전기차 다이어트와 성능 혁신을 동시에… 온세미-스바루, 반도체를 판에 직접 묻는 ‘EPP’ 파워 플랫폼 맞손

실리콘 웨이퍼급 패키지에 전력 반도체 직접 매립… 차세대 전기차 파워 아키텍처 및 트랙션 인버터 경량화 모색

전기자동차(EV; Electric Vehicle)의 주행 거리를 늘리고 에너지 효율을 높이기 위한 글로벌 완성차 기업들의 기술 경쟁이 한층 치열해지고 있다. 지능형 전력 및 센싱 기술 기업인 온세미(onsemi)가 일본의 대표 자동차 제조사인 스바루(Subaru)와 차세대 임베디드 파워 플랫폼(Embedded Power Platform, EPP) 기술 평가를 위한 전략적 기술 협력을 체결했다. 이번 협력은 미래 전기차의 전력 시스템 구조를 근본적으로 바꾸고 차량의 무게와 크기를 크게 줄이기 위해 추진된다.

웨이퍼 패키지에 반도체를 직접 박는다… 공간은 줄이고 전력은 극대화

기존 자동차용 전력 반도체는 칩을 플라스틱이나 세라믹 형태의 외부 껍질(패키지)로 감싸는 방식을 사용했다. 이 방식은 반도체를 보호하지만 전체 부품의 크기가 커지고 열을 밖으로 방출하는 데 한계가 있었다.

반면 온세미가 개발한 EPP 기술은 여러 개의 반도체 디바이스를 실리콘 기반의 웨이퍼급 패키지(Wafer-Level Package) 내부에 직접 집어넣는 획기적인 방식이다. 이를 통해 부품이 차지하는 공간은 획기적으로 줄이면서도 훨씬 높은 전력을 안전하게 다룰 수 있다. 패키지 자체가 단순히 칩을 보호하는 것에 그치지 않고, 전기 흐름과 열 관리에 직접 참여하는 능동적인 부품으로 변신하는 셈이다.

이 기술이 미래 전기차에 적용되면 배터리의 전기를 모터로 전달하는 핵심 장치인 트랙션 인버터(Traction Inverter)의 크기와 무게를 대폭 줄일 수 있다. 장치가 가벼워지면 전기차의 전체 무게가 줄어들어 한 번 충전으로 갈 수 있는 주행 거리가 자연스럽게 늘어난다.

개발 기간 단축과 플랫폼 확장성으로 차세대 모빌리티 경쟁력 확보

이번 기술 협력을 통해 스바루는 온세미의 시뮬레이션 및 엔지니어링 기술을 바탕으로 EPP 솔루션의 실제 적용 가능성을 검증한다. 스바루는 전력 시스템의 고집적화가 미래 전기차 아키텍처 설계에 가져올 유연성과 효율성을 다각도로 평가할 계획이다. 온세미 역시 스바루의 실제 현장 데이터를 바탕으로 EPP 플랫폼의 완성도를 더욱 높여갈 예정이다.

EPP 솔루션은 하나의 기본 구조를 바탕으로 다양한 출력을 가진 차량 모델에 자유롭게 확장해 적용할 수 있다. 이에 따라 자동차 제조사는 새로운 전기차를 개발할 때마다 매번 반도체 회로를 처음부터 다시 설계하고 검증하는 번거로움을 줄일 수 있다. 이는 부품 재검증에 들어가는 비용을 절약하고, 차세대 전기차의 신제품 개발 주기를 대폭 단축하는 효과를 제공한다.

양사는 초기 엔지니어링 평가와 기술 검증을 시작으로, 미래 전동화 차량의 까다로운 열 관리 및 전력 요구사항을 충족하는 최적의 시스템 솔루션을 지속적으로 모색해 나갈 방침이다.

용어 해설 (Glossary)

• EPP (Embedded Power Platform; 임베디드 파워 플랫폼): 여러 개의 전력 반도체 칩을 실리콘 기반 웨이퍼 내부 패키지에 직접 내장하여 전력 밀도를 극대화하고 크기를 줄이는 차세대 전력 반도체 플랫폼 기술이다.
• 트랙션 인버터 (Traction Inverter): 전기차 배터리의 직류(DC) 전기를 모터를 구동하기 위한 교류(AC) 전기로 바꿔주며 모터의 속도와 힘을 제어하는 핵심 전력 변환 장치다.
• 웨이퍼급 패키지 (Wafer-Level Package): 반도체 원판(웨이퍼) 상태에서 포장 및 테스트 공정을 한 번에 진행하여 부품의 전체 크기를 칩 크기에 가깝게 최소화하는 첨단 반도체 제조 기술이다.