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전기연, 트렌치 구조 SiC 전력반도체 개발…"공급량 증가 기대"

연합뉴스 입력 04.21.2021 01:24 PM 조회 146
예스파워테크닉스에 20억 규모 기술이전도
SiC 전력반도체 제조용 웨이퍼[한국전기연구원 제공. 재판매 및 DB 금지] 

과학기술정보통신부 산하 한국전기연구원(이하 전기연구원)은 SiC(Silicon Carbide·탄화규소) 전력반도체 소자 최첨단 기술인 트렌치 구조 모스펫(MOSFET)을 개발했다고 21일 밝혔다.

SiC 트렌치 모스펫은 SiC 웨이퍼(반도체 기판)에 좁고 깊은 골(트렌치)을 만들고, 골의 벽면을 따라 전류 통로인 채널을 상하 방향으로 배열한 것이다. 수평 배열이던 기존 채널 구조와 차별화했다.

수평 배열 채널을 수직으로 세운 만큼 채널 면적을 줄일 수 있어서 전력 소자(칩)의 면적도 최대 수십 퍼센트 줄일 수 있다.

SiC 트렌치 모스펫의 핵심 기술 개발에 참여한 문정현 전기연구원 전력반도체연구센터 박사는 "SiC 전력 소자에서 가장 난이도가 높은 이 기술이 적용되면 웨이퍼당 더 많은 칩을 만들 수 있어 공급량도 늘리고 소자 가격도 그만큼 낮출 수 있다"고 말했다.

이번 개발은 SiC 기술 1부 리그에 후발 주자인 한국이 합류했다는 의미도 있다고 전기연구원은 설명했다.

SiC 트렌치 구조는 안정적인 동작 및 장기 내구성 확보 등 해결해야 할 난제가 많아 독일과 일본만이 양산에 성공할 정도로 기술 장벽이 높다.

방욱 전력반도체연구센터장은 "트렌치 모스펫 기술은 우리 연구원이 20년간 쌓아온 SiC 소재 및 소자 기술이 집약된 것"이라며 "수년 내에 SiC 시장의 주역이 될 트렌치 모스펫이 국산화된 것이 가장 큰 의미"라고 평가했다.

 

한국전기연구원 전력반도체연구센터(창원=연합뉴스) 왼쪽부터 나문경, 문정현, 방욱, 강인호, 김형우 박사. [한국전기연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]


전기연구원은 SiC 트렌치 모스펫 원천기술을 포함해 제품 상용화를 위한 각종 기술 패키지를 SiC 전력반도체 전문업체인 주식회사 예스파워테크닉스에 기술이전하기도 했다.

기술이전 금액은 과제수탁 계약을 포함해 총 20억원이다.

향후 전기연구원은 그동안 수입에 많이 의존해온 SiC 전력반도체의 국산화 및 대량 생산을 적극 지원할 계획이다.

SiC 전력반도체로 전기차 인버터를 만들면 실리콘(Si) 반도체를 사용했을 때보다 에너지 효율이 최대 10% 높아진다.

인버터의 부피와 무게도 줄일 수 있어 전기 운송수단(e-mobility)용으로 최적이다.

전기차용 수요가 급증하며 최근 1년여간 공급 부족을 빚고 있는 SiC 반도체 소재는 미국 기업의 대중국 금수 품목에 포함되기도 했다.
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