실리콘의 귀환 ··· 아이디얼, SuperQ 기술로 150V·200V MOSFET 양산 돌입

미국의 전력 반도체 기업 아이디얼세미컨덕터(iDEAL Semiconductor)는 자사의 독자 기술인 SuperQ™를 적용한 150V급 MOSFET 양산 개시와 200V급 제품군의 샘플링을 시작했다고 17일 밝혔다.

HEXFET과 슈퍼 정션(Superjunction) 토폴로지를 결합한 SuperQ™는 지난 수년 간 정체돼 있던 실리콘 MOSFET 구조를 근본적으로 재설계한 기술로, 실리콘이 가진 스위칭 및 도통 특성의 물리적 한계에 도전한다. 또한 이 실리콘 전력 기술은 CMOS 공정을 기반으로 하며, 마스크 수를 약 10개 수준으로 최소화해 제조 효율을 확보했다. 아이디얼세미컨덕터에 따르면, SuperQ™는 n-전도(n-conduction) 영역을 기존 대비 최대 95%까지 확대하고, 스위칭 손실은 기존 대비 최대 2.1배까지 낮춘다. 

아이디얼세미컨덕터는 SuperQ™ 기술이 실리콘의 견고함, 대량 생산성, 175℃ 접합 온도에서의 신뢰성 등 실리콘의 장점을 그대로 유지하면서도 전도 저항과 전력 손실을 대폭 개선한다고 설명했다. 아이디얼의 전력 소자는 175℃에서 신뢰성 인증을 마쳤으며 전량 테스트를 통해 AEC-Q 등급의 차량용 품질 요건을 만족할 수 있는 수준에 도달했다. 

150V MOSFET 계열의 첫 상용 제품인 iS15M7R1S1C는 6.4mΩ의 R_DS(on)을 제공하며, 5×6mm PDFN 패키지로 제공된다. 이 표면실장기술(SMT) 패키지는 리드 노출 설계를 통해 조립 용이성과 보드 수준의 신뢰성을 높였다.

200V 제품군은 현재 iS20M6R1S1T 모델을 중심으로 샘플링 중이다. 아이디얼세미컨덕터에 따르면, 이 제품은 11.5×9.7mm TOLL 패키지로 제공되며, R_DS(on)은 6.1mΩ으로 현재 업계 최고 수준보다 10%, 차상위 경쟁 제품보다 36% 낮다. 또한 TOLL, TO-220, D2PAK-7L, PDFN 등 다양한 패키지로 시제품이 제공된다.

아이디얼세미컨덕터는 300V 및 400V급 제품군도 곧 출시할 예정이다. 이 전압 영역은 기존 실리콘 기술로는 충분히 대응하지 못했던 시장으로, 이 회사는 기존 솔루션 대비 월등히 낮은 저항을 구현해 새로운 고효율 애플리케이션 개발 가능성을 열겠다는 방침이다.

아이디얼세미컨덕터의 마크 그라나한(Mark Granahan) CEO 겸 공동 창립자는 “지난 25년간 업계는 슈퍼 정션과 같은 RESURF(Reduced Surface Field) 기술에 의존해왔지만, 이러한 아키텍처의 성능 향상은 한계에 도달했다”며 “이제는 전력 공급과 효율 개선을 위해 새로운 아키텍처가 필요한 시점이며, SuperQ™가 그 해답”이라고 강조했다.
그는 이어 “산업 자동화, AI 데이터센터, 전기화 트렌드 등 고성능 전력 솔루션에 대한 수요가 그 어느 때보다 높다”며 “아이디얼은 기존에 없던 150~400V급 영역에서 비용 대비 성능의 새로운 기준을 제시할 것”이라고 덧붙였다.

SuperQ™는 실리콘카바이드(SiC)와 갈륨나이트라이드(GaN)를 대체할 수 있도록 설계된 기술로, 더 낮은 가격과 손실을 동시에 제공하는 것을 목표로 하고 있다. SuperQ™는 MOSFET뿐 아니라 IGBT, 다이오드, 파워 IC 등 다양한 전력 소자에 적용할 수 있으며, 차세대 소재 기반 반도체 기술에도 활용될 수 있다.

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