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MOSFET 대신에 GaN FET 사용을 고려하라

인터뷰/Alex Lidow, CEO and co-founder of Efficient Power Conversion Corporation

GaN의 특성은 일반 실리콘에 비해 10배 이상 빠른 성능을 가져다 줍니다. GaN을 이용해서 새로운 애플리케이션이 속속 개발되고 있어 관심을 받고 있습니다. 5 년 전에는 존재하지 않았던 새롭고 삶을 바꾸는 애플리케이션을 가능하게 합니다. 무선 전력 및 자율 주행 차량에서 고속 이동 통신, 저비용 위성 및 의료 혁신에 이르기까지 GaN은 진보적인 기업이 선호하는 기술이 되고 있습니다. GaN의 새로운 주자로 주목받고 있는 EPC CEO에게 물었다.

1. EPC는 어떤 회사입니까?
EPC는 공간, 에너지, 비용적 경제성 면에서 뛰어난 향상 모드 갈륨 나이트라이드 기반 전원 관리 디바이스 및 IC의 선도 회사입니다. DC-DC 컨버터, 무선 전원 전송, 포락선 추적, RF 전송, 전원 인버터, 원격 센싱 기술(라이다), Class-D 오디오 증폭기 같은 애플리케이션으로 전력 MOSFET을 대체할 수 있도록 최신 실리콘 전력 MOSFET에 비해서 디바이스 성능이 몇 배 더 우수한 향상 모드 GaN-on-Si(eGaN) FET을 최초로 출시한 회사입니다. eGaN은 Efficient Power Conversion Corporation의 등록상표입니다.

2. 왜 설계 엔지니어들이 MOSFET 대신에 GaN FET을 사용하는 것을 고려해 보아야 합니까? 
설계 엔지니어들이 MOSFET 대신에 GaN FET을 사용하는 것을 고려해 보아야 하는 이유는, 크기, 비용, 성능, 전력 소산, 전력 밀도 같은 모든 측면에서 GaN FET이 더 우수하기 때문입니다. GaN은 와이드 밴드갭(WBG) 반도체이므로 많은 특성들이 실리콘에 비해서 우수합니다. GaN은 더 빠르고, 전력이 더 높고, 크기가 더 작고, 비용을 낮출 수 있습니다. 또한 GaN은 실리콘보다 통합하기가 더 쉽기 때문에 다수의 소자를 단일 칩으로 통합함으로써 성능을 향상시키고, 크기를 축소하고, 비용을 낮출 수 있습니다.

3. ToF 기술을 기반으로 한 라이다 애플리케이션으로 eToF IC가 어떤 점에서 유리합니까?
모든 ToF 애플리케이션으로 EPC의 GaN FET과 IC를 사용해서 성능 향상을 이룰 수 있습니다. 여기에는 네 가지 이유를 들 수 있습니다:
(1) eGaN 디바이스는 실리콘에 비해서 약 10배 더 빠릅니다. 속도는 이미지 분해능, 최대 프레임 레이트와 직결됩니다.
(2) eGaN FET과 IC는 동일한 다이 크기로 5배 더 높은 전류 펄스를 발생시킬 수 있습니다. 전류 펄스가 높을수록 TOF 시스템이 더 멀리 있는 물체를 감지할 수 있습니다.
(3) eGaN FET과 IC는 동일한 전류 용량으로 실리콘 디바이스에 비해서 크기가 5~10배 더 작습니다. 그러므로 eGaN 디바이스는 레이저에 더 가깝게 탑재할 수 있습니다. 디바이스를 더 가깝게 탑재하면 기생 인덕턴스를 줄일 수 있습니다. 기생 인덕턴스는 펄스 속도를 제한하고 그러므로 이미지 분해능을 제한합니다.
(4) GaN FET과 IC는 동일한 전압 및 전류 정격으로 비용을 낮출 수 있습니다.

4. 향후의 제품/애플리케이션 기술을 어떻게 확장할 계획이십니까?
EPC는 현재 라이다 IC, DC-DC 컨버터 IC, 모터 드라이브 IC 제품 라인을 확대하고 있습니다. 또한 GaN 기술 플랫폼의 성능을 계속해서 향상시킴으로써 상업용 및 고신뢰성 디스크리트 FET 제품들로 더더욱 우수한 FOM을 달성하도록 할 것입니다. 

EPC의 eGaN 디바이스는 무수히 다양한 애플리케이션에 사용됩니다. 대표적인 10가지 애플리케이션을 들면 다음과 같습니다:
1. 서버 용의 DC-DC 컨버터
2. 서버 용으로 AC-DC 컨버터의 동기 정류기 출력
3. 자동차 전원 시스템
4. 로봇, 전기자전거, 전동 스쿠터, 드론 등에 사용되는 모터 드라이브
5. 위성 전원장치 및 모터 드라이브
6. 라이다
7. 태양광 마이크로인버터
8. Class-D 오디오 시스템
9. 의료 영상 시스템
10. 무선 전원

5. EPC GaN FET은 경쟁사들과 어떻게 비교할 수 있습니까?
실리콘 MOSFET과 비교해서 GaN 디바이스는 더 빠르고, 크기가 작고, 비용적 경제성이 우수합니다. GaN IC는 단일 칩으로 다수의 전력 소자를 통합할 수 있습니다(EPC2151 같은 제품). 하지만 실리콘은 12V 이상으로 이렇게 통합하는 것이 불가능합니다. 그러므로 GaN IC를 사용하면 설계 시간을 단축하고 크기, 비용, 전력 손실 측면에서 향상을 이룰 수 있습니다. GaN 경쟁사들이 600~650V 제품에 주력하고 있는 것과 비교해서, EPC는 그보다 전압이 낮은 GaN 디바이스(400V 미만)에 주력하고 있습니다. 그러므로 EPC의 디바이스 제품은 라이다, 48V DC-DC 컨버터, 모터 드라이브, 위성 애플리케이션에 좀더 적합합니다.

6. 한국에서 향후의 전략은 어떤 것입니까?
한국은 EPC에 성장 잠재력이 큰 시장입니다. 주된 성장 동력으로서 자동차 회사들과 LCD TV 회사들로부터 효율적이면서 전력 밀도가 높은 전원장치에 대한 수요를 들 수 있습니다. 또한 로봇, 자율 자동차, 2D/3D 카메라, 비전 시스템으로 ToF 라이다 애플리케이션 도입이 늘고 있는 것도 우리 회사 제품으로 중요한 시장이 될 것입니다. 현지에서 고객들에게 지원을 강화하기 위해서 최근에 판매 대리 업체를 선정하기도 했습니다. 또한 한국에서 고객과 관계 구축을 위해서 영업 팀을 확대할 계획입니다.

7. 한국에서 전략적 제휴를 맺고 있는 회사가 있습니까?
EPC는 한국에서 몇몇 업체들과 다년 간에 걸쳐서 협력 관계를 이어오고 있습니다. 특히 한 회사와는 파트너쉽을 체결하기 위한 막판 단계까지 와있습니다.

EPC에 관한 더 자세한 정보는 www.epc-co.com에서 볼 수 있습니다.