온세미컨덕터는 실리콘 웨이퍼를 임베디드 패키지로 활용하여 AI 랙, 자동차 및 산업용 배포에서 전력 밀도를 극적으로 높이는 임베디드 파워 플랫폼 아키텍처를 공개했다.
오늘 열린 투자자 데이 행사에서 온세미는 임베디드 파워 플랫폼(EPP)을 소개했습니다. EPP은 이종 전력 다이(die)를 실리콘 내에 직접 내장하고, 전통적인 와이어 본딩 대신 웨이퍼 레벨 재분배층을 통해 이를 상호 연결하는 전력 통합 접근 방식입니다. 차량 전기화 및 AI 전력 인프라를 목표로 하는 EPP은 중요한 산업적 과제를 해결합니다. 전력 밀도가 엄격한 제약 조건으로 작용함에 따라, 전기적, 열적, 기계적 설계를 개별적으로 최적화하던 기존 관행의 한계가 드러났기 때문입니다. 온세미는 저희와의 통화에서 이러한 통합적 방법론을 강조했습니다.
온세미는 점증하는 전력 수요를 중심으로 이번 출시를 포지셔닝했습니다. AI, 자동차, 산업 시장 전반에 걸쳐 설계자들은 더 작은 공간에서 더 많은 전력을 공급하면서도 효율성을 개선하고 열, 크기, 비용을 관리해야 합니다. 전기적, 기계적, 열적 시스템이 독립적으로 조정될 경우, 한 분야의 진보가 다른 분야에서 불가피한 타협을 초래하여 비용이 많이 드는 후기 설계 수정을 강요하게 됩니다.
EPP은 이종 전력 다이들이 기판 내부에 직접 위치하고 웨이퍼 레벨 금속화를 통해 연결되는 실리콘 임베디드 패키지를 기반으로 합니다. 이는 와이어 본딩식 상호 연결을 정밀한 재분배층으로 대체하여, 반도체 제조 공정의 정밀도를 연결부에 적용하고 기생 인덕턴스를 낮춤으로써 우수한 소자 제어와 높은 스위칭 주파수를 가능하게 합니다. 이 플랫폼은 기술 중립적이며 다양한 반도체 소재와 전력 수준에서 확장되어, 실리콘, SiC, GaN 및 미래 기술을 구성 가능한 조합으로 지원합니다. 드라이버와 컨트롤러는 시스템 수준의 복잡성을 줄이기 위해 전력 장치와 직접 통합됩니다. 이 아키텍처는 뉴욕주 북부 지역에 위치한 온세미의 검증된 제조 인프라를 활용하며, 이곳은 저희가 작년 IBM Z17 영상을 제작했던 장소와 가깝습니다. 또한 고급 시뮬레이션 능력을 갖추고 있습니다. 회사는 이 인프라가 시간-to-마켓을 단축하면서 고전압 절연과 낮은 저항의 열 경로를 제공한다고 밝혔습니다.
이 플랫폼은 상당한 열적 및 전기적 개선을 제공합니다. 전체 면적 기반의 열 전도는 열 방산을 향상시키고 더 높은 지속 전력 동작을 지원하며, 통합된 고전압 절연은 열적으로 비효율적인 절연 재료에 대한 의존도를 줄입니다. 짧고 통제된 전기적 경로는 기생 인덕턴스를 더욱 최소화합니다. 또한 디지털 트윈 시뮬레이션과 다중 물리 공동 최적화를 결합함으로써 엔지니어들은 설계를 빠르게 반복할 수 있으며, 이는 물리적 하드웨어 구축을 줄이고 개발 주기를 가속화합니다.
온세미는 초기에 차량 전기화 및 AI 전력 인프라를 표적으로 삼고 있습니다. 자동차 응용 분야에서는 인덕턴스 감속이 더 빠른 스위칭을 가능하게 하며, 전체 면적 기반의 열 전도는 여러 차량 플랫폼에서 확장 가능한 작고 가벼운 견인 인버터를 용이하게 합니다. AI 데이터 센터에서는 높은 전력 밀도가 보드 및 랙 공간을 확보하여 열 효율이 높고 컴팩트한 전력 공급을 가능하게 합니다. 이 아키텍처는 급속 충전 인프라, 에너지 저장, 그리드 현대화 및 산업 자동화에도 적용됩니다. 자동차 채택을 촉진하기 위해 스바루(Subaru)가 첫 번째 전략적 기술 협력 파트너로 합류했습니다. 온세미는 차세대 차량 아키텍처에서 통합 전력 설계가 효율성 개선과 개발 단순화에 기여할 수 있는지 평가하기 위해 스바루에게 엔지니어링 샘플, 시뮬레이션 모델 및 기술 전문성에 대한 조기 접근 권한을 제공하고 있습니다. 자동차 부문의 특성상 긴 설계 주기가 요구되므로, 이 파트너십은 기초적인 고객 평가 단계 역할을 합니다.
AI 데이터 센터 관련 질문을 드리자, 회사는 특히 매력적인 사용 사례를 제시했습니다. 수백 kW급 800V 랙에 거대한 전기기계식 차단기를 의존하는 대신, EPP 아키텍처는 훨씬 더 작은 디지털 차단기 솔루션을 가능하게 합니다. 회사는 기존의 대형 차단기를 이 컴팩트한 대안으로 교체하라고 조언했으며, 이는 액체 냉각 또는 공기 냉각이 쉽고 완전히 제어 가능하며 어셈블리로부터 원격 측정 데이터를 출력할 수 있습니다. 앞서 언급했듯이, 첫 번째 주요 상업적 사용 사례는 아마도 이러한 800V DC AI 랙을 표적으로 할 것입니다.
AI 인프라에 관심 있는 독자들에게 EPP은 전력 공급 과제의 고유한 계층을 해결합니다. 최근 업계 보도는 랙을 통해 전력을 라우팅하도록 설계된 와이윈(Wiwynn)과 TE Connectivity의 액체 냉각 800V DC 버스바와 같은 솔루션을 강조해 왔으나, EPP은 전력 장치, 상호 연결 및 제어 기능을 단일 패키지에 통합함으로써 문제 해결을 소스에 더 가깝게 접근합니다. AI 랙이 계속 고밀도화됨에 따라 차세대 배포를 위한 최적화는 GPU, NIC, CPU, 스위치, 스토리지, 액체 냉각을 넘어 전력 공급 자체를 포함하는 방향으로 확대되고 있습니다. 주목할 점은 800V 플랫폼 표준이 자동차 및 AI 데이터 센터 생태계 모두에서 활용되고 있다는 것입니다. 마지막으로, 온세미의 본사는 STH 스튜디오에서 약 10분 거리에 위치해 있습니다.