도시바, 낮은 온저항과 높은 신뢰성의 자동차 트랙션 인버터용 베어 다이 1200V SiC MOSFET 테스트 샘플 출하 개시

가와사키, 일본 -- 비즈니스와이어 -- 도시바 일렉트로닉 디바이스 앤 스토리지 (https://cts.businesswire.com/ct/CT?id=smartlink&url=https%3A%2F%2Ftoshiba.semicon-storage.com%2Fap-en%2Ftop.html&esheet=54145871&lan=en-US&anchor=Toshiba+Electronic+Devices+%26amp%3B+Storage+Corporation&index=1&md5=83604c50d908cb5f66b136a0c29262b4)(Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation)(이하 도시바)가 자동차 트랙션 인버터용[2] 베어 다이[1] 1200V 실리콘 카바이드(SiC) MOSFET ‘X5M007E120’을 개발했다. 낮은 온저항과 높은 신뢰성을 모두 제공하는 혁신적 구조를 갖춘 이 제품은 현재 고객의 평가를 위한 테스트 샘플 출하 중이다.

일반적인 SiC MOSFET의 경우 역방향 도통 작동 중[4]에 본체 다이오드의 양극성 통전[3]으로 온 저항이 증가하여 신뢰성이 저하된다. 도시바 SiC MOSFET은 쇼트키 배리어 다이오드(Schottky barrier diode, SBD)를 MOSFET에 내장하여 본체 다이오드를 비활성화하는 소자 구조를 통해 이 문제를 완화하지만, SBD를 칩 위에 배치하면 MOSFET 온 작동 저항을 결정하는 채널에 사용할 수 있는 면적이 줄고, 칩의 온 저항이 증가하게 된다.

그러나 X5M007E120에 내장된 SBD는 일반적으로 사용되는 스트라이프 패턴이 아닌 체크 패턴으로 배열 (https://cts.businesswire.com/ct/CT?id=smartlink&url=https%3A%2F%2Ftoshiba.semicon-storage.com%2Fap-en%2Fcompany%2Fnews%2Fnews-topics%2F2022%2F12%2Fsic-power-devices-20221209-1.html&esheet=54145871&lan=en-US&anchor=arrayed+in+a+check+pattern&index=2&md5=a72e15e1965fc088ad482ad8c4db4219)된다. 이러한 배열은 소자 본체 다이오드의 양극성 통전을 효과적으로 억제하는 동시에 동일한 SBD 실장 면적을 차지하는 경우에도 단극성 작동의 상한을 현재 면적의 약 2배까지 개선할 수 있다[5]. 또한 스트라이프 배열과 비교해 채널 밀도가 향상되며 단위 면적당 온저항이 낮아져 약 20%에서 30%까지 감소한다[5]. 이처럼 성능이 개선되고 역방향 도통 작동에서도 낮은 온저항과 신뢰성을 유지할 수 있기 때문에 자동차 트랙션 인버터처럼 모터 제어에 사용되는 인버터의 에너지를 절약할 수 있다.

SiC MOSFET의 온 저항이 줄어들면 단락 시 MOSFET에 과도한 전류를 유발[6]해 단락 내구성이 감소한다. 내장된 SBD의 전도성 향상은 역방향 도통 작동의 신뢰성을 개선하지만, 단락 시 전류 누설을 증가시켜 단락 내구성이 다시 한번 감소한다. 새로운 베어 다이에는 단락 상태에서 MOSFET의 과도한 전류와 SBD의 누설 전류를 억제하는 딥 배리어(deep barrier) 구조[7]가 적용되어 역방향 도통 작동에서도 우수한 신뢰성을 유지하면서 내구성을 개선했다.

사용자는 특정 설계 요구 사항을 충족하고 애플리케이션에 맞는 솔루션을 구현하도록 베어 다이를 커스터마이징할 수 있다.

도시바는 2025년에 X5M007E120의 엔지니어링 샘플을 제공하고, 2026년에 양산을 개시할 예정이며, 그 사이에 소자 특성에 대한 추가 개선을 모색할 계획이다.

