晶焱提供支援HDMI 1.3規範的ESD保護元件

jiming

晶焱科技是目前國內防靜電IC設計之領導廠商，針對HDMI埠，提供具高效能之ESD防護能力及反向驅動保護(back-drive protection) 功能之ESD保護元件。晶焱科技的AZ1045-04在ESD防護能力上可滿足消費性電子產品標準(IEC 61000-4-2 第4級)的要求，也支援最新HDMI 1.3的規範要求，不會影響到訊號完整性。
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- M1 h$ u$ R2 u) {8 E% s5 V* S隨著HDMI埠的日益普及以及使用者熱插拔HDMI連接線的次數增加，使得HDMI埠遭受到ESD靜電放電損傷的機會大幅提升，所以應用在HDMI埠的ESD保護元件在目前已經是標準配備。為了達到HDMI高速傳輸的要求，HDMI接收發IC都是使用先進製程(如90nm製程)來製作積體電路，IC中的元件也就相對地脆弱，非常容易遭受ESD靜電放電的損傷。因此，HDMI埠對於ESD保護元件的規格要求將非常高。此外，HDMI 1.3規範將影音傳輸頻寬由既有HDMI 1.2規範的165MHz (4.95Gbps) 提升為340MHz (10.2Gbps)，提昇幅度約為2倍，藉以因應未來更高解析度與更高色深的影像傳輸需求。如此高的傳輸速度對於ESD保護元件所造成的電容性負載將更為嚴苛。
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, e- ~4 ~6 {. N  y8 j- r晶焱科技針對HDMI埠所提供的ESD保護元件，考量訊號在高頻失真的問題，在設計上要求AZ1045-04的電容值不僅要低 (0.5pF)，而且要求在HDMI的電壓操作區間的電容變化量也達到最小。在ESD防護能力上，不僅已實現AZ1045-04能承受夠大的靜電能量(>8Kv/ system level)，更使得AZ1045-04具有優越的導通速度來達到HDMI之嚴苛的規格。
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AZ1045-04的超低線路電容值 (<1pF) 便可以符合此規範，確保高解析視訊格式的完整度。
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) @; H% B& m+ m) J在評估此ESD保護元件的可用性及可靠性上，可以歸納以下幾點：
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; ^! X" Z! t  H6 D$ c在應用在HDMI埠時，必須具備超低線路電容(<1pF)可以確保信號完整性
5 d) w# y4 J' V. f" @) A在ESD能量衝擊的瞬間，能具有最快的導通速度(< 1ns)及最低的導通電壓
0 \4 t& |2 F+ V- t$ L7 P多次ESD衝擊之後，ESD保護元件的特性必須不能退化
: q2 k- T" h1 `  ^9 S4 E% T在高濕高溫的惡劣環境下，ESD保護元件依然動作
6 v' U6 V$ a2 }6 b. H% ?. ^能夠承受 system level 8KV , 而不是 HBM 8KV
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& u& K3 J7 a9 ]9 Q% ~( z通過產品ISO9001驗證的晶焱科技，不僅在IC設計上要求完美，更在後段封裝及測試上嚴格把管，期許給客戶最佳品質的ESD保護元件，全方位為客戶解決ESD的問題。
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Pin Configuration
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國內也開始重視此依市場唷
目前都是國外的產品比較多
: @! z/ S1 K7 A6 C6 c欣見此類的產品  ㄧㄧ上市

