고급 열 관리 솔루션 실현
레이저부터 전기 자동차까지, Coherent는 열 관리를 위한 최첨단 소재와 시스템을 보유하고 있습니다.
2023년 9월 21일, 작성: Coherent
냉각은 이제 매우 '뜨거운' 주제가 되었습니다.
이에 대한 가장 분명한 예는 현대 생활의 많은 부분을 지원하는 마이크로프로세서입니다. 칩에 포함된 트랜지스터의 수가 꾸준히 증가하면서 발생하는 열의 양도 증가했습니다. 그리고 가장 중요한 것은 최신 장치의 소형화 및 밀도 증가로 인해 이 열이 훨씬 더 작은 영역에서 발생한다는 것입니다.
고성능 계산은 반도체 수준에서 시작되는데, 이러한 반도체 수준은 전류의 흐름을 제어하고 모든 최신 전자 장치의 구성 요소를 형성하는 도체와 절연체의 인터페이스에 해당합니다.
그러나 성능 향상에 대한 지속적인 요구로 인해 전력 손실이 높아지면서 열 영향이 발생했습니다. 전력 손실 관리는 속도, 효율성 및 신뢰성을 결정하는 중요한 요소입니다. 따라서 성능을 최적화하고 이러한 구성 요소의 서비스 수명을 늘리려면 강력한 열 관리 솔루션을 갖추는 것이 필수적입니다.
당사는 이를 “열 관리”라고 지칭하며, 이 용어는 작동 온도 범위 내에서 시스템을 유지하는 데 사용되는 도구와 기술을 의미합니다. 이렇게 표현하는 이유는 많은 응용 분야에서 요구 사항이 단순히 온도를 낮추는 것 이상으로 복잡하기 때문입니다.
곳곳에서 상승하는 온도
그런데 혁신적인 열 관리 기술의 필요성은 마이크로일렉트로닉스를 훨씬 넘어서는 것입니다.
비효율적인 열 관리로 인한 물리적 영향을 받지 않는 제품 범주는 거의 없습니다. 운송, 반도체 제조, 정보 기술, 생명과학, 소비자 전자 장치 등 많은 분야에서 열 관리에 대한 혁신적인 접근 방식에 점점 더 의존하고 있습니다. 이러한 시장의 요구 사항에서 유일하게 중요한 차이점은 전력 손실의 크기입니다.
배터리 전기 자동차(BEV) 트랙션 인버터는 주목해야 할 좋은 예입니다. 인버터는 배터리에서 전달된 DC 전기를 3상 AC 전력으로 변환하며, 이 전력은 차량을 추진하는 트랙션 모터에 필요합니다. 인버터와 모터는 매우 효율적으로 설계되어, 배터리에서 가져온 전기 에너지의 90% 이상을 기계 에너지로 변환해 차량을 움직일 수 있습니다. 이때 손실되는 에너지는 단순히 사라지는 것이 아니라 열로 변환됩니다.
BEV의 전력 인버터는 현대 열 관리의 규모 문제를 보여 주는 대표적인 예입니다. 인버터와 모터는 킬로와트시(kWh) 단위의 전력을 이동시키며, 우수한 열 관리를 통해 단 한 자릿수 정도라도 개선한다면 단기 및 장기적으로 큰 절감 효과를 누릴 수 있습니다. 그 결과, 범위 수명 및 엔지니어링 단순성을 포함하여 여러 수준의 경쟁 우위를 확보할 수 있습니다. 나아가 BOM 비용도 절감할 수 있습니다.
또 다른 응용 분야는 반도체 공정 장비, 즉 마이크로 전자 장치를 제조하는 데 사용되는 도구입니다. 이 도구는 정확하고 안정적이며 반복 가능한 제조 공정을 유지하는 데 필요합니다. 생산된 장치의 품질과 일관성을 보장하고 결함과 수율 손실을 제한하려면 정밀한 온도 제어가 필요합니다.
열 관리 선도
Coherent는 열 관리를 위한 혁신적인 엔지니어링 소재 및 하위 시스템 분야의 세계적인 선두 업체로서 다음을 포함하는 광범위한 포트폴리오를 제공합니다.
반응 결합 Si/SiC 소재
RB-SiC는 고열 저항, 낮은 열팽창 계수, 화학적 불활성, 고강도, 높은 강도 대 중량 비율과 같은 물리적 특성이 고유하게 조합되어 있습니다.
고순도 및 내열성이 필요한 응용 분야를 위해 당사는 거의 모든 크기 또는 모양으로 RB-SiC 구성 요소를 제조하며, 이러한 구성 요소는 높은 평탄도, 넓은 침투 깊이, 내부 냉각 채널 등 필요에 따라 맞춤화됩니다.
응용 분야:반도체 제조, 전기 자동차(EV), 생명과학 계측.
AI/SiC 금속 매트릭스 합성물(MMC)
AI/SiC 금속 매트릭스 합성물(MMC)은 높은 비강성과 높은 열 안정성이 독특하게 혼합되어 있습니다.
당사의 합성물 제품군은 2m x 2m 크기 이상의 구조물로 주조할 수 있습니다.
응용 분야: 반도체 제조, 전기 자동차(EV), 생명과학 계측.
CVD 다이아몬드
다이아몬드는 그 어떤 소재보다 높은 열전도율과 탁월한 경도, 열충격에 대한 높은 저항성을 자랑합니다.
당사는 다이아몬드 성장(마이크로파 플라스마 CVD), 레이저 절단, 래핑, 연마, 연삭, 레이저 마킹, 코팅 능력을 보유하고 있으며, CVD 다이아몬드 소재를 최대 직경 145mm, 두께 2mm 크기로 공급할 수 있고 2200W/m-K 이상의 열전도율을 달성할 수 있습니다.
응용 분야:데이터 통신/전자 통신, 반도체 제조, 생명과학 계측.
단결정 SiC
기존 Si의 SiC 기반 전자 장치가 지닌 주요 장점으로는 스위칭 손실 감소, 전력 밀도 향상, 열 방출 향상, 대역폭 성능 증가 등이 있습니다.
당사는 최대 직경 200mm의 저결함 6H(반절연) 및 4H(전도성) SiC 카바이드 웨이퍼를 대량 생산할 수 있습니다.
응용 분야: 데이터 통신/전자 통신, 반도체 제조, 전기 자동차(EV), 생명과학 계측.
열전 냉각기(TEC)
TEC는 움직이는 부품이 없는 능동 냉각의 이점과 높은 작동 신뢰성을 자랑하는 무접점 냉장고입니다.
Coherent TEC는 단순한 단일 단계 냉각기부터 완전한 냉각 장치 하위 시스템까지 다양합니다.
응용 분야: 데이터 통신/전자 통신, 전기 자동차(EV), 생명과학 계측.
이처럼 광범위하고 다양한 기능 덕분에 당사는 특정 응용 분야의 성능 및 비용 요구 사항에 이상적으로 부합하는 열 관리 솔루션을 제공할 수 있는 독보적인 위치에 있습니다.
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