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로옴, 쇼트키 배리어 다이오드의 새로운 ‘패러다임’ 제시
고온 환경에서 안정성 낮았던 SBD 단점 해결

[인더스트리뉴스 정형우 기자] 반도체 다이오드의 일종인 쇼트키 배리어 다이오드(이하 SBD)의 수요가 최근 증가하고 있다. 특히 오토모티브 시장에서 두각을 나타내고 있는데 이는 하이브리드 자동차(HEV), 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV), 순수 전기 자동차(EV)와 같은 전기차(xEV) 수요 증가로 생산 대수가 늘어나고 있기 때문이다.

SBD가 채용되어 있는 애플리케이션 [사진=로옴]

SBD는 모든 전자회로에 들어간다고 봐도 무방하다. 전원이나 전력이 들어오는 부분에는 반드시 역접속 방지용으로 다이오드를 사용하게 된다. 오토모티브 시장에서 전기차 생산 증가는 다이오드 수요 증가로 이어졌다.

충전기, 전력 부하가 심한 인버터 트랜스미션, 48V, 12V DC/DC 컨버터 시스템에 맞춰 고기능화에 따른 여러 가지 접속 시스템도 많아지기 때문에 앞으로 다이오드 수요는 계속해서 늘어날 전망이다.

SBD 수요, 점점 늘어날 것

로옴세미컨덕터코리아(이하 로옴)는 9월 5일 기자간담회를 통해 200V 쇼트키 배리어 다이오드 ‘RBxx8BM/NS200’을 선보였다. 이 제품은 전기차로 변해가는 오토모티브 시장의 니즈를 충족하기 위한 SBD로 xEV 부품 트렌드를 선도할 개선 사항을 다량 포함하고 있다.

RBxx8 시리즈는 로우 IR 특성을 통해 고온 환경에서 안정적인 동작이 가능하고 로우 VF 특성으로 기기의 저소비전력화가 가능하다. 로옴 박철 전임연구원은 “오토모티브 대응 AEC-Q101에 준거하는 고신뢰성을 확보한 시리즈로써 기존 FRD 전기 다이오드, SBD와 비교했을 때 FRD의 장점은 고온 동작이 가능하다는 점이었으며, 디매리트적인 부분은 SBD에 비해 효율이 낮고 사이즈가 큰 것이었다”며, “RBxx8은 FRD의 고온동작은 유지하면서 고효율과 소형 패키지 설계를 함께 갖춰 오토모티브 및 산업기기 분야를 타깃팅 하고 있다”고 설명했다.

로옴세미컨덕터코리아는 9월 5일 기자간담회를 통해 200V 쇼트키 배리어 다이오드 ‘RBxx8BM/NS200’을 선보였다. [사진=인더스트리뉴스]

박 연구원은 “로옴이 특히 주력하고 있는 산업분야가 오토모티브 시장”이라며, “앞으로 xEV 차량 생산대수는 2019년 대비 연평균 14.8%가 늘어날 것으로 예상하고 있다”고 말했다. 그는 “xEV 생산대수 추이에 맞춰 점점 더 고기능화, 전동화 되는 것이 특징”이라며, “고기능화에 따른 ECU 증가와 게이트웨이 쪽에 접속하는 시스템의 증가에 따라 점점 더 많은 기능들이 추가되면서 소형화가 필요한 상황”이라고 덧붙였다.

“오토모티브 시장은 고신뢰성이 중요한 부분”이라고 말한 박 연구원은 “최근 48V 마일드 하이브리드 등의 구동 시스템에서는 모터와 주변 부품을 1개의 모듈에 집적하는 기전일체(機電一)가 트렌드화 됐다”며, “다시 말해 고기능화, 전동화에 따라 예전에는 기구적인 부분과 전자회로 부분이 분리돼 있었는데 최근엔 두 부분이 합쳐져 모듈화 되거나 일체화 되는 그런 움직임을 보이고 있는 것”이라고 설명했다.

