AI 데이터센터의 컴퓨팅 성능이 높아지고 전기차와 산업 자동화 시스템이 복잡해질수록 전력을 얼마나 작은 공간에서 효율적으로 공급하고 열을 관리하느냐가 시스템 설계의 중요한 과제가 되고 있다. 반도체 성능을 높이는 것만으로는 전력 손실과 발열, 시스템 크기를 동시에 해결하기 어렵기 때문이다. 특히 AI 서버 랙과 전기차 인버터에서는 전력반도체와 패키징, 냉각 구조를 각각 설계한 뒤 결합하는 기존 방식의 한계가 커지고 있다. 온세미가 실리콘 웨이퍼 자체를 패키지의 일부로 활용해 전기·열·기계 설계를 처음부터 함께 최적화하는 새로운 전력 시스템 아키텍처를 내놨다.
글로벌 반도체 기업 온세미(onsemi)는 실리콘 웨이퍼를 패키지 기반으로 활용하는 ‘임베디드 파워 플랫폼(Embedded Power Platform, EPP)’을 공개했다.
EPP의 핵심은 반도체와 패키지를 별개의 구성 요소로 다루던 기존 구조를 바꾸는 데 있다. 실리콘 웨이퍼 자체를 패키지로 활용해 실리콘(Si), 실리콘카바이드(SiC), 질화갈륨(GaN) 기술을 하나의 웨이퍼 레벨 아키텍처에서 통합하고 상호 연결하는 방식이다.
FET와 드라이버, 컨트롤러 등 여러 디바이스도 단일 패키지 안에 넣을 수 있도록 설계했다. 전기적 성능을 먼저 결정한 뒤 열과 기계 구조를 맞추는 순차적인 개발 대신 초기 설계 단계부터 전기·열·기계적 특성을 함께 시뮬레이션하고 최적화할 수 있다는 설명이다.
온세미는 EPP에 자사의 표준 12인치 실리콘 웨이퍼 제조 역량을 적용한다. 기존 반도체 설계 도구와 웨이퍼급 제조 기술, 시뮬레이션 역량을 전력 시스템 통합 과정에 활용해 개발 복잡성과 후반부 설계 변경을 줄이는 구조다.
온세미 임베디드 파워 플랫폼(EPP) 칩 (사진 제공: 온세미)
AI 랙은 50% 작게·전기차 인버터는 전력 손실 15% 낮게
온세미는 EPP를 적용하면 애플리케이션에 따라 기존 방식보다 3~5배 높은 전력 밀도를 구현하고 개발 기간을 최대 4개월 단축할 수 있다고 설명했다. 열·방열 성능 개선과 기생 인덕턴스 감소, 스위칭 주파수 향상 등도 목표로 제시했다. 해당 수치는 온세미가 제시한 EPP 설계 기준과 초기 적용 결과에 따른 것이다.
AI 인프라에서는 서버 랙 안에서 전력 공급·변환·보호 시스템이 차지하는 공간과 냉각 부담을 줄이는 데 초점을 맞췄다. 온세미에 따르면 초기 EPP 기반 솔리드 스테이트 회로 차단기 설계는 기존 설계보다 크기가 50% 작고 온도는 20% 낮게 나타났다. 패키징 면적을 줄이고 확보된 공간을 방열에 활용해 같은 랙 안에서 전력 밀도를 높이는 방식이다.
전기차에서는 트랙션 인버터가 주요 적용 대상이다. 회사는 EPP 기반 설계가 기존 방식 대비 최대 4배 높은 전력 밀도와 15% 낮은 전력 손실을 구현할 수 있다고 설명했다. 하나의 확장형 아키텍처를 보급형부터 고급형 차량까지 서로 다른 전력 등급에 적용해 자동차 제조사의 설계·검증 과정도 줄일 수 있다는 구상이다.
스바루(Subaru Corporation)는 EPP의 초기 협력 파트너로 참여한다. 스바루는 온세미로부터 엔지니어링 샘플과 시뮬레이션 모델, 기술 지원을 제공받아 향후 전동화 차량 아키텍처에 EPP를 적용할 수 있는지 평가한다.
하산 엘 코우리(Hassane El-Khoury) 온세미 회장 겸 CEO는 “수십 년간 반도체와 패키지는 별도의 기술로 여겨졌다”며 “EPP는 실리콘 자체를 시스템 아키텍처의 일부로 통합하고 첨단 반도체 기술과 제조, 시스템 수준 최적화를 하나의 공통 아키텍처로 연결한다”고 말했다.
온세미는 EPP를 AI 데이터센터와 자동차뿐 아니라 산업 자동화와 자율 시스템 등으로 확장할 수 있는 공통 전력 아키텍처로 개발한다. 2026년부터 자동차와 AI 애플리케이션 분야의 주요 전략 고객 및 생태계 파트너를 대상으로 샘플 공급을 시작할 예정이다.
The post 온세미, 실리콘 웨이퍼가 패키지 된다…AI·전기차 전력 밀도 최대 5배 높인다 appeared first on 벤처스퀘어.