새로운 에너지 주파수 변환, 산업 제어, 광전지 에너지 저장, 소형 가전 제품 주파수 변환 및 서보 드라이브와 같은 응용 시나리오에서 에너지 효율 업그레이드, 소형화 및 높은 신뢰성은 업계의 필수 요구 사항이 되었습니다. 글로벌 탄소 중립 전략이 지속적으로 발전함에 따라 국가들은 전기 장비에 대한 에너지 효율 기준을 강화하고 있습니다. 전력 장치에 대한 최종 고객의 성능 요구 사항은 "충분히"에서 "한계 돌파"로 전환되었습니다. 더 높은 변환 효율, 더 작은 크기, 더 강력한 환경 적응성은 전력 반도체의 선택 논리를 재편하고 있습니다. IEC 에너지 효율 표준부터 국내 "이중 탄소" 목표, 인더스트리 4.0의 지능형 요구부터 소비자 측의 녹색 소비 개념까지, 전력 장치는 "실리콘 기반이면 충분"에서 "와이드 밴드갭은 필수"로 패러다임 전환을 겪고 있습니다.
기존의 실리콘 기반 IPM은 점차 성능 한계에 도달하고 있습니다. 실리콘 재료의 물리적 특성으로 인해 고온, 고주파 및 고전압 시나리오에서의 손실을 더 이상 줄이기가 어렵습니다. 장치의 온도 상승으로 인한 신뢰성 저하도 시스템 설계자에게 장기적인 골칫거리가 되었습니다. 특히, 실리콘 IGBT의 테일 전류로 인해 지속적으로 높은 턴오프 손실이 발생합니다. 실리콘 MOSFET의 온 저항은 고전압 하에서 온도에 따라 급격히 증가하고, 고온 환경에서는 장치 수명이 기하급수적으로 단축됩니다. 실리콘 기반 소재의 이러한 근본적인 한계는 단지 구조 및 공정 최적화만으로는 극복하기 어렵습니다. 이러한 업계 병목 현상에 직면한 탄화규소(SiC)는 넓은 밴드갭 소재라는 장점을 바탕으로 더 낮은 스위칭 손실, 더 높은 열 전도성, 더 강한 내전압을 갖춘 최고의 대안이자 업그레이드 솔루션이 되었습니다.
이 제품 시리즈는 여러 시나리오의 국내 대체 요구 사항을 정확하게 충족하고 업계의 주류 모델과 핀 호환되며 원활한 솔루션 교체를 가능하게 합니다. 고객이 가장 낮은 마이그레이션 비용으로 탄화규소 업그레이드를 달성할 수 있도록 지원하여 탄화규소 기술을 "고급 옵션"에서 "산업 표준 구성"으로 전환하는 것을 목표로 합니다.
IPM의 성능 경계를 재정의
⚡ 스위칭 손실 ↓70%
⚡ 볼륨 ↓30-50%
⚡ 전도 손실 ↓50%
⚡ 효율성 ↑1-3%
⚡ 접합 온도 175°C
매우 낮은 손실로 인해 기계의 전반적인 에너지 효율이 크게 향상됩니다. 실리콘 카바이드 소재의 밴드갭 폭은 3.26eV에 달하며 이는 실리콘 밴드갭의 약 3배입니다. 임계 파괴 전기장 강도는 실리콘의 10배입니다. 전자 포화 드리프트 속도는 실리콘의 두 배입니다. 이러한 물리적 특성 덕분에 SiC MOSFET은 스위칭 프로세스 중에 스위칭 손실과 전도 손실이 극도로 낮습니다. 실리콘 IGBT에 존재하는 테일링 전류 문제와 비교하여 SiC MOSFET은 턴오프가 빠르고 테일링이 없어 턴오프 손실의 주요 원인을 근본적으로 제거합니다. 주파수 변환기의 일반적인 작동 조건을 예로 들면, 동일한 사양의 실리콘 기반 IPM과 비교하여 NSIC SiC IPM의 스위칭 손실은 70% 이상 감소하고 전도 손실은 50% 이상 감소하며 기계의 전체 효율은 1%~3% 증가할 수 있습니다. 고전력 및 장기 운영 시나리오에서 이는 기업이 매년 수만 위안의 전기 비용을 절약할 수 있고 투자 회수 기간이 크게 단축된다는 것을 의미합니다.
