⁠⁠⁠⁠⁠⁠⁠

파워 반도체의 기술 개발을 리드하는 주식회사 로옴(이하 로옴)이 차세대 AI 데이터 센터용 800V 전력 공급 아키텍처 개발과 관련해 NVIDIA와 협업한다고 밝혔다.

AI에 의한 기술 혁신이 가속화되는 가운데, 이를 뒷받침하는 주변 기술에도 진화가 요구되고 있다.

로옴은 반도체 분야의 중요 파트너 기업으로서 시스템 개발을 서포트한다. 해당 아키텍처는 고효율 및 확장성이 높은 전력 공급 시스템으로서 MW (메가와트)급 AI 팩토리의 실현이 가능하여, 향후 데이터 센터 설계에 획기적인 전환을 가져올 것으로 기대하고 있다.

로옴은 실리콘 (Si)과 더불어, 와이드 밴드 갭 반도체인 실리콘 카바이드 (SiC) 및 질화 갈륨 (GaN)까지 폭넓은 파워 디바이스를 구비하고 있어, 데이터 센터의 설계에 있어서 최적의 선택지를 제공한다.

Si MOSFET는 코스트 퍼포먼스 및 신뢰성 높은 제품으로 이미 자동차 및 산업기기 시장의 전력 변환 용도에 폭넓게 사용되고 있다. 가격, 효율, 신뢰성의 밸런스가 요구되는 어플리케이션에 적합하여, 현재와 같은 AI 인프라 개발의 변혁기에 최적화되었다.

대표적으로 'RY7P250BM'은 AI 서버에 필요한 핫스왑 회로용으로 설계된 48V 전원 시스템용 100V 파워 MOSFET다. 업계 최고 수준의 SOA (안정 동작 영역) 성능과 1.86mΩ이라는 초저 ON 저항을 컴팩트한 8080 패키지로 실현했다. 고밀도와 높은 가용성이 요구되는 클라우드 플랫폼에 있어서 전력 손실 저감 및 시스템의 신뢰성 향상에 기여하여 세계적인 클라우드 플랫폼 기업의 권장 부품으로 인정받은 바 있다.

SiC 디바이스는 산업 용도 등 고전압 및 대전류를 필요로 하는 영역에서 저손실화를 실현할 수 있다. NVIDIA의 800V HVDC 아키텍처는 1MW를 초과하는 서버랙에 대한 전력 공급과 대규모 인프라 구축에 있어서도 중요한 역할을 한다. 신규 인프라의 핵심은 송전망의 13.8kV 교류를 직접 800V 직류로 변환하는 기술이다. 기존의 54V 랙 전원 시스템의 경우, 물리적 스페이스의 제약 (소형화), 구리의 사용량, 전력의 변환 손실 등이 과제였다.

로옴의 SiC MOSFET는 고전압 고전력 환경에서 우수한 성능을 발휘하여 스위칭 손실과 도통 손실 저감을 통해 고효율화뿐만 아니라, 소형 고밀도 시스템에 적합한 높은 신뢰성을 실현한다. 이러한 특성은 NVIDIA의 800V HVDC 아키텍처가 추구하는 △ 구리 사용량 삭감, △ 에너지 손실 최소화, △ 데이터 센터 전체에서의 전력 변환 간소화와 같은 과제를 해결할 수 있다.

또한, 로옴은 SiC를 보완하기 위해 GaN 기술의 개발도 추진하고 있다. EcoGaN™ 시리즈로서 150V 및 650V의 GaN HEMT, GaN HEMT와 게이트 드라이버 등을 통합한 파워 스테이지 IC를 구비하고 있다. SiC는 고전압 및 대전류 용도에 최적인 반면, GaN은 100V~650V 범위에서 성능을 발휘하여 우수한 절연 파괴 강도 및 낮은 ON 저항, 초고속 스위칭을 실현한다. 또한, 독자적인 Nano Pulse Control™ 기술을 통해 스위칭 성능을 한층 더 향상시켜, 펄스폭을 최소 2ns까지 단축할 수 있다. 이러한 제품은 소형 및 고효율 전원 시스템이 요구되는 AI 데이터 센터의 요구에 대응한다.

디바이스와 더불어 제4세대 SiC 칩을 탑재한 상면 방열 타입 HSDIP20 등 고출력 SiC 모듈도 구비하고 있다. 이러한 1200V SiC 모듈은 LLC 방식의 AC-DC 컨버터 및 프라이머리 DC-DC 컨버터에 최적화되어 고효율 고밀도 전력 변환에도 대응한다. 우수한 방열성과 확장성을 바탕으로 NVIDIA의 아키텍처에서 예상되는 800V 송배전 시스템 등 MW급 이상의 AI 팩토리에 최적이다.

800V HVDC 인프라는 업계 전체의 협업을 통해 실현된다. 로옴은 차세대 AI 팩토리를 실현하는 중요 파트너 기업으로서 NVIDIA와 같은 업계 리더를 비롯하여, 데이터 센터 사업자 및 전원 메이커와도 긴밀하게 연계해 나갈 계획이다.

로옴 관계자는 “SiC 및 GaN과 같은 와이드 밴드 갭 반도체의 최첨단 기술을 제공함으로써 지속 가능하고 에너지 효율이 높은 디지털 사회의 실현에 기여해 나갈 것”이라고 전했다.

임민지 기자 minzi56@etnews.com

Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.