사진. 트랜스폼

차세대 전력 시스템의 미래인 GaN 전력 반도체 분야의 글로벌 리더인 트랜스폼(Transphorm)은 특허 기술이 적용된 GaN 전력 트랜지스터에서 최대 5마이크로초의 SCWT(단락 회로 내구성 시간)를 시연했다고 오늘 발표했다. 이는 전통적으로 실리콘 IGBT 또는 실리콘 카바이드(SiC) MOSFET에 의해 제공되는 서보 모터, 산업용 모터 및 자동차 파워트레인과 같은 견고한 전력 인버터의 필수 단락 회로 기능을 충족하는 트랜스폼 GaN의 능력을 입증하며 다음 5년간 30억달러 이상의 GaN TAM 가치가 있다.

시연은 트랜스폼의 장기 전략적 파트너이자 저압 및 고압 드라이브, 서보 시스템, 기계 컨트롤러 및 산업용 로봇 분야의 글로벌 리더인 야스카와전기의 지원으로 이뤄졌다. GaN은 기존 솔루션에 비해 더 높은 효율과 더 작은 크기를 허용하므로 서보 시스템을 위한 매우 매력적인 전력 변환 기술이다. 이를 위해 GaN은 엄격한 견고성 테스트를 통과해야 한다. 그중 단락 생존 가능성이 가장 어렵다. 단락 오류가 발생하는 경우 장치는 고전류 및 고전압의 극한 조건을 견뎌야 한다. 시스템이 오류를 감지하고 작업을 종료하는 데 최대 몇 마이크로초가 걸릴 수 있다. 이 시간에 장치는 자체적으로 결함을 견뎌야 한다.

야스카와 기업 테크놀로지 사업부의 기본 연구·개발 관리 부서 마에다 모토시게 매니저(Motoshige Maeda)는 “전력 반도체 장치가 단락 이벤트에서 살아남지 못하면 시스템 자체가 실패할 수 있다. GaN 전력 트랜지스터가 우리와 같은 중부하 전력 애플리케이션에 필요한 단락 요구 사항을 충족할 수 없다는 인식이 강했다. 수년 동안 트랜스폼과 함께 일하면서 우리는 그 인식이 근거가 없다고 믿었고 오늘날 그것이 옳다는 것이 입증됐다. 우리는 이 팀이 성취한 것에 대해 기쁘게 생각하며, 이 새로운 GaN 기능이 우리 설계에 어떻게 도움이 될 수 있는지 시연하기를 기대한다”고 말했다.

단락 기술은 새로 설계된 15㏁ 650V GaN 장치에서 시연됐다. 특히 이 장치는 50kHz의 하드 스위칭 조건에서 99.2%의 최대 효율과 12㎾의 최대 전력에 도달한다. 이 장치는 성능뿐만 아니라 고온 고전압 스트레스 요구 사항을 통과하는 신뢰성도 입증했다.

트랜스폼의 미시라 우메시(Umesh Mishra) CTO(최고 기술 책임자)는 “표준 GaN 장치는 수백 나노초 동안만 단락을 견딜 수 있으며, 이는 결함 감지 및 안전한 종료를 위해 너무 짧은 시간이다. 그러나 우리의 캐스코드 아키텍처와 핵심 특허 기술을 통해 추가 외부 구성 요소 없이 최대 5마이크로초의 단락 내구성 시간을 시연했고, 낮은 비용과 높은 성능을 유지할 수 있었다. 우리는 고전력, 고성능 인버터 시스템의 요구 사항을 잘 알고 있다. 우리는 강력한 혁신의 오랜 역사가 있고 이 경험이 GaN을 다음 단계로 끌어 올리는 데 도움이 됐다고 자부한다. 이것은 고전압 GaN 견고성과 신뢰성에서 트랜스폼의 글로벌 리더십에 대한 또 다른 검증이며 모터 드라이브 및 기타 고전력 시스템에서 GaN의 게임 체인저가 될 것이다”고 말했다.

SCWT 성과를 설명하는 전체 설명과 시연 분석 등은 내년 주요 전력전자 콘퍼런스에서 발표될 예정이다