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提供具高效能的ESD防護能力及反向驅動保護功能

# U+ I* Q8 M2 A3 y晶焱科技（Amazing Microelectronic Corp.）是目前國內防靜電IC設計領導廠商，針對 HDMI埠，設計出目前全世界最小的電容值0.55pf╱IO to GND、0.03pf╱IO to I/O，且提供具高效能的ESD防護能力及反向驅動保護（back-drive protection）功能的ESD保護元件。晶焱的AZ1045-04在ESD防護能力上可滿足消費性電子產品標準的要求，也支援最新HDMI 1.3的規範要求，不會影響到訊號完整性。
　
# C' ]6 v2 C8 J隨著HDMI埠的日益普及以及使用者熱插拔HDMI連接線的次數增加，使得HDMI埠遭受到ESD靜電放電損傷的機會大幅提升，所以應用在HDMI埠的ESD保護元件在目前已經是標準配備。為了達到HDMI高速傳輸的要求，HDMI接收發IC都是使用先進製程（如90nm製程）來製作積體電路，IC中的元件也就相對地脆弱，非常容易遭受ESD靜電放電的損傷。因此，HDMI埠對於ESD保護元件的規格要求將非常高。此外，HDMI1.3規範將影音傳輸頻寬由既有HDMI 1.2規範的165MHz（4.95Gbps）提升為340MHz（0.2Gbps），提昇幅度約為2倍，藉以因應未來更高解析度與更高色深的影像傳輸需求。如此高的傳輸速度對於ESD保護元件所造成的電容性負載將更為嚴苛。
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晶焱針對HDMI埠所提供的ESD保護元件，考量訊號在高頻失真的問題，在設計上要求AZ1045-04的電容值不僅要低0.55pF，而且要求在HDMI的電壓操作區間的電容變化量也達到最小。在ESD防護能力上，不僅已實現AZ1045-04能承受夠大的靜電能量（>8Kv/ system level），更使得AZ1045-04具有優越的導通速度來達到HDMI的嚴苛規格。更針對HDMI的control line部分、由於是低速度的I2C控制信號,晶焱在AZ1045-04上、利用精巧的設計、可以讓系統設計者省去使用 level shift的MOS EFT，來降低成本。
　
% y$ e5 Q' y* z  W: X2 Z通過產品ISO9001驗證的晶焱科技，不僅在IC設計上要求完美，更在後段封裝及測試上嚴格把管，AZ1045系列提供客戶4,12channels及SOT、MSOP、TSSOP不同package的ESD保護元件，全方位為客戶解決ESD的問題。相關訊息請參考晶焱網址：www.amazingic.com。
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　　國內防靜電IC設計大廠晶焱科技，除拓展國內PC、NB、LCD TV所需之靜電防護IC市場外，未來二三年內更計畫將其產品線延伸至手機市場，對手機所需防靜電IC市場頗具信心。

　　該公司總經理李孟育表示，晶焱已在全球深入布局，除台灣兩個代理商外，在歐洲、日本、美國、大陸共有十三個代理商，目前主力產品集中在PC、NB、LCD TV所需之防靜電IC，未來亦將布局手機市場。
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  N5 u; t8 E% D1 d% P' O& p　　李孟育指出，台灣在半導體及IC設計位居全球第二，又為NB、LCD TV出貨重鎮，擁有絕佳機會發展靜電防護措施，繼PC及NB後，未來在消費性可攜式電子產品熱潮下，將帶動下一波靜電防護IC熱潮。
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, [0 V- v* X3 X　　目前晶焱已推出AZ1045-04X4防靜電IC使用在HDMI埠ESD防護措施，通過消費性電子產品IEC 61000-4-2的靜電放電測試要求，由於HDMI 接收發IC是使用先進製程（如90nm製程）製作積體電路，IC中的元件也就相對脆弱，易遭受ESD靜電放電的損傷。晶焱考量訊號在高頻失真的問題，設計上要求電容值不僅要低（0.55pF），在HDMI的電壓操作區間的電容變化量要達到最小，且ESD防護能力上，能承受夠大的靜電能量（ ＞ 8Kv/ system level），該產品已大量使用在NB及LC D TV等多媒體影音產品上。