SiC와 실리콘 기반 IPM의 주요 매개변수 비교 
고주파 적응, 더욱 소형화
스위칭 손실이 낮다는 것은 장치가 더 높은 스위칭 주파수에서 안정적으로 작동할 수 있음을 의미합니다. Guogui SiC IPM은 더 높은 작동 주파수를 지원합니다. 동일한 전력 출력에서 고객은 변압기, 인덕터, 커패시터와 같은 주변 수동 부품의 부피와 사용량을 크게 줄일 수 있습니다. 일반적인 애플리케이션에서 스위칭 주파수를 10kHz에서 40kHz로 높이면 자기 부품의 부피를 50% 이상 줄일 수 있습니다. SiC IPM 자체의 콤팩트한 패키징과 결합하면 기계의 전체 부피가 30~50% 감소하여 단말기 제품의 소형화 및 경량화를 위한 설계 공간이 확보될 것으로 예상됩니다. 또한 시스템 크기가 작을수록 자재 소비와 운송 비용이 낮아지고 결과적으로 전체 수명 주기에 걸쳐 탄소 배출량이 줄어듭니다. 이는 신에너지 산업의 녹색 발전이라는 기본 논리와 매우 일치합니다.
가혹한 작업 조건을 두려워하지 않는 높은 온도 신뢰성
SiC 소재의 열전도율은 실리콘의 3배입니다. 베어 다이(SiC 다이)는 실리콘 기반 장치의 150°C 제한을 훨씬 초과하는 175°C 또는 심지어 200°C의 온도 저항 잠재력을 가지고 있습니다. 이는 Guosi SiC IPM 모듈에 더 넓은 시스템 안전 마진을 부여합니다. 뛰어난 고온 저항성과 눈사태 저항성을 통해 고온, 다습, 강한 진동 등 가혹한 작업 조건에서도 더욱 안정적으로 작동하고 열 방출 요구 사항을 크게 줄입니다. 이는 고객이 더 작은 방열판을 선택하거나 열 방출 솔루션을 전혀 선택하지 않아도 시스템 볼륨과 비용을 더욱 줄일 수 있음을 의미합니다. 실외 태양광 시스템 및 온보드 전력 시스템과 같이 온도 변동이 큰 시나리오에서 SiC IPM의 넓은 온도 범위의 안정적인 작동 기능은 과열 경감으로 인한 전력 손실을 효과적으로 줄여 시스템이 극한 조건에서도 정격 출력을 계속 유지할 수 있도록 보장합니다.
높은 통합성, 더욱 간결한 디자인
NSIC SiC IPM은 실리콘 카바이드 전력 MOSFET과 고전압 게이트 드라이브 회로, 부트로더 다이오드, 저전압 보호(UVLO), 온도 감지(VOT) 및 기타 기능을 단일 패키지에 심층적으로 통합합니다. 고객은 독립적인 드라이버 IC와 보호 회로를 외부에 부착할 필요가 없습니다. 주변 BOM이 대폭 간소화되고 PCB 배선 면적이 크게 줄어들며 R&D 주기가 30% 이상 단축됩니다. 실리콘 카바이드 애플리케이션에 대한 경험이 부족한 고객의 경우 SiC IPM의 "플러그 앤 플레이" 기능은 사용 임계값을 크게 낮춥니다. 따라서 SiC 게이트 드라이버의 특별한 요구 사항을 깊이 이해하거나 드라이버와 보호 간의 타이밍 조정을 처리할 필요가 없습니다. 실리콘 기반 IPM을 사용하는 것처럼 시스템에 연결하기만 하면 실리콘 카바이드가 가져오는 성능 배당을 누릴 수 있습니다.
걱정 없는 교체, PIN 2 PIN은 기존 실리콘 기반 솔루션을 원활하게 대체합니다. 