도시바는 앞으로도 탈탄소화 사회 실현에 기여하기 위해 모터 제어용 인버터, 전기차용 전력 제어 시스템 등 에너지 효율이 필수적인 분야에서 사용하기 쉬운 고성능 전력 반도체를 고객에게 제공할 것이다.

주: [1] 패키징되지 않은 칩 제품. [2] 배터리 구동의 DC 전원을 AC 전원으로 변환하고 전기차(EV) 또는 하이브리드 자동차(HEV)의 모터를 제어하는 장비. [3] 드레인과 소스 사이의 순방향 전압이 pn 다이오드에 인가될 때의 양극성 작동. [4] 회로에서 전류의 역류로 인해 전류가 소스에서 MOSFET의 드레인으로 흐르는 작동. [5] 스트라이프 패턴을 사용하는 도시바의 제품과 비교. [6] 정상 스위칭 작동 시 단기 전도와 비교해 제어 회로 고장 등 비정상 모드에서 장기 전도가 발생하는 현상. 일정 시간 동안의 단락 작동에도 고장 나지 않는 견고함은 필수이다. [7] 고전압으로 인한 높은 전기장을 제어하기 위해 제공되는 소자 구조의 요소. 이는 소자의 성능에 큰 영향을 미친다.

애플리케이션

· 자동차 트랙션 인버터

특징

· 낮은 온 저항과 높은 신뢰성 · 차량용 베어 다이 · AEC-Q100 인증 · 드레인 소스 전압 정격: VDSS=1200V · 드레인 전류(DC) 정격: ID=(229)A[8] · 낮은 온 저항: RDS(ON)=7.2mΩ (대표값) (VGS=+18V, Ta=25°C) RDS(ON)=12.1mΩ (대표값) (VGS=+18V, Ta=175°C)

참고 [8] 잠정값

(표의 내용은 pdf 참조. 다운로드: https://file.newswire.co.kr/modules/download/downloadNewsFiles.php?newsid=1000739&no=8916)

X5M007E120에 대해 자세히 알아보려면 다음 링크에서 보도자료를 참조하면 된다. 도시바, 낮은 온저항과 높은 신뢰성의 자동차 트랙션 인버터용 베어 다이 1200V SiC MOSFET 테스트 샘플 출하 개시 (https://toshiba.semicon-storage.com/ap-en/company/news/news-topics/2024/11/sic-power-devices-20241112-1.html)

도시바 SiC 파워 디바이스 관련 추가 정보는 아래 링크에서 확인할 수 있다. SiC 파워 디바이스 (https://cts.businesswire.com/ct/CT?id=smartlink&url=https%3A%2F%2Ftoshiba.semicon-storage.com%2Fap-en%2Fsemiconductor%2Fproduct%2Fpower-semiconductors.html%23SiCPowerDevices&esheet=54145871&newsitemid=20241111843329&lan=en-US&anchor=SiC+Power+Devices&index=4&md5=e3a22e925f6b6a2555430e33922ca585)

* 회사명, 제품명 및 서비스 이름은 각 회사의 상표일 수 있다. * 본 문서에 포함된 제품 가격 및 사양, 서비스 내용, 문의처 등의 정보는 발표일 현재의 정보이며 사전 통지 없이 변경될 수 있다.

도시바 일렉트로닉 디바이스 앤 스토리지 소개

고급 반도체 및 스토리지 솔루션의 일류 공급업체인 도시바 일렉트로닉 디바이스 앤 스토리지는 반세기가 넘는 경험과 혁신을 통해 고객과 비즈니스 파트너에게 뛰어난 디스크리트 반도체, 시스템 LSI 및 HDD 제품을 제공한다.

전 세계에 근무하는 1만9400명의 직원은 제품 가치를 극대화한다는 의지를 공유하고 가치와 신규 시장의 공동 창조에 있어 고객과의 긴밀한 협력을 증진하고 있다. 회사는 전 세계 사람들을 위한 더 나은 미래를 만들고 기여하기를 기대한다.

웹사이트: https://toshiba.semicon-storage.com/ap-en/top.html

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사진/멀티미디어 자료: https://www.businesswire.com/news/home/54145871/en

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출처:Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation

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