우리가 직면한 열악한 경제 여건을 고려할 때, 바로 지금이 우리가 총체적으로, 그리고 개별적으로 새로운 경제성장의 불꽃을 일으킬 수 있는 힘이 무엇인지를 고민할 수 있는 좋은 시기라고 생각한다. 청정한 저비용 에너지의 생산과 에너지 절약 활동을 촉진할 수 있는 한 가지 방법이 있다. 전력관리 반도체 공급업체들은 에너지-효율적인 전자기기를 구현할 수 있다는 측면에서 좋은 위치를 선점하고 있다. 우리의 제품은 태양력, 풍력, 지열, 수력 등과 같은 대체 에너지 기술들을 다양한 형태로 확장하는 데 있어서 중요한 역할을 담당한다. 우리는 보다 효율적인 소형 가전기기, 에어컨, 조명, 컴퓨팅, 엔터테인먼트, 통신, 그리고 모든 종류의 모터 등을 통해 가정, 기업, 산업 분야에서 전력 소비를 현저하게 낮출 수 있는 기술을 확보하고 있다. 또한 가연성 연료를 가장 청정한 동력원인 전기 에너지로 전환함으로써 운송 수단을 변화시키고자 하는 활동 역시 진행하고 있다.
어떤 산업도 반도체 산업만큼 우리의 라이프스타일, 생산성, 삶의 변화를 극적으로 가져올 수 없다. 우리는 정보기술과 소비가전 분야에서 끊임없이 이러한 활동을 지속할 것이며, 비용, 접근성, 에너지 자원의 효율적인 사용에 대한 개선 활동을 통해 향후 수년 동안 그 역할이 더욱 강화될 것이다.
인류의 활동으로 인해 세계 기후 변화가 현실화되고 있다는 사실이 명확해짐에 따라, 재사용 가능한 청정에너지 자원에 대한 요구 역시 한층 더 고조되고 있다.
에너지 절약과 에너지 효율적인 시스템에 대한 요구를 동일 시 하면 안 되는 이유는 무엇인가? 확실한 진전과 향상된 인식이 존재한다. 이것만으로는 충분하지 않다. 부분적으로 그 이유는 절약이 그저 사용하지 않는 것이라는 인식으로 인해 생긴 오해 때문이다. 그렇게 돼서는 안 된다. 사실상 그 반대의 경우가 실질적으로 존재한다. 보다 효율적인 전자 시스템을 통해 에너지 사용을 절감하는 데 필요한 투자는 대기와 환경에 부정적인 영향 없이 추가 전력을 생성하기 위한 투자의 일부에 불과하다는 사실을 예로 들 수 있다. 우리는 반드시 태양열과 풍력 부문에 대한 대규모 인프라 투자를 지원해야만 한다.
이와 동시에 우리는 생성된 전력을 유용한 형태로 변환하기 위한 첨단 전력전자 기술 분야에 대해서도 상응하는 투자가 진행될 수 있도록 보장해야 한다. 또한 가정, 공장, 상업용 빌딩 규모의 소규모 분산형 발전을 위한 호의적인 환경을 조성하는데 노력해야만 한다. 다음으로 우리는 이러한 동일한 전력 사용자들의 조명, 환경 제어, 편의시설, 엔터테인먼트 기능에 대한 에너지 효율을 향상시키기 위해 보다 많은 인센티브 제도를 개발해야 한다.
반도체 공급업체들은 전력망의 부담을 완화시킬 수 있는 분야의 지속적인 혁신을 추구해야 한다. 한 예로 조명 분야를 들 수 있다. 백열조명은 최대한 빨리 대체되어야만 한다. 백열전구는 15 lm/W의 평균 효율과 1,000시간의 수명을 제공하지만, LED는 최대 50 lm/W의 효율과 50,000시간의 수명을 제공한다. 고휘도 LED는 넓은 밴드갭을 갖는 화합물반도체인 질화갈륨(GaN)이나 탄화규소(SiC)로 구현된 제품이다. 심지어 일반 형광램프도 그 자체에 포함하고 있는 가스로 인해 환경친화적이지 않다. 결과적으로 선형 형광 튜브 조명 역시 반도체 기술로 완전히 대체될 것이다.
