ST, “USB-C 고속충전을 위한 ST-ONE 디지털파워 + MasterGaN”

[테크월드뉴스=박규찬 기자] “ST는 진보된 공정 기술, 독자적인 IP, 시장 니즈 충족을 위한 솔루션 경쟁력에 대한 완벽한 시스템 노하우가 녹아든 경쟁력 있는 제품을 갖고 고객에게 다가가고 싶다”

ST의 파워 디스크리트 및 서버 아날로그(PDSA) 코리아 강민호 부장은 테크월드뉴스와의 인터뷰에서 ST가 최근 발표한 ST-ONE과 MasterGaN 제품 소개에 앞서 이같이 말했다.

ST마이크로일렉트로닉스(ST)는 종합반도체회사(IDM)로서 20만의 고객들과 수천개의 파트너사들과 협력해 보다 지속 가능한 세상을 지원하는 제품 및 솔루션, 에코시스템을 설계하고 구축하고 있다. 이를 통해 스마트한 모빌리티 및 효율적인 전력, 에너지 관리, IoT, 커넥티비티의 광범위한 구축 실현에 앞장서고 있으며 2027년까지 탄소 중립을 달성하는 데 주력하고 있다.

특히 ST는 전력 변환 분야에서의 리더십 강화를 위해 ▲더 높은 파워 밀도를 위한 솔루션 ▲Zero 대기전력을 포함한 에너지 절감 솔루션 ▲갈바닉 절연과 디지털 제어를 결합한 ST만의 고유한 솔루션 등 세 가지 방향성을 중점으로 실현해 나가고 있다.

이를 바탕으로 이번 인터뷰를 통해 현재 고속 충전기 시장에서 요구되고 있는 소형화 및 고성능 등의 니즈를 충족시키기 위해 최근 ST가 출시한 ST-ONE과 MasterGaN 제품에 대해 알아보고자 한다.

▶시장 변화에 맞춘 ST-ONE과 MasterGaN
강 부장은 “최근 고속 충전기 시장은 높은 스위칭 주파수, 스위칭 과정에서의 손실을 줄일 수 있는 소프트 스위칭 토폴로지(Soft Switching Topology)와 GaN 파워 트랜지스터를 적용하는 추세”라며 “이런 시장 변화에 맞춰 ST에서는 ST-ONE과 MasterGaN 제품을 최근에 출시했으며 이를 통해 시장의 변화에 능동적으로 대응함은 물론 시장을 주도하고자 한다”고 강조했다.

ST-ONE은 USB-PD 3.1–EPR 140W까지 지원하는 디지털 기반의 프로그래밍 가능한 올인원 컨트롤러로서 USB-C 타입의 고속 충전기 구성에 필요한 모든 제어 블록과 갈바닉 절연(Galvanic Isolation)이 한 칩에 전부 내장돼 있다.

강 부장은 “ST만의 특화된 비상보적(Non-Complementary) 액티브 클램프 플라이백(Active Clamp Flyback Topology)를 사용해 충전기의 효율을 극대화할 수 있으며 USB-PD 3.0, USB-PD 3.1&EPR 인터페이스를 지원한다”고 말했다.

MasterGaN은 하프 브리지 구조의 GaN HEMT와 GaN 전용 스마트 게이트 드라이버를 한 칩에 구현한 SiP(System-in-Package) 솔루션으로 높은 파워 밀도를 요구하는 고속 충전기를 개발하는 데 반드시 필요한 낮은 스위칭 전력 손실 및 더 빠른 스위칭 속도, 높은 성능의 GaN 스위치 솔루션을 제공하는 장치다.

강 부장은 “MasterGaN은 ST만의 검증된 GaN 디바이스 대한 전력 설계 기술, 고전압 스마트 파워 BCD 공정 능력 덕분에 실제 충전기 개발 제품의 공간 절감 및 에너지 효율을 극대화하는 데 도움을 준다”며 “QFN 9x9mm의 콤팩트한 통합칩은 기존 충전기의 70% 정도의 사이즈와 80%의 무게를 절감할 수 있다”고 설명했다.

▶폭넓은 확장성과 최적화된 솔루션 및 환경 제공
STONE과 MasterGaN 조합으로 주된 애플리케이션은 USB-PD 3.0 혹은 3.1 EPR을 지원하는 고속 충전기다.

강 부장은 “최근에는 모바일 디바이스를 넘어 모니터용 아답터에도 영역이 확장되고 있다”며 “MasterGaN을 단독으로 적용하는 애플리케이션은 확장 가능한 영역이 더 넓고 무선 충전 모듈, 텔레콤 및 서버파워, 태양광 파워, HV/HEV 충전소 등에 적용이 가능하다”고 강조했다.

특히 극한의 파워 밀도를 위한 고속 스위칭 지원, 혁신적인 액티브 클램프 토폴로지 및 완벽한 통합 디바이스를 기반으로 최적화된 효율을 가진 고속 충전기를 개발할 수 있는 솔루션 및 환경을 제공한다.

강 부장은 “인터페이스 프로토콜, 제어 알고리즘, 전력 및 결함 시스템 관리의 최적화, 펌웨어 업그레이드를 통해 쉽고 빠른 디버깅을 가능하게 하는 완전히 통합된 디지털 솔루션”이라며 “디지털 제어의 유연성을 통해 전원 공급 장치 설계 시간을 단축시킬 수 있는 장점을 갖고 있다”고 설명했다.

강 부장은 “타사와 달리 ST-ONE의 완전히 통합된 디지털 솔루션은 개발 편의성 및 개발 단계에서의 유연성을 보장한다”며 “최대 1MHz의 스위칭 주파수 구동이 가능해 전통적인 방식의 마그네틱 소자(트랜스포머) 대신에 Planar 타입의 마그네틱 소자를 사용해 파워 밀도를 극대화할 수 있는 차별성도 갖고 있다”고 설명했다.

이어 강 부장은 “지금까지 ST-ONE과 MasterGaN 통합 솔루션의 강점에 대해 설명한 것처럼 이 솔루션을 적용한다면 동급 최고 수준의 높은 파워 밀도를 가진 고속 충전기 개발이 가능하다고 자신 있게 말하고 싶다”고 덧붙였다.