온세미 “Vcore 파워 기술 인수로 AI 데이터센터 전력 솔루션 강화”

[테크월드뉴스=박규찬 기자] 온세미가 아우라 세미컨덕터의 Vcore 파워 기술 인수를 완료하며 AI 데이터센터 전력 솔루션 강화에 나서며 기존 대비 한층 높은 에너지 효율성과 전력 밀도, 냉각 및 시스템 비용 절감이 가능한 첨단 SiC, GaN 등 와이드밴드갭(WBG) 소재 기반 솔루션 공급에 집중하고 있다.

이에 테크월드에서는 보리스 둘라(Boris Dula) 온세미의 전략 기술 및 애플리케이션 마케팅 & 디지털 경험 부문 전략 시니어 매니저와 킴 루우(Kim Luu) 온세미의 글로벌 지속 가능성 및 ESG 부문 부사장과의 인터뷰를 통해 AI 데이터센터 시장의 전력 소비 증가와 시스템 요구사항 변화로 인해 온세미가 시장에 주목하는 배경에 대해 알아봤다.

온세미의 AI 데이터센터 시장 진입 배경
보리스 둘라 매니저는 “인공지능(AI) 서버는 최신 데이터센터의 필수 요소로, 연산 능력, 에너지 효율성, 냉각 기술의 발전을 주도하고 있다”며 “전력 사용 추세에 따르면 AI 데이터센터가 전례 없는 양의 에너지를 소비하고 있다”고 설명했다.

이어 “국제에너지기구(IEA)는 이러한 소비량이 2030년까지 약 945TWh로 두 배 이상 증가해 약 3%의 비중을 차지할 것으로 예상하기도 했다. 이런 전력 소비의 급증은 데이터센터 인프라에서 보다 지속 가능하고 효율적인 전력 변환과 전력 관리 솔루션의 필요성을 강조하고 있다.”고 덧붙였다.

반도체 산업은 이런 AI 서버에 대한 수요 증가로 인한 상당한 성장을 경험하고 있다고 언급한 둘라 매니저는 “특히 SiC, GaN과 같은 와이드 밴드갭(WBG) 화합물 소재의 혁신이 더 높은 에너지 효율성과 전력 밀도를 이끌고 있다. 이렇게 향상된 전력 효율성은 열 발생을 줄여 냉각과 시스템 전체 비용을 절감하는 결과를 가져온다.”고 강조했다.

그리드부터 코어까지 완전한 전력 솔루션 포트폴리오
온세미는 AI 데이터센터에서 활용되는 AC-DC 변환단과 DC-DC 변환단을 보여주는 블록 다이어그램을 제공하며 동급 최고의 실리콘, SiC 기술을 통해 그리드에서 GPU에 이르기까지 데이터센터에 맞춤화된 포괄적인 전력 솔루션(3kW부터 25~30kW HVDC까지)을 제공하면서 AI의 미래를 선도하고 있다. 12kW PSU 레퍼런스 설계는 높은 전력 출력, 첨단 기술, 고효율을 제공해 최신 데이터센터에 이상적인 솔루션으로 시장에서 두각을 나타내고 있다.

둘라 매니저는 “온세미는 지능형 전력 솔루션의 선도 기업으로서 그리드부터 코어까지라는 비전을 실현하기 위해 블록 다이어그램부터 레퍼런스 설계, SiC까지 다양한 포트폴리오를 제공한다”고 전했다.​

이어 “온세미의 M3S 엘리트 실리콘 카바이드(EliteSiC) MOSFET은 뛰어난 스위칭 성능과 낮은 디바이스 커패시턴스를 제공해 더 높은 효율을 달성할 수 있다”며 “고성능 SiC 캐스코드(Cascode) JFET(CJFETs)은 빠른 스위칭 속도, 낮은 RDSon, 기존 게이트 드라이버와의 호환성을 갖추고 있어 하이퍼스케일 데이터센터에 적합한 솔루션이며, 시스템 비용 절감과 뛰어난 효율성을 제공한다”고 덧붙였다.

SiC·GaN 기술로 97% 이상 전력 효율 달성
“AI 데이터센터는 고강도 계산 작업을 처리하기 위해 상당한 전력을 필요로 하기 때문에 더 높은 전력 밀도와 전압을 가진 전원 공급 장치(PSU)의 개발을 이끌고 있다”거 언급한 둘라 매니저는 “현재 가장 효율적인 PSU 중 일부는 SiC, GaN과 같은 최첨단 WBG 소재를 활용해 97% 이상의 전력 효율을 달성할 수 있다”며 “이 기술들은 더 높은 에너지 효율성과 전력 밀도를 구현해 열 발생을 줄이고 냉각 비용과 시스템 전체 비용을 절감한다”고 설명했다.

