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AIoT生態系統裝置突波保護設計

  • 尤嘉禾
圖一:在AIoT智能家電系統中,由EFT誘導的EOS問題。

2017年是AI(人工智慧)之年,AlphaGo Zero只花3天便熟悉第一代AlphaGo所有的圍棋經驗知識庫,打敗了AlphaGo。2018年,AI與IoT(物聯網)進化為「AIoT」新概念,讓AI更普及、更易於使用,當企業間願意一齊強化AI生態系統的連結,AIoT枝繁葉茂的時代便在不遠處。

因過去的AI應用非常需要大數據支應,大部分都仍限縮在雲端運算領域,不過為了AI生態系的形成,不應侷限於雲端演算,而須向外延伸至分散式的行動與終端裝置上。這種邊緣運算架構所帶來的新興挑戰,是新創產業與國際領導大廠與發展的目標,也是台灣AI的優勢;應集結優勢,扮演生態系領導者的關鍵夥伴, 增加台灣本土廠牌在AIoT的競爭力。

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圖二(a):晶焱八通道TVS寄生容值僅為0.1pF,可應用於V-by-One Ultra Speed介面。

圖二(b):晶焱科技01005尺寸TVS產品列表。

在AIoT生態體系下,行動與終端裝置產業打破過去以硬體主導的架構,以軟體帶動硬體,不再一味追求量產能力。如富士康與Sharp提出的8K+5G及AIoT的人工智慧物聯網布局,建立了與在地需求的連結。新興網路技術平台「5G」具有高達10 Gbps的傳輸速度,及超低延遲的串流特性,搭配最新的Ultra Speed V-by-One高速傳輸介面,能促使8K影像取得超高速的資料傳輸能力。以AIoT為基礎,8K與5G的結合將重塑民眾的智能家居型態,打破互聯網中真實與虛擬間的隱形高牆。

當AIoT生態系普及擴散至終端裝置時,因智能家電系統之電源佈線廣闊,遍及整棟建築,易相互衍生一連串的突波干擾問題。如圖一所示,當開關切換時,易產生電弧而引起一系列EFT(Electrical Fast Transient)脈波,耦合到電子設備的電源、訊號線端口;此種EFT脈波又可能透過走線寄生的RLC震盪效應,形成能量數千倍以上的EOS突波,對終端裝置產生嚴重的IC燒毀現象。就行動裝置而言,當人們處於AIoT時代,需大量仰賴行動裝置與智能系統建立密切連結;為追求高整合度與省電效果,行動裝置晶片製程逐年微縮,再加上尺寸輕薄又頻繁與人體接觸,以上兩原因都使其ESD(Electrostatic Discharge)問題更趨嚴重。

目前針對電源的ESD測試標準主要參照IEC61000-4-2規範,其為模擬人體或纜線帶電放電事件。而EFT測試標準為IEC61000-4-4規範,其為模擬電感性負載上的電性快速暫態事件。EOS/Surge突波測試則遵循IEC61000-4-5規範,是目前主要模擬電氣過載事件的測試標準。

晶焱科技累積數十載來自交通大學和工研院的研發能量,開發自我專利技術、發展出適用於高速訊號的突波保護元件(TVS)。其中如圖二(a)之TVS為利用電路設計創造其極低的寄生電容(Cp~0.1 pF),應用在V-by-One Ultra Speed等高速介面,可確保8K的高品質影像,卻同時提供卓越的保護能力,精緻生活不間斷。

再加上其封裝為DFN3810,具有僅僅3.8 mm x 1.0 mm的面積,同時提供八通道共用,可有效地節省PCB面積成本,並適用於輕薄型終端裝置的需求。若是更為輕薄短小的穿戴型裝置,晶焱科技另有提供01005微型封裝TVS,如圖二(b)所示,高度僅為0.124 mm,在空間上極具優勢,且具極低洩流電流,可有效節省功率消耗。晶焱科技也將持續研發相關對策,以因應最新市場應用需求,協助客戶降低返修率,打造完美的AIoT生態系。(本文由晶焱科技房蔓君提供,DIGITIMES尤嘉禾整理報導)