텍사스인스트루먼트(TI)가 질화갈륨(GaN) 소재를 적용한 차량용 650볼트(V)와 600V 트랜지스터(FET) 개발에 성공했다. 기존 실리콘 기반 전력 반도체와 비교해 충전기 크기를 절반으로 줄이면서 전력 밀도는 두 배 높였다.
스티브 톰 TI 전원 사업부 GaN 제품군 매니저는 12일 진행된 온라인 미디어 브리핑에서 "TI는 2010년 GaN 개발에 뛰어들어 인프라와 프로세스를 구축하는데 6년이 걸렸다. 2016년 첫 제품 출시 이후 총 6개의 GaN 제품을 출시했다"며 "모든 GaN 제품은 TI가 보유한 GaN 전용 팹에서 생산되기 때문에 품질에 자신있다"고 말했다. GaN 팹의 위치와 생산 물량에 대한 질문에는 "내부 규정상 비밀"이라며 말을 아꼈다.
올 11월에 출시된 LMG3525R030-Q1과 LMG3425R030제품군은 2세대 차량용 GaN 트랜지스터다. 스위칭 드라이버, 내부 보호, 능동 전원 관리, 온도 감지 기능을 통합한 제품이다. 기존 실리콘과 실리콘카바이드(SiC) 솔루션에 비해 전기차 충전기와 직류/직류(DC/DC) 컨버터 크기를 최대 50%까지 축소할 수 있다. 전력 밀도는 이전 세대 보다 두 배 높아졌다. 부품 개수를 10개 이상 줄일 수 있다. 원가 절감이 가능하다는 읨디ㅏ.
TI는 전력손실을 줄이기 위해서 '아이디얼 다이오드 모드'를 자체 개발해 적용시켰다. 적응형 데드타임 제어가 필요 없어져 펌웨어 복잡성을 낮출 수 있다. 개발 시간을 줄여준다. 또 파워팩터커넥션(PFC)에서 서드 쿼드런트(제3사분면) 손실을 66%까지 줄일 수 있다.
패키징 기술 또한 중요하다. 칩 패키지 사이즈가 크면 속도가 느릴 수밖에 없다. 패키지가 작아진다고 전력관리를 잘하는 것도 아니다. TI는 울트라 패키징 기술을 사용해서 열 임피던스를 23% 감소시켰다. 하단 또는 상단 냉각 패키지를 선택할 수 있는 유연성이 특징이다.
LMG3525R030-Q1은 전기차의 배터리 부분에 적용되는 칩이다. 산업용 제품인 LMG3425R030은 자동차 충전소 뿐 아니라 엔터프라이즈 부문의 컴퓨팅 플랫폼, 5G 통신 기지국의 전원공급 부분에 적용될 수 있다.
TI는 GaN 뿐아니라 실리콘카바이드(SiC) 솔루션 개발에도 주력하고 있다. 스티브 톰 매니저는 "아직 SiC 전용 팹을 갖추지 않았지만, 지속적인 투자를 하고 있다"며 "SiC는 게이트 드라이버, 파워트레인, 트랙션 인버터 등에 적용 가능하다"고 설명했다.