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晶焱科技的HDMI switch晶片AZHW351 & AZHW251，順利通過HDMI 1.3a(單對影音傳輸線頻寬2.25 Gbps)符合性測試。分別可提供三個(AZHW351)與兩個(AZHW251)HDMI輸入端子，同時將三或兩組如DVD播放機、遊戲機和機上盒等裝置連結電視，透過遙控器輕鬆在各輸入間切換。
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: r% M" M1 s; G9 E. m0 @. LAZHW351&AZHW251內建高效能之ESD防護能力及反向驅動保護功能之ESD保護元件。在ESD防護能力上可滿足消費性電子產品標準(IEC61000-4-2)的要求，也支援HDMI 1.3a的規範，不影響訊號完整性。傳統HDMI switch加上外掛高效能ESD防護元件及反向驅動保護元件，所造成的印刷電路板(PCB)佈局的困擾、阻抗(impedance)不匹配及成本較高問題，在使用AZHW351 & AZHW251後，都可獲得一次性的解決。AZHW351 & AZHW251提供的高畫質影音內容傳輸，可針對達10m以上的HDMI纜線進行信號最佳化，具競爭力的價格及性能，能充分回應巿場的要求。

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作者：晶焱科技研發處協理 姜信欽

智慧電網 (Smart Grid) 是目前全世界重要的節能減碳政策之一，其中具有可長距離通訊的RS485網路，是智慧電網中關鍵的傳輸接口。RS-485傳輸線一般架在室外或沿電纜鋪設，所以常發生因雷擊在傳輸線上引起瞬變干擾而損壞器件。此外，RS-485網路一般是Party-Line (or Bus)結構，即一條匯流排(Bus)連接數十至數百個RS485傳收器(Transceiver)。因此，雷擊浪湧(Surge)產生電壓突波可能會導致傳輸線上數百個RS-485傳收器的損壞。故任何的電壓突波保護措施是RS-485實際使用中必須考慮的問題，也是提高系統可靠性及安全性重要的措施。晶焱科技本持著在ESD領域的專業設計經驗，推出具有IEC61000-4-5 (8/20μs) ±30A雷擊功能的RS485傳收器 (AZRS3082)，AZRS3082是目前市面上雷擊保護功能最強大的RS485傳收器。
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AZRS3082具有最強大的ESD保護功能
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在傳統的RS485傳收器中，為了符合DL/T 645的標準，傳輸線接口A,B兩端會有HBM 15kV的規格，但在實際應用上，這樣的防護是不夠的。所以目前一般的解決方法是在RS-485傳收器外部加上瞬變電壓抑制二極體(Transient Voltage Suppressor, TVS)來防止電壓突波，但一般的TVS很難做到大功率，所以在雷擊浪湧到來時，瞬間大能量會直接損壞一般的TVS，尤其是整合到晶片中的TVS更是脆弱，所以設計上還是需要外加雷擊浪湧保護元件。
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目前外加的雷擊浪湧保護元件有氣體及陶瓷放電管、壓敏電阻及TVS三種。放電管的耐電流能力很強，但是其反應速度慢，箝制電位也非常高(約為800V左右)，這樣的特性使其保護效果大打折扣，常會遇到即使加了放電管，受保護元件仍會損害。壓敏電阻其寄生電容大，導通電阻也高，且低電壓的壓敏電阻漏電流大，也不適合用於RS-485介面保護。傳統利用半導體製作的TVS雖然反應速度極快，但其耐高電壓、高電流的能力不足，所以難以抵擋雷擊浪湧的衝擊。

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晶焱科技陳志豪博士指出：『晶焱科技本持著開發高可靠性、高安全性的介面傳輸IC為目標，為了使系統客戶的設計更簡單、更有效率為宗旨。』陳博士更進一步指出：『具有強大雷擊防護功能的TVS，一般是不容易整合到傳統CMOS IC中，但晶焱科技本持著ESD專業設計的背景，克服了許多技術的瓶頸，終於做到了！』。這內建特殊TVS的Transmission-Line-Pulse (TLP)雙向特性如圖一所示。與他家內建雷擊保護傳收器的雷擊浪湧的測試特性比較圖，如圖二所示。由圖中可以看出AZRS3082不僅可承受的更高的雷擊浪湧電流，且具有更低的雷擊箝制電壓(Surge Clamping Voltage)，當TVS雷擊箝制電壓越低，其對晶片的保護效果會越好。

