일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2021.5.17

드디어 EV에 Full SiC 본격 채용
Infineon 제품이 현대자동차에 채용

독일 인피니언 테크놀로지(Infineon Technologies)가 자동차용 ‘Full SiC’ 모듈을 드디어 제품화한다. 인피니언은 21년 5월, Full SiC 모듈을 6월에 발매한다고 발표했다. 800V의 배터리(2차 전지) 시스템이나 대용량 배터리를 탑재한 전동차량에서 이용하는 것을 상정한다.

실제로 한국 현대자동차그룹이 전동차 전용 플랫폼 ‘E-GMP(Electric-Global Modular Platform)’에서 인피니언의 Full SiC 모듈을 채용했다. 거대 자동차기업이 전동차량 플랫폼에 채용함으로써, 앞으로 차량탑재에 SiC를 채용하는 것이 확대될 것으로 보인다.

제품 발표에 맞춰서 인피니언은 보도기관을 대상으로 온라인 발표회를 개최했다. 고객 사례로서 소개한 것이 현대자동차그룹이다. 현대자동차는 800V의 급속 충전에 대응하는 E-GMP에서의 메인 인버터에 인피니언의 차량탑재 Full SiC 모듈을 채용했다. 저손실 SiC의 채용으로 차량의 항속거리를 5% 이상 늘릴 수 있었다고 한다. E-GMP를 처음 적용한 전기자동차(EV)는 21년 2월 발매한 ‘IONIQ 5’다. 즉, IONIQ 5는 인피니언의 차량탑재 Full SiC 모듈을 채용했다.

-- SiC에서 시스템 비용 삭감, SiC도 대구경에 저가로 --
EV나 하이브리드차(HEV) 등의 전동차량의 모터를 구동하는 인버터에서는 Si(실리콘) 다이오드와 트랜지스터를 탑재한 모듈(파워모듈)을 채용하는 것이 일반적이다. SiC 파워반도체 소자(이하, 파워 소자)는 Si와 비교해 인버터에서 발생하는 전력 손실을 대폭으로 줄일 수 있다.

SiC 파워 소자의 채용을 통해 전동차량의 ‘전비(電費, 전기자동차의 연비)’를 개선해, 같은 배터리(2차 전지) 용량이라면 항속거리를 연장할 수 있다. 단, SiC 파워 소자는 Si 파워 소자와 비교해 고가다. 그래서 인버터와 2차 전지를 합한 ‘시스템 비용’으로서, SiC 파워 소자를 이용하는 편이 비용을 줄일 수 있다는 점을 어필하는 경우가 많다. 예를 들면 효율이 향상된 만큼, 항속거리를 유지하면서 배터리 용량을 줄여 배터리 비용을 낮출 수 있다. 인피니언은 이러한 점을 이전부터 어필하고 있다. 중에서도 전비 향상 효과가 높은 리어 측의 구동 모터를 제어하는 인버터에 적합하다고 설명한다.

또한 SiC 파워 소자 자체의 비용을 줄이는 일도 계속되고 있다. 인피니언의 Mark Muenzer 씨(Vice President Innovation & Emerging Technologies)는 보도자료를 통해 “SiC 디바이스의 가격이 대폭으로 하락함으로써 SiC 솔루션의 상업화가 가속화된다”라고 코멘트 했다.

SiC 파워 소자가 고비용인 원인 중 하나는, SiC 파워 소자를 형성하는 SiC 웨이퍼(기판)가 고가인 데다 구경이 작다는 것이다. 즉, 웨이퍼당 생산이 적다. 그러나 점차 개선되고 있다. 특히 대구경화가 진행되면서 생산성이 향상되고, 비용 삭감으로 이어지고 있다.

이전에는 구경 100mm(4인치) 제품의 이용이 일반적이었지만 현재는 150mm(6인치) 제품으로 SiC 파워 소자를 양산하는 것이 일반적이 되었다. 인피니언은 150mm화를 추진하는 선두 집단이며, 현재는 구경이 더 큰 200mm 웨이퍼에서의 양산 준비를 시작하고 있다.

-- 차량탑재 모듈은 누계 100만 개 출하 --
SiC 파워 모듈 중에 다이오드만을 SiC로 하고, 트랜지스터는 Si IGBT를 이용하는 SiC와 Si의 ‘하이브리드’형과, 다이오드와 트랜지스터 모두를 SiC로 한 ‘Full’형이다. 하이브리드형과 비교해 Full형이 고가이지만 전력 손실을 보다 많이 줄일 수 있다. 이번 인피니언의 차량탑재 모듈은 후자다.

인피니언은 전동차량용 파워모듈(차량탑재 모듈) ‘HybridPACK’시리즈를 전개해 왔다. 예를 들면 Si 파워 소자를 채용한 기존 모듈은 20종류 이상의 차종(플랫폼)에 채용되었다고 한다. 누계로 100만 개를 출하했다고 한다. 인피니언은 이번 Full SiC 모듈을 HybridPACK 시리즈의 하나로서 추가한다. 이전부터 전시회에서 공개해 왔지만 이번에 처음으로 제품화를 단행했다.

현재 1200V 제품을 2종류 준비했다. 온저항이 표준 2.75mΩ에서 출력 400A 품종과, 5.5mΩ에서 200A의 품종이다. 전자는 8개 칩을, 후자는 4개 칩을 병렬로 설치했다.

트랜지스터에는 SiC MOSFET 중에서도 저손실의 트렌치형 품종을 채용하고 있다. 같은 종류의 경쟁 제품과 비교해 신뢰성이 높은 점 등을 어필한다. 모듈과 인피니언의 게이트 드라이버 IC를 탑재한 제어기판, 인피니언의 마이크로컴퓨터를 설치한 로직기판을 세트로 한 평가 키트도 준비. 21년 10~12월에 제공을 시작할 계획이다.

-- 유럽발 차량탑재 모듈 사양에 근거 --
이번 제품은 유럽의 파워 일렉트로닉스 관련 업계단체인 ‘ECPE(European Center for Power Electronics)’가 정리한 차량탑재용 파워모듈의 성능 가이드라인 ‘AQG 324’를 충족한다고 한다. AQG 324에서는 차량 총 중량이 3.5t까지의 전동 파워트레인용 파워모듈에 대한 요구 사항이나 각종 시험의 절차 등을 규정하고 있다.

보다 손실이 적은 차세대 제품 개발에도 착수했다. 차세대 제품에서는 내압 1200V 제품뿐 아니라 일반적인 400V계 파워트레인을 위한 내압 750V 제품을 준비할 예정이라고 한다.

또한 현대자동차의 E-GMP는 인버터에 독일 비테스코 테크놀로지스(Vitesco Technologies)의 제품을 채용한다. 즉, 현대자동차의 인버터에 인피니언의 Full SiC 모듈이 채용되고 있는 것으로 보인다.

비테스코는 독일 콘티넨탈의 파워트레인 부문에서 19년에 독립해서 설립된 기업이다. 비테스코의 21년 3월 발표에 따르면, E-GMP용으로서 수억 유로 규모의 수주를 획득했다고 한다. 비테스코가 이 규모로 SiC 채용 800V계 인버터를 수주하는 것은 이번이 처음이라고 한다. 즉, 인피니언의 SiC 사업 입장에서도 E-GMP에 채용되는 것은 차량탑재 SiC 모듈로서 큰 거래라고 할 수 있다.

 -- 끝 --

Copyright © 2020 [Nikkei XTECH] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.