체 측에 따르면, 열 및 방열 성능 향상과 기생 인덕턴스 감소를 통한 전력 손실 저감, 디바이스 제어 성능과 스위칭 주파수 향상도 지원한다. 설계 단계에서 발생할 수 있는 절충 요소를 사전에 파악해 개발 후반부의 설계 변경을 줄이고, 서로 다른 전력 수준과 디바이스 및 반도체 기술에도 공통 아키텍처를 확장 적용할 수 있도록 설계됐다.
EPP에는 온세미의 표준 12인치 실리콘 웨이퍼 제조 역량도 활용된다. 반도체 설계 도구와 웨이퍼급 제조 기술, 시뮬레이션 역량을 전력 시스템 통합에 적용해 설계와 제조 과정의 효율성을 높이는 방식이다.
AI 인프라에서는 증가하는 랙 전력 요구량에 대응해 전력 시스템의 크기와 열 관리 부담을 줄이는 데 활용할 수 있다. 초기 EPP 기반 솔리드 스테이트 회로 차단기 설계는 기존 설계보다 크기가 50% 작고 온도는 20% 낮은 것으로 나타났다. 온세미는 패키징에 필요한 공간을 줄이고 전체 면적을 방열에 활용해 AI 인프라의 전력 밀도를 높일 수 있다고 전했다.
전기차 분야에서는 트랙션 인버터에 EPP를 적용할 수 있다. 회사 측에 따르면 기존 방식 대비 최대 4배 높은 전력 밀도와 15% 낮은 전력 손실을 구현할 수 있어 인버터의 크기와 무게를 줄이고 효율을 높일 수 있다.
확장 가능한 단일 인버터 플랫폼을 보급형부터 고급형 차량까지 적용할 수 있어 자동차 제조사가 여러 차량 모델과 전력 등급에 공통 설계를 활용하는 것도 가능하다. 이를 통해 연구개발(R&D)과 제조 비용을 줄이고 검증 및 개발 기간을 단축할 수 있다는 설명이다.
스바루(Subaru Corporation)는 EPP의 초기 협력 파트너로 참여한다. 양사는 향후 전동화 차량 아키텍처에 EPP를 적용하는 방안을 평가하고 있으며, 스바루는 엔지니어링 샘플과 시뮬레이션 모델, 관련 기술을 조기에 제공받았다.
하산 엘 코우리(Hassane El-Khoury) 온세미 회장 겸 최고경영자(CEO)는 “EPP는 실리콘 자체를 시스템 아키텍처의 일부로 통합해 첨단 반도체 기술과 제조, 시스템 수준의 최적화를 하나의 공통 아키텍처로 결합한다”며, “AI 인프라와 전동화, 자동화를 위한 기반을 마련할 수 있다”고 말했다.
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