此內建特殊TVS的RS485傳收器也提供系統級靜電放電保護，使得傳輸線接口A,B端受到更完整的保護，其RS485傳輸端A,B的ESD規格如下：

9 `1 o0 @  W; h' c+ m1. IEC 61000-4-2, 接觸模式Contact Discharge ±30 kV
; d7 c( j5 |6 X1 C5 {0 M; _4 T8 W9 {2. IEC 61000-4-2, 空氣放電模式Air-Gap Discharge ±30 kV
# ~; I) |5 q7 i! U& Z- m1 F8 g3. IEC 61000-4-2, 電子快速脈衝模式EFT (5/50ns) 4.4 kV
4. IEC 61000-4-5, 雷擊浪湧Surge (8/20μs) ±30 A
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: e/ I  L/ K. N- g* ^* j+ s7 F除了傳輸端A,B具有完整ESD防護外，AZRS3082內建整體防護，Human Body Model (HBM) 靜電放電保護更是每一PIN腳均符合DL/T 645標準 (JEDEC人體模型HBM 15kV)，其全晶片ESD保護架構如圖三所示。除此之外，為了工業級的應用其Machine Model(MM) 測試高達800V，使其在Profibus(工業自動控制)的應用有最高的安全性。在晶片自我防護方面，AZRS3082的Charge Device Model (CDM) 防護能力高達2kV，這使得晶片因製程環境不良所累積過多電荷時可以強大自我保護作用。在穩定性及可靠性上，AZRS3082具閂鎖防制能力(Latchup Immunity)高達400mA，所以可使用在高雜訊的環境下而無虞。

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AZRS3082是長距離半雙工傳輸

RS485的傳輸器TX端是利用差動放大器輸出其差動訊號到傳輸端A,B，傳輸端A,B經由雙絞線將訊號傳送到另一RS485接收器RX端上。RS485訊號傳收的速度，會受到傳輸距離的限制。當傳輸的距離越遠，其訊號衰減越為嚴重，所以傳輸速度也就越慢。AZRS3082是半雙工傳輸模式，也就是僅利用一條雙絞線(匯流排)就可以實現傳送與接收的動作。在同一匯流排中，AZRS3082可允許有256個RS485傳收器。AZRS3082傳輸器TX的差動訊號值(VOD=VA-VB)可高達至少2.1V，符合Profibus的應用規格，這使得在一定速度下的傳輸距離可以達到更遠。AZRS3082在接收端RX的設計上，考量RS485標準及Fail-Safe功能(A,B端誤接但安全狀態功能)，在不同的共模電壓(VCM=-7~12V)下，將接收端RX的臨界電壓設計在-50mV~-200mV之間，使其符合RS485標準規格同時又可以達到Fail-Safe的要求。
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AZRS3082 具環保節能的設計

7 A0 i3 h" _: p) l% U; u『智慧電網』的訴求是節能減碳，AZRS3082為了使能源在等待的狀態下減低耗損，其關閉電流設計小於1nA。在電路整體設計上，考量電源剛開啟時，不讓電路有短路電流流過，利用電路技巧將整體電路先做關閉的動作，電源穩定後再依照指令開啟，使得電源的效率達到最高。AZRS3082晶片中內置強大的雷擊功能TVS，是目前晶焱RS485傳收器最大的技術突破點。再者，其優越的靜態耗電及超低的等待耗電，符合目前節能減碳的環保政策。其設計的差動訊號值，更使得AZRS3082在相同速度下可以傳輸的更遠。所以AZRS3082是訴求高性能、高穩定性、高安全性的RS485傳收器。