온세미의 650V M3S SiC MOSFET 제품군은 고속 스위칭 애플리케이션에 최적화돼 있다. 18V 게이트 드라이브에서 최상의 성능을 발휘하지만 15V 환경에서도 잘 동작하며 ORV3 PSU 사양에서 97.5%라는 놀라운 피크 효율을 달성한다. 높은 스위칭 주파수 애플리케이션을 위한 동급 최고의 성능지수(Figure-of-Merit, FoM)로 하드 스위칭과 소프트 스위칭 동작 모두에서 탁월한 성능을 보여주며 PFC 스테이지에서 최대 99.6%의 효율을 달성한다.

또 온세미의 750V SiC 캐스코드(Cascode) JFET는 소프트 스위칭을 위한 비용과 성능, HVDC ORing(역 입력 전류로부터 보호)에서 비용과 신뢰성 사이에서 최적의 균형을 유지하면서 SJ MOSFET와 동일한 구동 호환성 유지를 보여준다.

12kW PSU 레퍼런스 디자인으로 98% 효율 실현
온세미의 12kW AI 클라우드 PSU 레퍼런스 디자인 특징에 대해 둘라 매니저는 “온세미의 12kW PSU 레퍼런스 설계는 높은 전력 출력, 첨단 기술, 고효율을 제공합니다. 12kW의 전력을 공급하며 이는 경쟁 제품 대비 50% 높은 수치로, AI와 클라우드 컴퓨팅 환경의 엄격한 요구 사항을 효과적으로 충족한다”며 “이 PSU는 최첨단 M3S MOSFET과 SiC CJFET의 통합으로 뛰어난 성능, 높은 스위칭 주파수, 향상된 열 관리 성능을 보장하고 98%라는 놀라운 최고 효율을 달성해 에너지 비용과 냉각 요구 사항을 크게 줄일 수 있다”고 강조했다.

온세미는 동급 최고의 실리콘, 실리콘 카바이드 기술을 통해 그리드에서 GPU에 이르기까지 데이터센터에 맞춤화된 포괄적인 전력 솔루션(3kW부터 1MW HVDC까지)을 제공하면서 AI의 미래를 선도하고 있으며 AI 기반 운영의 급증하는 전력 수요를 충족하도록 설계돼 높은 효율성과 낮은 총 소유비용(TCO: total cost of ownership)을 보장힌다. 아울러 에너지 사용 최적화와 전력 밀도 향상에 중점을 둔 온세미의 솔루션은 간소화된 폼 팩터를 제공하면서 지속 가능한 생태계 조성에 기여하고 있다.

아우라 세미컨덕터 인수로 AI 생태계 기여 강화
최근 온세미는 아우라 세미컨덕터(Aura Semiconductor)의 Vcore 전력 기술과 지식재산권(IP) 라이선스 관련 권리를 인수하는 계약을 체결하며 전력 관리 포트폴리오와 로드맵을 강화하고 그리드부터 코어까지 아우르는 AI 데이터센터 애플리케이션 파워 트리 비전을 가속화할 계획이다.​

둘라 매니저는 “AI 서버는 GPU, AI 전용 ASIC과 같은 최첨단 기술로 구동되며 ChatGPT, Llama, Gemini와 같은 주요 생성형 AI 모델들이 이런 고성능 서버에 대한 수요를 요구하고 있다”며 “온세미는 AI 데이터센터 애플리케이션을 위해 더 작은 공간에서도 탁월한 효율성과 높은 열 성능을 제공하는 지능형 전력 솔루션을 제공함으로써 AI 생태계에 기여하고 있다”전했다.

이어 “AI 지원 엔진은 일반적인 검색 엔진보다 10배 이상의 전력을 필요로 하며 에너지가 그리드로부터 프로세서로 변환되는 과정에서 약 12%의 에너지 손실이 발생할 수 있다. 온세미의 T10 PowerTrench 제품군과 EliteSiC 650V 솔루션을 활용하면 데이터센터에서 발생하는 전력 손실을 약 1%까지 줄일 수 있다”고 강조했다.

특히 그는 “이 솔루션을 전 세계 데이터센터에 도입할 경우 연간 에너지 소비량을 10TWh까지 절감할 수 있으며 이는 미국 에너지정보청(EIA)의 연간 가구 전력 소비량을 기준으로 약 100만 가구에 연간 전력을 공급하는 데 필요한 에너지에 해당된다”고 설명했다.

설계 도구부터 시뮬레이션까지 통합 지원
수십 년간 실리콘, SiC 기술 분야에서 혁신을 이어온 온세미는 솔리드 스테이트 회로 차단기(solid state circuit breakers), 전원 공급 장치, 800 VDC IBC(Intermediate Bus Converter), 코어 전력 공급 등 업계 최고 수준의 솔루션도 제공하고 있다. 그리고 아우라 세미컨덕터와의 기술 통합을 통해 확장 가능하고 실용적인 설계를 갖춘 현대 AI 인프라의 까다로운 전력 요건을 충족할 수 있는 기업으로 자리매김하고 있다.