로옴의 650V 제4세대 패스트 리커버리 다이오드와 최신 쇼트키 배리어 다이오드 [사진=인더스트리뉴스]

즉, 일체화 하다 보니 공간 활용이 과제로 남겨졌기 때문에 소형화를 통한 공간 확보가 화두로 떠오른 것이다. 따라서 “점점 더 작은 패키지의 제품들을 쓰려고 하는 수요가 있어 고효율화, 소형화 시킨 로옴의 SBD 수요가 늘어날 것으로 예상된다”고 박 연구원은 말했다.

로옴, xEV 오토모티브 시장 니즈를 충족하는 SBD 출시

로옴의 다나카 히로유키(HIRoyuki Tanaka) 그룹 리더는 “현재 로옴의 파워 다이오드 제품 매출의 60%는 오토모티브 시장”이라며, “월드 와이드 오토모티브 시장에서 점유율 20%의 톱쉐어를 차지하고 있다”고 피력했다.

아울러 “오토모티브 시장에서는 자동차의 전동화와 자율주행 등 기기의 고효율화가 진행됨에 따라 더욱 높은 기준을 요구하고 있다. 그에 발 맞춰 고효율과 고품질을 동시에 만족시키는 RBxx8 시리즈를 출시했다”며, “앞으로도 시장 니즈에 대응하는 제품을 끊임없이 개발할 예정”이라고 말했다.

로옴 박철 전임연구원은 “이번에 소개하는 제품은 오토모티브 대응 AEC-Q101에 준거하는 고신뢰성을 확보한 시리즈로써 오토모티브 및 산업기기 분야를 타깃팅 하고 있다”고 말했다. [사진=인더스트리뉴스]

다나카 그룹 리더의 말처럼 고온 환경에서 사용되는 자동차·전원기기의 회로에서는 기존의 정류 다이오드 및 FRD에서 효율 성능이 우수한 SBD로의 대체 사용이 기대되고 있다. 그러나, SBD는 동작 환경 온도가 높아질수록 IR특성이 악화돼 열폭주가 발생하기 쉬운 경향이 있으므로, 고효율 및 고온 환경에서도 안전하게 사용할 수 있는 제품 개발에 대한 요구가 높아지고 있는 것이다.

Bxx8 시리즈는 고온 환경에 최적인 배리어 메탈을 채용함으로써, 자동차·전원 기기의 회로에서 SBD를 사용할 때 가장 문제되는 IR 특성을 대폭 개선했다. 따라서 자동차 및 산업기기 등 고온 환경에서도 열폭주의 우려가 없어 안전하게 사용 가능한 SBD 시리즈라는 게 로옴 측의 설명이다.

박 연구원은 “RBxx8BM은 기존 SBD의 부족한 부분을 채운 제품”이라며, “로우 IR 특성에 특화된 메탈을 채용했으며, 리크 전류를 기존 SBD 대비 90% 정도 저감시켜 고온 환경에서도 안정적인 동작이 가능하다”고 설명했다.

아울러 “초저 IR특성을 통해 200V의 고내압화를 실현함으로써, 기존에는 200V 내압이 필요했던 오토모티브 시스템에서 사용되어온 FRD를 SBD로 대체할 수 있다”며, “이에 따라 RBxx8BM/NS200은 FRD 대비 VF 특성을 약 11% 삭감할 수 있어, 애플리케이션의 저소비전력화에 기여할 수 있다”고 덧붙였다.

로옴은 현재 미들파워 패키지 제품 개발도 추진하고 있다. 따라서, 앞으로는 정류 다이오드에서 사용되는 5.9×6.9mm 사이즈를 2.5×4.7mm의 소형 패키지로 대체하여 사용할 수 있으므로, 실장면적을 71% 삭감하여 애플리케이션의 스페이스 절약화에 더욱 기여할 수 있을 것으로 전망했다.

[정형우 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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