SiC를 '자동으로 심는다': 로옴 상면 방열 패키지가 여는 EV 전력회로 박형화

탄화규소(SiC) 전력반도체는 전기차의 효율과 충전 속도를 끌어올리는 핵심 소자로 자리 잡았지만, 정작 패키지(껍데기) 단에서는 오래된 딜레마가 남아 있었다. 큰 전력을 다루려면 열을 잘 빼줘야 하는데, 방열 성능이 좋은 리드 타입 패키지(TO-247-4L 등)는 다리를 하나하나 꽂아야 해 자동 실장(SMD)이 어렵고 회로 기판이 두꺼워졌다. 로옴(ROHM)이 7월 9일 공개한 신형 패키지는 바로 이 지점을 겨눈다.

로옴은 자사 4세대 SiC MOSFET를 탑재한 상면 방열 면실장 패키지 'TSC3PAK(14.00×18.58×3.50mm)'를 개발했다고 밝혔다. 핵심은 이름 그대로다. 방열면을 패키지 윗면(상단)에 배치하는 독창적 구조를 채택해, 자동 실장이 가능한 SMD 형태이면서도 기존 리드 타입과 동등한 수준의 방열 성능을 유지했다. 표면에 부품을 얹어 한 번에 납땜하는 자동 공정과, 대전력 동작에 필수인 방열이라는 서로 상충하던 두 요구를 한 패키지에 담아낸 셈이다.

고전압 안전 설계도 함께 보강됐다. 로옴은 패키지 표면에 독자적인 홈을 형성하는 방식으로 업계 최고 수준인 6.66mm의 연면 거리를 확보했다고 설명했다. 이를 통해 기존 부품과의 호환성을 유지하면서 오염도 2 환경에서 1200V의 AC 피크 전압에 대응한다. 절연 공정이 간소화되는 만큼 세트(완성품) 업체의 실장 비용을 줄이고 시스템 신뢰성을 높이는 효과가 기대된다는 것이 회사 측 설명이다.

• 14.00×18.58×3.50mm 상면 방열·자동 실장(SMD) 가능한 TSC3PAK 패키지
• 6.66mm 표면 홈 구조로 확보한 연면 거리, 오염도 2에서 1200V AC 대응
• 지난달 양산 4세대 SiC MOSFET 칩 적용, EcoSiC 라인업으로 확대

적용처는 전동화 전력회로의 한복판이다. 로옴은 낮은 ON 저항과 고속 스위칭으로 전력 변환 손실을 줄여, 전기차 내 온보드 차저(OBC)와 전동 컴프레서, 산업용 태양광(PV) 인버터, 고성능 서버 전원 등 고효율·저전력 구동이 필수인 부품에 최적화됐다고 밝혔다. 회사 관계자는 "전동차의 충전 속도 향상과 주행 거리 연장, 데이터센터 서버의 고효율 동작을 위해 SiC 채용이 급증하고 있다"고 설명했다. 신제품은 지난달부터 양산에 들어갔고, 아로우·코어스태프 등 글로벌 온라인 유통을 통해 구입할 수 있다.

산업적 함의는 SiC 경쟁의 무게중심 이동에 있다. 그동안 SiC 화두는 웨이퍼·칩(다이) 단의 성능과 수율에 쏠렸지만, 실제 EV 성능을 좌우하는 것은 이 칩을 얼마나 얇게·싸게·자동으로 회로에 심느냐다. 상면 방열·SMD 구조는 방열판과 배선 부피를 줄여 OBC·컴프레서 모듈의 박형화와 원가 절감을 동시에 노릴 수 있고, 절연 공정 간소화는 그대로 세트 업체의 조립 비용으로 돌아온다. 800V 고전압 아키텍처가 대중화될수록 이런 패키지·실장 혁신의 가치가 커질 가능성이 거론된다.

결국 전력반도체 경쟁은 '누가 더 좋은 SiC 칩을 만드느냐'에서 '누가 그 칩을 가장 다루기 쉬운 형태로 내놓느냐'로 넓어지고 있다. 소자 성능과 패키지·실장이 맞물릴 때, EV 전력회로의 효율과 원가는 한 단계 더 낮은 지점에서 다시 그어질 수 있다.

※ 본 글은 정보 제공을 위한 산업 분석이며 투자 권유가 아니다. 제품 성능·채용 규모·양산 계획은 회사 발표에 근거하며 향후 시장 반응은 불확실하고, 판단과 책임은 독자 본인에게 있다.