The Secret to Dominating SiC Traction Inverter Market
SiC 트랙션 인버터 60% 점유의 비결
ST마이크로일렉트로닉스 코리아 전성환 이사
2022년 07월호 지면기사  /  글 | 한상민 기자_han@autoelectronics.co.kr



STMicroelectronics Daniel Jeoun      ST마이크로일렉트로닉스 코리아 전성환 이사

2년 전 본지는 SiC와 관련해 ST마이크로일렉트로닉스 코리아와 이야기를 나눈 후 “폭발적 성장에 대비하는 SiC의 절대자”란 제하에 기사를 송고했었다. 당시 ST의 차량용 SiC 제품 시장 점유율이 80% 이상이었고, 그들이 SiC의 파이오니어로서 테슬라와 협력해 시장을 주도하고 있다는 것을 알고 있었다. 전기차 시장은 견고한 성장세를 이어가고 있고, 고성능, 고효율의 요구는 더욱 높아지고 있다. ST 코리아 파워&디스크리트 부문 총괄 전성환 이사와 트랙션 인버터 등 SiC 관련 이야기를 나눴다. 

글 | 한상민 기자_han@autoelectronics.co.kr



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Q. 얼마나 경쟁이 치열해졌나요? 지금도 ST는 지적재산 기술의 리더, 프로젝트의 수나 경험 측면, 매출과 점유율에서 여전히 시장을 압도하고 있나요? 
A. ST는 SiC 시장을 계속 주도해 왔으며, 그중 트랙션 인버터 점유율은 60%에 달합니다. SiC에 오랫동안 투자해 온 덕분입니다. 또한, 현재 급성장 중인 전기차 시장의 제품 개발도 계속 진행하고 있기 때문입니다. 

ST는 이미 3세대 STPOWER SiC MOSFET 기술을 공급하고 있습니다. 이 기술은 세계 주요 자동차 제조사에서 활용될 뿐 아니라, 산업 부문의 전력 변환 시스템에도 도입될 예정입니다. 이 모든 것이 SiC 기술에 매진해 온 지난 20년의 성과이자, 확고한 혁신 철학의 결실입니다. 말씀하신대로, 많은 업체가 SiC 시장의 큰 성장 전망을 보고 사업에 뛰어들고 있습니다. 하지만 ST는 타의 추종을 불허하는 제조 역량을 보유하고 있습니다. 이뿐 아니라, 수직 통합을 기반으로 공급망을 철저히 관리하고 있습니다. ST는 이를 통해 시장을 계속 주도해 나갈 계획입니다.
 


Q. xEV 시장의 고사양, 고성능, 고효율 경쟁이 갈수록 치열해 지고 있습니다. 이에 따라 트랙션 모터 인버터, 온보드 차저, DC-DC 컨버터 등 주요 애플리케이션에서 SiC 요구사항도 크게 달라졌을 것 같습니다. 주된 변화 요인과 요구는 무엇입니까? ST의 대응은 어떻습니까?  
A. xEV 시장이 혁신적인 변화를 겪고 있다는 점은 분명합니다. 이에 따라 STPOWER SiC MOSFET의 목표 사양도 더욱 높아지고 있습니다.
하이엔드 모델에는 800V 배터리가 탑재되기 시작했습니다(기존에는 400V). 오래전부터 이런 변화를 예견한 ST는 1,200V 시리즈 GEN3 SiC MOSFET를 통해 새로운 요건을 충족할 준비를 마쳤습니다. ST는 400V 버스 기반 파워트레인도 계속 지원하고 있습니다. 이 파워트레인은 650V, 750V GEN3 STPOWER SiC MOSFET의 이점도 활용할 수 있습니다.

또한, 고속 충전기에서 보다 고효율의 SiC 스위치가 필요해졌으며, 이에 ST는 다양한 패키지 구성으로 SiC 스위치를 제공하고 있습니다. 




애플리케이션별 STPOWER SiC MOSFET 시리즈


 
xEV 시장의 혁신적인 변화와 함께 STPOWER SiC MOSFET의 목표 사양도 더욱 높아졌다. 하이엔드 모델에는 800V 배터리가 탑재되기 시작했고, 오래전부터 이런 변화를 예견한 ST는 1,200V 시리즈 GEN3 SiC MOSFET를 통해 새로운 요건을 충족할 준비가 돼 있다.




제조 역량의 차이                

Q. 메이저 시장 외에, e모터스포츠와 같은 니치마켓의 요구에도 적극적으로 대응합니까? 이런 경우는 기존의 메이저 고객과의 관계, 기술지원, 비즈니스와 어떤 점이 다릅니까? 
A. 물론 ST는 높은 비중으로 메이저 시장에 중점을 두고 있습니다만, 이외에 전기트럭, 전기버스, 초고성능 스포츠카 등 ‘니치’ 마켓의 요구에도 부응하고 있습니다. 이런 하위 부문의 애플리케이션 제약을 준수하는 기능들을 ST의 STPOWER MOSFET이 모두 갖추고 있기 때문입니다.



Q. 새롭게 선보일 데모를 소개해주시겠습니까?
A. ST는 최근에 출시한 3상 입력 30 kW급 PFC 솔루션을 소개합니다. DC 출력이 최근 자동차 시장이 요구하는 800V 배터리에 대응할 수 있는 DC 고속충전용 PFC 솔루션입니다. 최대 출력 30 kW, 최대 효율 98.56%까지 끌어올린 ST SiC 소자에 기반한 데모입니다. ST의 고성능 32비트 MCU를 기반으로 2세대 SiC를 병렬로 구성해 높은 효율을 구현했습니다.  


