온세미, 임베디드 파워 플랫폼 공개... AI 시대 아키텍처 혁신 가속화

지능형 전력 및 센싱 기술의 선도 기업인 온세미(나스닥: ON)가 실리콘 웨이퍼를 패키지 기반으로 활용하는 혁신적인 아키텍처인 임베디드 파워 플랫폼(Embedded Power Platform, EPP)을 공개했다고 밝혔다. EPP는 확장 가능한 플랫폼으로 초기 설계 단계부터 전기, 기계, 열 설계를 통합해 고객의 더 높은 전력 밀도 구현, 시스템 성능 향상, AI·전동화·자율 시스템 애플리케이션 개발을 가속화할 수 있도록 지원한다.

하산 엘 코우리(Hassane El-Khoury) 온세미 회장 겸 CEO는 “수십 년간 반도체와 패키지는 별도의 기술로 여겨졌다. EPP는 실리콘 자체를 시스템 아키텍처의 일부로 통합해 사고 방식을 변화시키고 있다. EPP는 첨단 반도체 기술, 제조, 시스템 수준의 최적화를 하나의 공통 아키텍처로 통합해 향후 혁신과 함께 발전할 수 있도록 한다. 이 접근 방식은 전력 시스템 구축 방식을 새롭게 정의하고 AI 인프라, 전동화, 자동화를 위한 기반을 마련할 수 있다”고 말했다.

 

온세미 임베디드 파워 플랫폼 칩

EPP는 패키지를 수동적인 외피에서 시스템 성능에 적극적으로 기여하는 요소로 새롭게 정의한다. EPP는 실리콘 웨이퍼 자체를 패키지로 활용하기 때문에 실리콘, 실리콘 카바이드(SiC), 질화갈륨(GaN) 기술을 고도로 집적된 웨이퍼 레벨 아키텍처 내에서 원활하게 통합하고 상호 연결할 수 있다. 또한 FET, 드라이버, 컨트롤러를 포함한 여러 디바이스를 단일 패키지에 함께 내장하고, 전기적·열적·기계적 성능을 종합적으로 최적화할 수 있다. 이를 통해 완전한 전력 시스템 공동 설계를 실현함으로써 초기 단계부터 전기·열·기계적 특성을 함께 평가하고 최적화할 수 있다. 그 결과, 더 높은 전력 밀도와 향상된 시스템 성능을 구현하고, 개발 복잡성을 줄이며, 시장 출시 기간을 단축할 수 있다.

또한 EPP는 온세미의 표준 12인치 실리콘 웨이퍼 제조 역량을 활용해 핵심 통합 공정을 반도체 팹의 정밀도와 제어 체계에 접목한다. 이를 통해 검증된 반도체 설계 도구, 웨이퍼급 제조 기술, 첨단 시뮬레이션 역량을 전력 시스템 통합에 적용해 성능을 향상시키는 동시에 혁신을 가속화한다.

스바루(Subaru Corporation)는 EPP 초기 협력 파트너 중 하나로, 향후 전동화 차량 아키텍처에 EPP를 적용할 수 있는 방안을 평가하기 위해 온세미와 협력하고 있다. 협력을 통해 스바루는 엔지니어링 샘플, 시뮬레이션 모델, 기술 전문성을 조기에 제공받았다. 양사는 차량 성능 향상, 개발 효율화, 혁신 가속화를 위한 방안을 모색할 예정이다.

AI 인프라, 전동화 운송, 산업 자동화는 모두 전력이라는 동일한 핵심 자원을 두고 경쟁하고 있다. 고객은 점점 더 소형화되는 시스템에서 더 많은 전력을 공급하고 관리하는 동시에 열, 효율, 비용, 개발 기간까지 제어해야 한다. 그러나 현재 많은 전력 시스템은 여전히 전력 전자, 기계·열 설계를 별개의 엔지니어링 과제로 다루고, 각 계층을 독립적이고 순차적으로 최적화하는 전통적인 설계 방식으로 개발되고 있다. 이로 인해 다른 단계에서 내린 결정으로 인한 추가 엔지니어링 작업, 후반부 설계 변경에 따른 비용 증가, 더 긴 개발 주기가 발생할 수 있다.

EPP는 이러한 순차적 설계 방식을 공동 설계·시뮬레이션·최적화가 가능한 하나의 통합 플랫폼으로 대체한다. 이러한 접근 방식은 고객에게 다음과 같은 이점을 제공할 수 있도록 설계됐다.

 애플리케이션에 따라 3~5배 높은 전력 밀도 구현

 개발 단계를 4개월까지 단축

 열 성능과 방열 성능 향상

 기생 인덕턴스를 낮춰 전력 손실 감소

 디바이스 제어 성능 향상 및 더 높은 스위칭 주파수 구현

 설계 단계에서 발생할 수 있는 절충 요소를 파악해 개발 후반부의 비용 부담이 큰 설계 변경 최소화

 다양한 전력 수준, 디바이스 유형, 애플리케이션, 반도체 기술에 공통 아키텍처 확장 적용

 AI 인프라 애플리케이션: AI 랙의 전력 요구량이 증가하면서 전력을 공급·변환·보호하는 시스템에 더 많은 공간과 냉각 용량이 필요하다. 이는 랙에 탑재할 수 있는 컴퓨팅 용량을 제한하는 요인이 될 수 있다. 초기 EPP 기반 솔리드 스테이트 회로 차단기 설계에서 해당 솔루션은 기존 설계 대비 크기는 50% 작고 온도는 20% 낮은 것으로 나타났다. EPP는 패키징에 필요한 공간을 줄이고, 전체 면적을 방열에 활용함으로써 더욱 콤팩트한 전력 시스템을 구현하고 열 관리를 개선하며 AI 인프라의 전력 밀도를 높일 수 있다.

 전기차 애플리케이션: 전기차의 트랙션 인버터는 효율 손실·열적 한계·개발 복잡성·시스템 크기 등의 제약을 받는 경우가 많다. EPP는 기존 방식 대비 최대 4배 높은 전력 밀도와 15% 낮은 전력 손실을 구현해 더욱 작고 가벼우며 효율적인 인버터 설계를 만족한다. EPP의 확장 가능한 아키텍처는 보급형부터 고급형 차량 애플리케이션까지 아우르는 단일 인버터 플랫폼을 지원해, 자동차 제조업체가 다양한 차량 모델과 전력 등급에 공통 설계를 활용할 수 있다. 이는 R&D 및 제조 비용을 절감하고 검증과 개발 주기를 단축하는 동시에 주행거리 증가, 시스템 비용 감소, 새로운 차량의 조기 출시로 이어질 수 있다.

AI 시대에는 컴퓨팅 성능만으로 해결할 수 없는 새로운 과제가 등장하고 있다. 전력이 미래 혁신을 좌우하는 결정적인 제약 요소 중 하나로 부상함에 따라, EPP는 에너지를 공급, 관리, 최적화하는 방식에 근본적으로 새로운 접근법을 제시한다. 온세미는 실리콘 웨이퍼 자체를 패키지로 전환해 차세대 AI, 전동화, 자율 시스템의 기반을 구축하고 있다.

출시 일정

EPP는 2026년부터 자동차와 AI 애플리케이션 분야의 주요 전략 고객과 생태계 파트너를 대상으로 샘플 공급을 시작할 예정이다.