둘라 매니저는 “AI와 전기화는 세상을 재편하고 전력 수요를 급증시키고 있다. 이런 기술 메가트렌드를 실현하기 위해서는 전력 반도체 혁신을 가속화해 에너지 효율을 개선하는 것이 핵심”이라며 “온세미의 최신 솔루션은 에너지 변환 과정에서 발생하는 전력 손실을 크게 줄이고 차세대 데이터센터에 대한 수요에 의미 있는 영향을 미칠 수 있다”고 말했다.

이어 “온세미는 가이드에서 안내하고 있듯이 고객들이 혁신적인 전력 솔루션을 쉽고 빠르게 설계하고 구현할 수 있도록 지원하고 있다”며 “예를 들어 Product Recommendation Tools+를 활용해 애플리케이션에 적합한 제품을 식별할 수 있고 WebDesigner+를 통해 특정 요구 사항에 맞춤화된 전원 공급 장치를 설계하고 최적화할 수 있으며 시뮬레이션/SPICE 모델과 Elite Power Simulator로 한층 향상된 시뮬레이션 결과와 전원 장치 시뮬레이션 개발을 가속화할 수 있다”고 덧붙였다.

자동차·산업 시장 기술이 데이터센터 솔루션에 시너지
다양한 시장에 대한 온세미의 포트폴리오가 AI 데이터센터 시장 솔루션 개발에 가져오는 시너지 효과에 대해 둘라 매니저는 “온세미는 AI 데이터센터 외에도 자동차, 산업 자동화 등 메가트렌드 시장을 주도하고 있다. 이들 시장의 까다로운 요구사항이 AI 데이터센터의 고성능 솔루션 개발에 직접적으로 활용된다”고 전했다.

이어 “예를 들어 T10 파워트렌치 MOSFET 제품군은 자동차 애플리케이션에 요구되는 엄격한 표준을 충족한다”며 “이런 기술은 스트레스 상황에서 최적의 성능, 신뢰성, 견고성을 보장하기 때문에 EliteSiC CJFET와 MOSFET과의 강력한 조합은 데이터센터 애플리케이션을 위해 작은 설치 공간에서도 탁월한 효율성과 높은 방열 성능을 제공하는 솔루션을 만든다”고 덧붙였다.​

온세미는 단순한 기술 공급을 넘어, 엔비디아와 같은 글로벌 선도 기업과의 협력을 통해 차세대 AI 데이터센터용 800VDC 전력 솔루션으로의 전환을 가속화하며 시너지를 창출하고 있다. 둘라 매니저는 “800VDC 전력 솔루션은 차세대 AI 데이터센터의 효율성, 밀도, 지속 가능성을 크게 향상시킨다”며 “온세미의 지능형 전력 포트폴리오는 차세대 AI 데이터센터를 구현하는 데 중요한 역할을 하고 있다. 변전소의 고전압 AC/DC 변환부터 프로세서 수준의 정밀한 전압 조정에 이르기까지 전력 여정의 모든 단계에서 고효율, 고밀도 전력 변환을 제공한다”고 설명했다.

2040년 탄소 중립 목표로 지속가능성 실천
온세미의 지속 가능성에 대해 킴 루우 부사장은 “우리는 온세미의 제품들이 고객들에게 우리 세대에서 가장 어려운 문제들을 해결할 수 있도록 지원한다는 것을 알고 있다. 그리고 최종 고객의 다양한 사업 분야에서 성공을 위한 토대가 된다는 것도 알고 있다”며 “이 모든 것이 온세미의 지속 가능성 가치의 기반을 형성함과 동시에 지능형 전력과 에너지 효율적인 전력 칩을 통해 온세미는 문제 해결사이자 솔루션 제공업체로서 고객이 온세미 제품을 사용하고 긍정적인 지속 가능성의 영향력을 높일 수 있도록 지원한다”고 설명했다.

이어 “온세미의 SiC 및 GaN 기술을 활용한 솔루션은 AI 지원 엔진이 일반 검색 엔진보다 10배 이상의 전력을 필요로 하고 급증하는 전력 수요 속에서 에너지 변환 과정에서 발생하는 전력 손실을 크게 줄인다”고 덧붙였다.

루우 부사장은 “이런 솔루션을 전 세계 데이터센터에 도입하면 에너지 소비를 연간 10TWh 혹은 연간 약 100만 가구에 전력을 공급하는 데 필요한 에너지 양을 줄일 수 있다. 에너지 효율 향상과 열 손실 감소를 통해 공급되는 추가 전력은 새로운 원천 전력을 확보하는 것보다 증분 에너지 공급원(incremental sources of energy)을 확보하는 더 효율적인 방법”이라며 “이런 노력을 통해 온세미는 에너지 효율성을 기반으로 AI 데이터센터의 지속 가능한 성장을 지원하고 있다”고 강조했다.

특히 그는 “지속 가능한 제품을 제공하는 것 외에도 우리는 운영 측면에서도 지속 가능성을 실천하고 있으며 단기적인 과학 기반 목표를 달성하는 것뿐만 아니라 2040년까지 탄소 중립을 실현하겠다는 장기적인 목표도 세웠다”고 전했다.