오늘 소개할 것은 화합물 반도체입니다.
일반 실리콘과는 조금 다르고, 조금 더 강하고, 조금 더 밝고, 왠지 더 자신감이 넘칩니다.
실리콘은 수십 년 동안 제 역할을 잘 해왔지만 최근에는 질화갈륨(GaN)과 탄화규소(SiC)와 같은 소재가 빛을 발하기 시작했습니다.
전력이 너무 높아지고 열이 너무 많이 나면 바로 실리콘이 그 역할을 합니다.
마치 삶에서 충분한 전압을 본 성숙한 사람처럼 스트레스를 우아하게 처리합니다.
이러한 소재가 바로 우리가 이제 더 작은 충전기, 더 빠른 전기 자동차, 쉽게 과열되지 않는 장치를 갖게 된 이유입니다.
차분해 보이지만 내부는 치열합니다.
오늘은 GaN, SiC, 그리고 그들이 어떻게 조용히 전력 전자 분야에서 혁명을 시작했는지에 대해 이야기해 보겠습니다.
GaN (질화 갈륨)
GaN은 모두가 알아차리기 시작하는 새로운 사람과 같습니다.
강하고 효율적이며 실리콘에는 없던 작은 반짝임이 있습니다.
GaN은 고전압을 처리하고 더 빠르게 전환할 수 있으므로 열로 인한 전력 손실이 적습니다.
스마트폰 충전기, 레이더 시스템, 심지어 위성에도 사용됩니다.
GaN을 통해 전류가 흐르면 재료가 제어력을 잃지 않고 속도를 이해하는 것처럼 더 매끄럽게 느껴집니다.
엔지니어들은 처음으로 GaN 트랜지스터를 테스트했을 때 전력 변환의 세계가 완전히 바뀔 수 있다는 것을 깨달았습니다.
GaN의 특별한 점은 실리콘의 약 3배에 달하는 넓은 밴드갭으로 더 높은 온도에서도 작동할 수 있다는 점입니다.
얇고 우아하며 공간이 많이 필요하지 않아 충전기는 작지만 강해집니다.
사람들은 종종 GaN이 미래라고 말하지만 솔직히 이미 현재처럼 느껴집니다.
SiC(실리콘 카바이드)
SiC는 GaN보다 더 오래되고 안정적이며 약간 더 단단하게 느껴집니다.
과시하지는 않지만 결코 실패하지 않는 소재입니다.
SiC 장치는 고전압, 고온, 높은 신뢰성 등 내구성을 위해 제작되었습니다.
그렇기 때문에 전기 자동차, 산업용 모터, 전력망에 사용됩니다.
SiC는 실리콘이 처리할 수 있는 전기장의 최대 10배까지 처리할 수 있으며 거의 불평하지 않습니다.
전기차 내부에서 SiC는 인버터를 더 작게 만들고 배터리를 더 오래 지속시킵니다.
열은 상관없지만 거의 좋아하는 것 같습니다.
SiC는 GaN에 비해 우아함보다는 힘에 더 가깝습니다.
GaN이 빠르고 유연한 댄서와 같다면 SiC는 탄탄한 컨트롤을 갖춘 차분한 운동선수와 같습니다.
두 사람은 경쟁하는 것이 아니라 서로를 보완하며 현대 전력 전자제품의 성능에서 같은 단계를 공유합니다.
파워 일렉트로닉스 혁명
이 혁명은 갑자기 시작된 것이 아닙니다.
한 번에 하나의 트랜지스터로 조용히 시작되었습니다.
엔지니어들은 실리콘에는 너무 많은 손실, 너무 많은 열 등 한계가 있다는 것을 알아차렸습니다.
그러다 GaN과 SiC가 등장하면서 모든 것이 새로운 느낌을 받기 시작했습니다.
전력 공급이 줄어들고 자동차가 더 멀리 운전하며 재생 에너지 시스템이 더 효율적으로 변했습니다.
이러한 소재는 성능뿐만 아니라 열이나 항복 전압에 대해 크게 걱정하지 않고 설계할 수 있는 자유에 관한 것입니다.
매년 공장과 연구소는 GaN과 SiC 웨이퍼를 더 저렴하고 완벽하게 재배할 수 있는 새로운 방법을 찾고 있습니다.
쉽지는 않지만 실제로 일어나고 있습니다.
세상은 천천히 소재를 바꾸고 있으며, 이를 통해 에너지 자체에 대한 우리의 생각을 바꾸고 있습니다.
결론적으로, GaN과 SiC는 새로운 세대의 반도체를 이끄는 두 인격체와 같습니다.
하나는 빠르고 밝고, 다른 하나는 안정적이고 신뢰할 수 있습니다.
이들은 함께 압박 속에서도 강하고 시원하게 유지하는 방법을 기술에 가르치고 있습니다.
다음에 어떤 재료가 나올지는 모르겠지만, 지금 이 두 가지는 조용하고 아름답게 역사를 만들고 있습니다.
때로는 진화가 시끄럽거나 극적이지 않다는 것을 상기시켜 줍니다.
재료의 변화일 뿐이고, 조금 더 넓은 밴드갭이 있으며, 갑자기 모든 것이 더 잘 작동합니다.
마치 시도조차 하지 않고도 세상을 더 가볍게 만드는 사람을 찾는 것처럼 말입니다.