전력 설계에서 사이즈 이슈가 큰 비중을 차지한다. 이에 변압기 혹은 인덕터를 패키지에 결합해 EMI 이점 및 전력 밀도를 강화할 수 있는 마그네틱 패키징(MagPack) 기술이 공개됐다. 

28일 수원컨벤션센터에서는 2024 반도체 패키징 트렌드 포럼을 통해 최근 출시된 텍사스인스트루먼트(TI)의 전력 모듈에 적용된 마크네틱 패키징 기술이 공개됐다. 곽동근 TI코리아 FAE가 ‘마그네틱 패키징을 활용한 전력모듈 신기술’에 대해 발표했다.

마그네틱 패키징은 자석 물질을 패키지에 포함해 작은 다이 사이즈에서도 높은 전력 밀도 구현이 가능한 기술로, AI 데이터센터에서 전력 효율 선택을 위한 선택지가 될 수 있다. 

또한 △메티컬 디바이스 △웨어러블 디바이스 등 소형화 트렌드에 부합하는 작은 사이즈의 모듈에 높은 전력을 전달해줄 수 있다는 점이 이점인 것으로 알려졌다. 자석 물질이 전자파를 흡수하는 특성으로 인해 낮은 EMI를 갖게 돼 △우주/항공 △산업용 장비 영역에 애플리케이션으로 채택될 수 있다.

곽 FAE는 파워 디바이스 개발의 어려움으로 △전력 밀도 △Low EMI △Isolation △Low Noise 등을 언급하며, “반도체를 상용화할 때 최종적으로 EMI 표준을 만족해야 하는데 저전력일수록 스위칭 주파수가 높기에 EMI가 문제될 수 있다”고 덧붙였다. 

이에 TI 마그네틱 패키징이 이러한 부분에서 해법이 될 수 있다고 제안했다. 마그네틱 패키징은 더 많은 외부 소자들을 패키지 안으로 가져오기에 EMI와 발열 특성 관리에 초점을 뒀다. 이는 패키지 안에 인덕터와 외부 캐패시터를 내장하는 등 설계상에 EMI 차폐 이점을 줄 수 있으며, di/dt 루프를 작게 해 EMI 최소화에 기여한다고 설명했다.

QFN 패키지 대비 고주파 대역에서 최대 8dB 정도의 낮은 EMI 특성을 드러내는 실험결과를 공개했으며, 곽 FAE는 “CISPR 규정을 만족하면서도 더 넓은 마진으로 설계 시 EMI 어려움 해소에 기여할 수 있다”고 강조했다. 더불어 QFN 대비 EMI와 사이즈 이점 이외에도 열 방출이 용이하고 열 저항값을 낮춰 낮은 온도를 구현할 수 있는 것으로 전해진다.
현재 TI는 마그네틱 패키지를 적용한 6종의 파워디바이스를 시장에 출시한 상태이며, TPSM82866A, TPSM82866C 및 TPSM82816 3가지 제품은 가장 작은 6A 전력 모듈로, 1mm2 면적당 약 1A 수준으로 매우 높은 전력 밀도를 제공하는 것으로 알려졌다.

곽 FAE는 “향후 파워모듈은 FPGA, CPU, 코어 라인 등에 적용될 것으로 보며 이 셋의 공통점은 전류가 증가하고 있다는 것이다”라면서 “그렇기에 발열 관리, 전력 관리가 중요하며 패키징을 통해 디자이너들이 인덕터 고민을 줄이고 시스템을 더욱 안정적으로 구현할 수 있다”라고 말했다.