에너지 효율적인 GaN 기반 전력 솔루션 업체인 CGD(Cambridge GaN Devices)가 시장 규모 100억 달러를 넘어서는 100kW 이상의 전기차 파워트레인 애플리케이션을 위한 ICeGaN® GaN(Gallium Nitride) 기술 기반의 새로운 솔루션을 공개했다.
이 Combo ICeGaN®은 스마트 ICeGaN HEMT IC와 IGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor)를 단일 모듈이나 지능형 전력 모듈(IPM)에 통합하여 효율성을 극대화함으로써 고가의 SiC(Silicon Carbide) 솔루션을 대체할 수 있는 비용 효율적인 대안을 제시한다.
CGD의 창업자이자 CEO인 조르지오 롱고바르디(Giorgia Longobardi) 박사는 “현재 전기차 파워트레인용 인버터는 저렴하지만 경부하 조건에서 비효율적인 IGBT 혹은 효율적이지만 고가인 SiC 소자를 사용하고 있다. CGD의 새로운 Combo ICeGaN 솔루션은 GaN과 실리콘 기술의 장점을 지능적으로 결합하여 비용을 낮추면서도 최고 수준의 효율성을 유지함으로써 전기차 산업의 혁신을 가속화하여 더 빠른 충전 및 더 긴 주행거리를 지원할 수 있게 되었다. CGD는 이미 업계 선도 전기차 제조사 및 공급망 파트너들과 협력하여 이러한 혁신 기술을 시장에 공급하고 있다.”고 밝혔다.
Combo ICeGaN은 ICeGaN 및 IGBT 소자가 유사한 구동 전압 범위(예: 0V ~ 20V) 및 뛰어난 게이트 내구성을 갖춘 병렬 아키텍처에서 동작이 가능하다는 점에 기반하여 독보적인 접근방식을 활용하고 있다. ICeGaN 스위치는 상대적으로 낮은 전류(경부하)에서 낮은 전도 손실과 낮은 스위칭 손실로 매우 높은 효율을 발휘하는 반면, IGBT는 상대적으로 높은 전류(최대 부하 또는 서지 상태)에서 더 우수한 성능을 제공한다.
Combo ICeGaN은 IGBT의 높은 포화 전류 및 애벌런치 클램핑(Avalanche Clamping) 기능과 ICeGaN의 매우 효율적인 스위칭 성능을 결합하여 최적의 성능을 구현했다. 고온 환경에서는 IGBT의 바이폴라 구성요소가 더 낮은 온상태 전압(On-State Voltage)에서 전도되기 시작하기 때문에 ICeGaN의 전류 손실을 보완할 수 있다. 이 소자는 저온 환경에서 더 많은 전류를 처리하게 된다.
센싱 및 보호 기능을 지능적으로 관리하여 Combo ICeGaN을 최적의 방식으로 구동하고 ICeGaN 및 IGBT 소자에 대한 안전 동작 영역(SOA: Safe Operating Area)을 향상시킨다.
전기차 엔지니어들은 ICeGaN 기술을 통해 DC-DC 컨버터 및 온보드 충전기는 물론, 잠재적으로 트랙션 인버터에 이르기까지 GaN의 이점을 활용할 수 있다. Combo ICeGaN은 CGD의 GaN 기술의 이점을 100kW 이상의 트랙션 인버터 시장까지 더욱 확장시켰다.
ICeGaN IC는 뛰어난 견고성이 이미 입증되었으며 IGBT는 트랙션 및 전기차 애플리케이션에서 오랜 기간에 걸쳐 입증된 실적을 보유하고 있다. CGD는 이와 유사한 독보적인 방식으로 ICeGaN 디바이스와 SiC MOSFET의 병렬 조합을 입증한바 있다.
Combo ICeGaN은 이보다 훨씬 더 경제적인 솔루션으로, 현재 발표된 IEDM 논문에 자세히 설명되어 있다. 한편 CGD는 올해 말까지 Combo ICeGaN의 동작 데모를 선보일 예정이다.