LED와 콤팩트 형광램프 등과 같은 기타 효율적인 조명 기술들은 최신 전력 변환 및 제어 칩을 사용하는 효율적인 반도체 기반 전력공급기를 통해 전력을 공급받는다. 페어차일드의 SuperFET™과 SupreMOS™ 기술은 “전하 균형(charge balance)” 또는 “초접합(superjunction)” 기술이라고 하며, 이들 공급기의 크기를 소형화하고 비용을 절감하며 효율을 증가시킨다. 전력 소자와 제어 회로를 통합하기 위한 향상된 공정 및 디바이스 설계에 대한 개발이 진행되고 있으며, 이러한 애플리케이션의 5~20 W 전력 범위를 위한 완전 통합 “단일 칩 전력공급기(power supply on a chip)”를 구현할 수 있도록 공급되고 있다.
세탁기, 냉장고, 에어컨, 팬과 같은 일반적인 가전기기들 역시 반도체 기술을 통해 보다 높은 수준의 효율 등급을 달성하고 있다. 이를 포함한 기타 일반적인 모션 애플리케이션에서 일반적인 AC 유도 정속 모터는 변속 영구자석 DC 모터와 전기 드라이브를 통해 제거되거나 대체돼야 한다. 효율에서의 이득은 애플리케이션 및 부하에 대해 모터 속도를 최적화 할 수 있기 때문에 50% 효율로 전달된 전력에 대한 손실을 전달된 전력의 10% 이하로 낮추거나 90%의 효율을 달성하는 것으로 달라질 수 있다. 향상된 전력 IGBT와 초고속 복구 다이오드(Ultrafast Recovery Diode)를 통해 이들 대부분을 달성할 수 있다. 첨단 레이저 열처리(annealing) 기법, 초박형 실리콘 웨이퍼, 스위칭 성능을 향상시키기 위한 방사(radiation) 등은 에너지 낭비를 줄일 수 있는 몇몇 기법이다. 이러한 두 가지 컴포넌트를 단일 칩에 통합해 손실을 낮출 수 있는 새로운 기술들이 개발되고 있다. 부득이한 전력 손실은 열을 생성하며, 첨단 “스마트 전력 모듈(Smart Power Module)을 통해 최선으로 관리할 수 있다. 이들은 지속적으로 발전하고 있는 “시스템-인-어-패키지(system-in-a-package)” 기술을 활용하여 시스템을 차갑게 유지하고 최소 전력 손실 및 다른 전자기기들과의 최소 전자기간섭과 상호연결을 지원한다.
사회적으로 삶의 방식을 이제 변화시켜야 한다는 인식이 확산되고 있다. 소비자들은 환경친화적인 제품을 선택해 환경에 남기는 발자국(Environmental footprint)을 줄이기 위해 노력하고 있다. 에너지 스타(ENERGY STAR?), 그린 그리드(Green Grid™), 클라밋 세이버(Climate Savers™) 등과 같은 정부기관과 이익단체들은 전력망과 배터리에 대한 부담을 경감시키기 위한 엄격한 에너지-효율 기준을 추진하고 있다. 대부분의 이러한 측정 기준들은 전자기기를 포함하고 있기 때문에, 반도체 공급업체들은 OEM 업체들이 요건을 충족시키고 소비자들이 에너지 효율이 좋은 전자기기를 구매할 수 있도록 해야만 한다. 모든 대안 기술들은 태양열과 풍력을 이용해 가장 청정한 형태의 에너지 중 하나인 전기를 생산해야 한다. 이런 모든 활동 속에서 반도체 공급업체들은 확실한 차별화를 지원할 수 있다.

루이스 메리맨(Louise Merriman) <louise.merriman@fairchildsemi.com>
마케팅 매니저
페어차일드반도체
댄 킨저(Dan Kinzer) <Dan.Kinzer@fairchildsemi.com>
아날로그 반도체 담당 부사장