Renesas가 메가와트급 AI 데이터센터 전력 변환 시스템용 650V GaN(갈륨 질화물) 전력 소자를 출시했습니다.
르네사스(Renesas)가 AI 데이터센터의 증가하는 전력 아키텍처 수요에 대응하기 위해 새로운 650V 갈륨 질화물(GaN) 전력 장치를 출시했습니다. TP65H020G4PLSGBD는 650V GaN FET와 단 8×8mm 크기의 양면 냉각(DSC) PQFN 패키지를 결합합니다. 르네사스는 이 장치를 800V 고전압 직류(HVDC) AI 데이터센터 아키텍처를 목표로 하고 있으며, 이 아키텍처에서는 더 높은 랙 전력이 전력 변환, 열 관리, 보드 공간에 대한 수요를 증가시키고 있습니다. 회사는 현재 주요 AI 데이터센터 OEM 및 ODM에 샘플을 제공 중이며, 2027년 중반 양산을 계획하고 있습니다.
전통적인 전력 반도체 패키지는 주로 한쪽 면을 통해 열을 발산합니다. 르네사스의 DSC 패키지는 장치의 상단과 하단 모두에서 열을 제거하도록 설계되어, 상단 열 임피던스를 10% 감소시키면서 650V GaN 장치를 8×8mm 풋프린트에 맞춥니다. 새로운 패키지는 르네사스의 기존 10×15mm TOLT 패키지보다 57% 작습니다. AI 데이터센터 전력 시스템의 경우 이러한 물리적 크기 감소는 상당합니다. 랙 전력이 증가하면서 설계자들은 점점 더 제약된 레이아웃 내에 더 많은 전력 변환 부품을 수용해야 합니다. 더 작은 패키지는 추가 보드 공간을 확보하면서 열 관리에 대한 더 큰 유연성을 제공합니다.
이 장치는 고전압 직류를 48V, 12V, 6V 등 하위 시스템용 저전압 분배 레벨로 단계적으로 낮추는 800V DC/DC 중간 버스 컨버터(IBC)를 목표로 합니다. 또한 AI 가속기 주변 사이드카 전력 랙의 배터리 백업 장치(BBU) 및 커패시터 백업 장치(CBU) 단계용으로도 의도되었습니다(AI 가속기 자체가 아닌 가속기를 둘러싼 인프라). AI 가속기 배포가 랙 전력을 수백 킬로와트에서 궁극적으로 메가와트급 시스템으로 밀어붙이면서 전력 변환 단계의 효율성과 물리적 밀도가 점점 더 중요해지고 있습니다.
TP65H020G4PLSGBD는 20mΩ의 일반적인 온-저항을 제공하며, 르네사스의 650V 클래스 중 가장 낮은 수준입니다. 회사의 Gen IV Plus GaN 아키텍처를 기반으로 구축되었으며, 낮은 게이트 전하, 최소 출력 커패시턴스, 최소 역 회복 특성을 통합합니다. 내장된 프리휠링 다이오드와 높은 임계값 전압을 갖추고 있습니다. 이 장치는 D-mode GaN과 저전압 실리콘 MOSFET을 결합하여 특수한 E-mode 드라이버가 아닌 표준 실리콘 게이트 드라이버로 작동할 수 있습니다. MHz 범위의 스위칭을 지원하여 전력 변환 시스템에서 수동 부품의 크기를 줄이는 데 도움이 됩니다.
르네사스는 작동 설계에서 이 장치의 검증을 완료했습니다. 르네사스 RA6T3 MCU로 제어되는 6kW, 800V-48V LLC DC 변압기 레퍼런스 설계는 2.6 kW/in³의 전력 밀도를 달성했습니다. 모듈별 테스트에서 전부하 효율은 회사의 TOLT 패키지를 사용하는 동등한 설계보다 0.21 백분포인트 높게 측정되었습니다. 더 작은 DSC 패키지는 또한 PCB 공간을 절약하고 전력 FET 간의 레이아웃 매칭을 개선했습니다. 르네사스는 동일한 DSC 플랫폼을 사용하는 800V-12V 및 800V-6V DC/DC IBC 레퍼런스 설계를 개발했습니다.
새로운 GaN 장치는 AI 인프라 고전압 전력 변환에 대한 르네사스의 광범위한 전략을 확장합니다. 회사는 2025년 TOLT, TO-247, TOLL 패키지에서 Gen IV Plus 650V GaN 포트폴리오를 출시했으며, 새로운 DSC 패키지는 새로운 GaN 기술 세대를 나타내기보다는 이 플랫폼을 더 높은 전력 밀도 방향으로 확장합니다. 르네사스는 자사의 보조 컨트롤러, 게이트 드라이버, 마이크로컨트롤러와 함께 이 장치를 포지셔닝하여 OEM, ODM, 하이퍼스케일러를 위한 보다 통합된 공급 옵션을 만들고 있습니다. 새로운 DSC 패키지는 주요 AI 인프라 고객과의 협력으로 개발되었으며 소싱 유연성을 위해 업계 표준 풋프린트를 사용합니다.
샘플링이 진행 중이며 2027년 중반 양산을 목표로 하고 있습니다. 르네사스는 10월 12일부터 15일까지 San Jose, California의 OCP Global Summit에서 이 장치를 선보일 예정입니다. AI 랙이 메가와트급 전력으로 이동함에 따라 전력 변환 밀도의 개선은 컴퓨팅 밀도 개선만큼 시스템 설계에 중요해지고 있습니다. 새로운 장치는 고전압 스위칭과 더 작은 풋프린트, 양면 열 관리를 결합하여 이러한 과제를 해결합니다.