 
 

ST는 DC 출력이 800V 배터리에 대응할 수 있는 DC 고속충전용 PFC 솔루션인 3상 입력 30 kW급 PFC 솔루션을 소개한다.




Q. ST의 SiC 소자 및 MOSFET, 모듈 제품의 차별성은 무엇입니까?
A.
ST의 MOSFET은 완성형 평면기술을 활용하며, 이는 EV 요건에 최적화된 기술로 입증된 바 있습니다. 
또 다른 주요 차별화 요소는 ST의 제조 역량입니다. 현재 ST는 두 개의 주요 공장을 보유하고 있는데, 이탈리아(카타니아)와 싱가포르(앙모키오)에 150 mm 웨이퍼 라인 공장이 있습니다. 또, 기판 설계 분야의 전문성을 바탕으로 200 mm 웨이퍼 프로토타입을 최초로 생산해 시장을 선도하고 있습니다. 기존 팹 장비에서 이미 200 mm 웨이퍼를 취급할 수 있기 때문에 더 큰 직경의 웨이퍼 생산으로 순조롭게 전환이 이뤄질 전망입니다.



Q. 쿨링, 패키징 등 하드웨어 디자인부터 모터-인버터 컨트롤을 위한 소프트웨어 역량까지 지원하지요?
A. ST는 ST 제품을 사용하는 고객에게 완벽한 서비스를 제공합니다. 쿨링, 히트싱크 마운팅은 물론 그 외 다양한 문제에 대해 시뮬레이션 데이터와 정보를 제공합니다. 일반적으로 시뮬레이션 소프트웨어는 인버터 제조업체가 취급합니다. 처리에 필요한 노하우와 전문성을 갖추고 있기 때문입니다.



전기차 트랙션 인버터를 위해 최적화된 ST의 1200V 식스팩 ACEPACK Drive 모듈




Q. 잉곳, 웨이퍼 등 온갖 비용 관련 요소를 포함해 현재 SiC 기술은 어떤 개선이 필요할까요? 로드맵은 무엇입니까?
A. SiC 기술의 경쟁력과 저비용을 강화하기 위해 많은 노력을 기울이고 있습니다. 먼저 제조량을 늘리는 게 관건입니다. 이 부분에서 ST는 이미 시장을 주도하고 있으며, 몇 년 내로 200 mm 웨이퍼 전환이 완료되면 더욱 큰 진일보가 이뤄지리라 생각합니다.
두 번째 요인은 지속적 혁신입니다. ST는 기술을 연속적으로 반복해 칩의 전력 밀도를 개선하는 데 주력하고 있습니다. 이미 3세대 디바이스를 생산 중이며, 차세대 도입도 진행 중입니다. 차세대 디바이스가 개발되면 전도 및 스위칭 손실을 더욱 줄일 수 있게 됩니다. 
말씀드릴 수 있는 또 다른 성과로는 수직 통합 시스템이 있습니다. 이를 통해 웨이퍼 기판 생산을 비롯한 공급망을 철저히 관리하면 ‘외부’ 의존도를 낮출 수 있습니다.



90여 개 프로젝트 진행 

Q. 공급망 이야기가 나와서 그런데, 반도체 대란 이슈는 어떻습니까?
A.
반도체 업계 전체가 핵심 팹 장비 및 기본 소재 부족 문제로 어려움을 겪고 있습니다. ST는 이러한 문제를 줄이고자 새로운 팹을 구축하고 공급원을 다각화하는 등 다양한 노력을 기울이고 있습니다. 하지만 어느 정도 시간이 지나야 효과가 나타날 것 같습니다.
코로나가 기승을 부리던 시기에도 SiC 제품에 대한 수요는 증가했습니다. 다른 공급업체들은 내연기관 자동차의 쇠퇴로 인해 기존 전략을 대폭 수정해야 했지만, ST는 그럴 필요가 없었습니다. 다시 말해, ST를 전적으로 신뢰하는 고객과 꾸준히 협력한 것입니다.

현재 ST는 90여 개의 다양한 프로젝트를 진행하고 있으며, 이는 그만큼 고객들이 ST를 신뢰하고 확신하고 있다는 점을 명확히 보여 줍니다.



Q. SiC 기술과 관련해 추가로 전하실 내용이 있습니까?
A. ST는 지속가능한 방식으로 지속가능한 세상을 위한 기술을 개발하는 데 앞장서 왔습니다. 전력 및 에너지 효율성, e모빌리티, 스마트 빌딩, 의료 등 다양한 영역에서 사람들의 삶을 개선하게 해주는 기술을 만들고 있습니다.
 
그러한 노력으로 신제품의 69%가 환경 및 사회적 이점을 제공하는 ‘리스판서블 제품(Responsible Product)’에 속합니다. 이러한 제품들은 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위해 전력 효율성 향상에 중점을 두고 있습니다.  특히, SiC와 GaN과 같은 ST의 와이드 밴드갭 기술은 전력 효율성을 극대화하는 혁신적 전자 솔루션을 제공해 ST의 지속가능성 목표를 달성하는 데 주축이 되고 있습니다. 그 핵심은 에너지 소비와 애플리케이션의 크기 및 무게의 최소화입니다. 저탄소 제품은 자원을 더 적게 소비하고 제조 단계를 줄여 생산 장비, 유틸리티, 공급망의 환경 발자국(Handprint)을 최소화합니다. 전력 소비 및 전력 손실을 줄이는 최첨단 솔루션은 제품의 전력 효율성을 극대화합니다. ST는 주요 지표를 추적하는 제품 관리 시스템을 구축해 친환경적인 제품 설계를 구현하도록 지원하고 있습니다.



AEM_Automotive Electronics Magazine


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