은 소결 접합
납땜 대신 은 분말을 260°C 에서 압착합니다. 열전도율이 납땜의 3배이고 열 사이클 수명이 5배입니다.
Power
전력반도체사업부
전기를 켜고 끄는 소자입니다. 실리콘카바이드와 질화갈륨으로 손실을 줄입니다.
- SiC 내압
- 1,200V
- 월 투입
- 2.4만 장
- 모듈 생산
- 148만 개
- 인버터 효율
- 99.1%
Overview
전력 손실 1%가 주행거리를 바꾼다
전력반도체는 연산을 하지 않습니다. 전기를 원하는 형태로 바꾸고 끊는 일만 합니다. 전기차 인버터, 태양광 컨버터, 산업용 모터 드라이브가 주된 자리입니다.
재료가 성능을 결정합니다. 실리콘은 항복 전계가 0.3MV/cm 인데 실리콘카바이드는 2.8MV/cm 입니다. 같은 전압을 견디는 데 필요한 두께가 10분의 1이라 전도 손실이 크게 줄어듭니다.
전기차에서 실리콘 IGBT 대신 SiC MOSFET 을 쓰면 인버터 손실이 평균 6.2% 에서 2.4% 로 내려갑니다. 배터리 용량을 바꾸지 않고 주행거리를 5~7% 늘리는 효과입니다. 이 때문에 800V 플랫폼 차량은 SiC 를 기본으로 씁니다.
Devices
소자별 규격
| 소자 | 재료 | 내압 | 온저항 / 손실 | 스위칭 주파수 | 적용 |
|---|---|---|---|---|---|
| SiC MOSFET | 4H-SiC | 1,200V | 13 mΩ·cm² (25°C) | 20~100kHz | 전기차 주 인버터 |
| SiC MOSFET | 4H-SiC | 750V | 7 mΩ·cm² (25°C) | 20~150kHz | 400V 플랫폼 · OBC |
| SiC 쇼트키 다이오드 | 4H-SiC | 1,200V | 순방향 1.35V | 역회복 전하 0 | PFC · 부스트 단 |
| IGBT 모듈 | Si | 1,700V | 포화전압 1.70V | 2~20kHz | 산업용 인버터 · 철도 |
| IGBT 모듈 | Si | 1,200V | 포화전압 1.55V | 4~20kHz | 태양광 인버터 · UPS |
| GaN HEMT | GaN-on-Si | 650V | 50 mΩ (25°C) | 100kHz~1MHz | 고속 충전기 · 데이터센터 전원 |
| GaN HEMT | GaN-on-Si | 100V | 3.2 mΩ (25°C) | ~2MHz | DC-DC 강압 · 서버 전원 |
온저항은 25°C 기준 값입니다. 150°C 에서는 SiC 가 약 1.6배, 실리콘이 약 2.3배 증가합니다.
Numbers
부문 규모
- SiC 웨이퍼 투입
- 2.4만 장
- 모듈 생산
- 148만 개
- 전기차 고객
- 14개사
- 인버터 효율
- 99.1%
월 기준 6인치 SiC 환산
연간 IGBT · SiC 파워 모듈
완성차 6곳 · 티어1 8곳
SiC 1,200V 적용 시 실측 최고치
Packaging
칩보다 패키지가 어렵다
양면 냉각 모듈
위아래로 열을 빼냅니다. 단면 냉각 대비 열저항이 38% 낮아 같은 크기에서 전류를 더 흘릴 수 있습니다.
구리 클립 본딩
알루미늄 와이어 대신 구리 클립으로 잇습니다. 기생 인덕턴스가 절반이라 스위칭 과전압이 줄어듭니다.
Reliability
15년을 버티는 시험
전력반도체는 켜고 끄기를 반복하면서 스스로 뜨거워집니다. 접합부 온도가 25°C 와 150°C 사이를 오가면 재료 팽창 차이로 접합면에 균열이 생깁니다.
넥서스일렉은 파워 사이클 시험을 15만 회 조건으로 돌립니다. 자동차 규격이 요구하는 값의 세 배입니다. 시험 뒤 초음파 현미경으로 접합면 박리를 측정해 5% 미만이어야 합격입니다.
고온 역바이어스 시험은 175°C 에서 정격 전압의 80%를 1,000시간 걸어 둡니다. 2025년 이 조건에서 누설 전류 증가는 평균 3.2% 였습니다.
- 파워 사이클 : ΔTj 125°C, 15만 회
- 고온 역바이어스 : 175°C, 정격 80%, 1,000시간
- 고온고습 역바이어스 : 85°C / 85%RH, 1,000시간
- 접합면 박리 : 초음파 현미경 5% 미만 합격
