晶焱科技推廣優選TVS箝制電壓的靜電防護解決方案

TVS的ESD箝制電壓曲線。

靜電在生活的周遭隨處可見，是半導體晶片常見的殺手，對於由半導體所組成的電子系統而言，面對環境中無法掌握的靜電風險，這些輕則導致電子系統暫時失效，重則直接造成損害，所以保護電子系統可以正常運作，完整的靜電防護解決方案是不可或缺的。

靜電防護的對策從半導體在晶圓廠內製程中就開始了，降低靜電襲擊可以透過晶片內部電晶體的適當布局排列的方式，增加半導體晶片對ESD(靜電放電；Electrostatic Discharge)的耐受度，確保晶片生產製程中如封裝與測試時可以受到防靜電的保護，目前各家晶圓廠透過Design rule提供晶片在製造時的靜電防護。

面對電子裝置愈變愈輕薄短小，金屬機殼覆蓋面愈來愈少的現實，靜電保護元件的重要性扶搖直上，獨立的防靜電IC粉墨登場，雖然只是一個設計小巧的被動元件，但是往往發揮小兵立大功的重要角色。

晶焱科技是台灣第一家專門提供各項ESD相關產品與解決方案的供應商，也是全台首家以半導體製程方式，研發出系列靜電保護元件，透過在台灣的晶圓代工服務，提供專屬的客製化產品，其產品大幅度應用在行動裝置上，舉凡筆記型電腦、PC、智慧型手機、液晶顯示器等系統上，而且隨著使用的種類各異，一台裝置上動則用上一、二十顆靜電保護IC做為保護，已經司空見慣。

晶焱科技總經理姜信欽博士表示，利用獨門的ESD核心技術，針對系統廠商的產品保護需求，研發出量身定製的ESD防護元件與完整的解決方案，是公司的核心競爭力，產品線隨著不同的規格與客製化的要求而產生非常多品項，以瞬態電壓抑制器(Transient Voltage Suppressor)簡稱TVS為大宗，這是一種二極體形式的高效能保護元件，通常每一條輸出入訊號線或接線接口都會使用防靜電的IC，近年來手機、筆記型電腦等產品逐漸走向小型化、高速傳輸與省電的趨勢，這固然讓電子裝置功能更強、更便於攜帶、電池驅動使用時間更長久，但這些設計也同步暴露出對靜電襲擊的脆弱性，其往往會危及電子裝置與設備的穩定性與可用性。

尤其在高傳輸通訊埠週邊如HDMI、USB 3.1、Thunderbolt等新興介面，更是TVS元件的愛用者，藉此強化裝置與設備運作的穩定性，為最新一代智慧型手機、筆記型電腦和平板電腦使用的高速介面及天線，提供堅實的靜電耐用性並改善訊號品質。

姜信欽表示，晶焱擅長於客製化設計，透過與客戶緊密互動與合作的生意模式，走出一條與眾不同的發展道路，對於許多評論只擁有單一屬性的晶焱產品線，而對其持續成長的榮景顯得有所猶豫與疑慮的旁觀者，晶焱透過15年來逐年成長的成績，證明自己的價值與獨具之眼的精準眼光，掌握比一般的零組件廠商更早看到市場契機。

選擇正確的TVS箝制電壓，一本萬利

ESD瞬間高電壓的衝擊下，TVS能即時導通並引開瞬時放電衝擊，考量TVS元件是否有效地保護主功能IC(Main IC)時，除了須考慮TVS反應速度之外，更需要審慎選對TVS啟動保護的箝制電壓(Clamping Voltage)規格，以避免因為選錯規格而導致整個電子裝置引發系統重置、當機甚至燒毀損傷，或是更極端的個案更引發火災的風險。

姜信欽看到產業界經常因為錯誤的思維而產生的盲點，由於電磁相容測試(EMC)迷信耐受愈高的衝擊電壓就愈好的觀念，往往只選耐壓大的TVS元件，但是忽略箝制電壓選擇的重要性，以下的示意圖顯示，TVS的工作曲線需要位於受保護Main IC的工作電壓與Main IC最大忍受電壓之間的安全區域，才是最佳TVS的選擇。

一味追求高衝擊電壓耐受的TVS，例如選到位於示意圖最左側的不安全區間時，TVS雖然提早啟動保護，也足夠強壯而打不死，但是後面受保護的Main IC卻因為無法到達工作電壓而發生異常形成訊號完整度(Signal Integrity)受破壞的結果，而且仍繼續導電的情況下形成栓鎖(Latchup)效應，因此變得發燙，時間一久，就有悶燒甚至發生火災的風險，這個選錯TVS的案件，產品被迫從市場上回收，萬一設計不良而有刑事責任時，巨額的賠償對廠商而言更是所費不貲，錯誤TVS規格的選擇，因小失大。

又例如選到位於示意圖最右側的不安全區間時，在產品做靜電測試時，或許TVS的箝制電壓在所選的測試規格下沒有超過Main IC最大忍受電壓而使測試過關，但在產品使用者端若遇到比測試規格高的靜電能量時，產品故障的模式會是Main IC壞掉而TVS是好的，這會混淆事後的故障分析方向而無法結案。

隨著消費者意識抬頭，與環保概念提高，產品的可靠性、耐用度也逐漸被消費者所重視，正確選擇TVS規格(位於示意圖安全區間的TVS)，除了適當保護Main IC之外，也可以當作使用環境的靜電能量及暫態雜訊能量的感測器(Sensor)，藉由檢測因為TVS陣亡回修的產品，而重新修正客戶的靜電保護的規格，讓產品更臻完美，這是因應消費性電子產品在乾冷的高緯度地區的靜電適應性問題，為了讓產品在不同的場域下能有完善的操作性能，保護產品品牌價值，所以正確選擇TVS，讓客戶建立正確的保護產品的觀念，是一舉多得的好處。

擺脫價格天花板限制，展望TVS良品裸晶圓的新契機

正確使用TVS元件，為品牌客戶降低產品維修與產品回修的成本，逐漸成為各種電子產品的標準配備，應用面愈來愈大，多樣化與小封裝尺寸的TVS元件當然重要，隨著系統產品廣泛採用深次微米製程的處理器，維持其運作所需的電壓也以3.3V以降的低電壓為主，像是2.5V、1.8V與1.2V，一直到新興的0.9V不等，低電壓帶來的低功耗的優勢，但對於電源雜訊的容忍度也隨之下降，所以客製化能力是讓是推動TVS需求暢旺的終極武器。

展望TVS市場發展前景，晶焱鎖定五大類的應用，分別是電腦IT裝置、消費性電子、醫療、車用電子與工控應用，未來使用TVS的機會與數量會愈來愈大，物聯網小型化裝置在各種智慧應用上愈來愈多，但是TVS平均單價也會降低，為了新興的3D封裝與SiP晶片的盛行，單獨裸晶(Bare die)的TVS晶圓的出貨型態逐漸成氣候，新的生意機會源源不斷，而保護元件廠商也能在這樣的潮流下，找到更多應用的市場，並與品牌廠商或系統廠商站在一起，共同捍衛終端消費者的最大權益。