NSIC의 SiC IPM은 주류 패키징의 핀 정의와 호환됩니다. 고객은 주요 보드 수정 없이 기존 실리콘 기반 IPM 솔루션을 PIN2PIN으로 직접 교체할 수 있습니다. PCB 레이아웃과 소프트웨어 코드가 거의 완전히 수정되었습니다. 이는 고객이 EMC 인증을 다시 신청하거나, 드라이버 코드를 다시 작성하거나, 용접 설비를 교체할 필요가 없음을 의미합니다. 실리콘에서 실리콘 카바이드로 업그레이드하는 것은 단지 재료 코드를 교체하는 것에 불과합니다. 국내 대체 상황에서 Guogui SiC IPM은 업계에 저위험 및 고수익 업그레이드 경로를 제공합니다.
제품 시리즈 개요
NCE - NSIC에서 출시한 첫 번째 SiC IPM 제품은 600V 전압 플랫폼을 다루며 정격 전류 범위는 7A~15A입니다. 이 제품은 PQFN5×6, SOP16W, SOP23, DIP23 및 ESOP13과 같은 주류 산업 패키지를 채택하여 다양한 전력 부문의 애플리케이션 요구 사항을 충족합니다.
애플리케이션 시나리오
산업용 주파수 변환 및 서보 드라이브:
주파수 변환기 및 서보 드라이브에서 SiC IPM의 초저손실 및 고주파 특성은 모터 드라이브의 효율성을 크게 향상시키고 시스템 열 발생을 줄이며 방열판의 부피를 줄이고 고효율, 에너지 절약, 소형 및 경량화를 향한 산업 장비의 진화를 촉진할 수 있습니다. 특히 다축 서보 시스템에서 SiC IPM의 고주파 특성은 모터의 철 및 구리 손실을 크게 줄여 보다 정밀한 토크 제어를 실현할 수 있습니다.
태양광 인버터 및 에너지 저장 변환:
600V 전압 플랫폼에서 SiC IPM은 특히 마이크로 인버터, 가정용 저전력 태양광 시스템 및 에너지 저장 시스템에 적합합니다. 효율이 0.1% 증가할 때마다 상당한 발전 수익이 발생합니다. SiC IPM의 고효율 변환 및 고온에서 안정적인 작동 기능은 긴 서비스 수명과 높은 신뢰성에 대한 태양광 에너지 저장 시스템의 핵심 요구 사항과 완벽하게 일치합니다. 한편, 고주파 특성은 필터 장치의 부피를 줄이고 시스템 비용을 낮추는 데 도움이 됩니다.
가변 주파수 가전제품 및 차량 탑재 열 관리 시스템:
에어컨 압축기, 냉장고 주파수 변환 모듈 등 가전 애플리케이션은 정숙성과 에너지 절약을 추구합니다. SiC IPM의 고주파 특성은 모터의 가청 소음을 크게 줄이고, 에너지 효율 비율을 향상시키며, 새로운 1단계 에너지 효율 표준을 쉽게 충족할 수 있습니다. 또한 신에너지 차량의 전자 워터 펌프, 전자 공조 압축기 등 온보드 보조 모터의 구동 시나리오에서 600V SiC IPM의 소형화 및 고온 저항 장점을 통해 소형 및 고온 엔진룸 환경에서 안정적으로 출력할 수 있습니다.
고속 모터 및 새로운 전동 공구:
최근 몇 년 동안 고속 공기 덕트(종종 시간당 100,000회전을 초과하는 속도) 및 극도로 가혹한 작업 환경을 갖춘 지능형 잔디 깎는 기계와 같은 응용 분야에서는 IPM 모듈의 고주파수 응답 및 고온 및 고습도 내성에 대한 극단적인 요구 사항이 제시되었습니다. SiC IPM의 고주파수 테일링 방지 기능과 극히 낮은 발열은 기존 솔루션의 고주파 스위칭 및 열 발산 제한으로 인한 심각한 온도 상승과 소진 문제까지 완벽하게 해결하여 극한의 작업 조건에서 단말 장비의 서비스 수명을 보장합니다.
애플리케이션 시나리오 및 권장 모델에 대한 빠른 참조:
