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AIoT生态系统装置突波保护设计

2018/06/06 - 尤嘉禾

2017年是AI(人工智能)之年,AlphaGo Zero只花3天便熟悉第一代AlphaGo所有的围棋经验知识库,打败了AlphaGo。2018年,AI与IoT(物联网)进化为「AIoT」新概念,让AI更普及、更易于使用,当企业间愿意一齐强化AI生态系统的连结,AIoT枝繁叶茂的时代便在不远处。

因过去的AI应用非常需要大数据支应,大部分都仍限缩在云端运算领域,不过为了AI生态系的形成,不应局限于云端演算,而须向外延伸至分散式的行动与终端装置上。这种边缘运算架构所带来的新兴挑战,是新创产业与国际领导大厂与发展的目标,也是台湾AI的优势;应集结优势,扮演生态系领导者的关键伙伴, 增加台湾本土厂牌在AIoT的竞争力。

在AIoT生态体系下,行动与终端装置产业打破过去以硬件主导的架构,以软件带动硬件,不再一味追求量产能力。如富士康与Sharp提出的8K+5G及AIoT的人工智能物联网布局,建立了与在地需求的连结。新兴网络技术平台「5G」具有高达10 Gbps的传输速度,及超低延迟的串流特性,搭配最新的Ultra Speed V-by-One高速传输接口,能促使8K影像取得超高速的资料传输能力。以AIoT为基础,8K与5G的结合将重塑民众的智能家居型态,打破互联网中真实与虚拟间的隐形高墙。

当AIoT生态系普及扩散至终端装置时,因智能家电系统之电源布线广阔,遍及整栋建筑,易相互衍生一连串的突波干扰问题。如图一所示,当开关切换时,易产生电弧而引起一系列EFT(Electrical Fast Transient)脉波,耦合到电子设备的电源、讯号线端口;此种EFT脉波又可能透过走线寄生的RLC震荡效应,形成能量数千倍以上的EOS突波,对终端装置产生严重的IC烧毁现象。就行动装置而言,当人们处于AIoT时代,需大量仰赖行动装置与智能系统建立密切连结;为追求高集成度与省电效果,行动装置芯片制程逐年微缩,再加上尺寸轻薄又频繁与人体接触,以上两原因都使其ESD(Electrostatic Discharge)问题更趋严重。

目前针对电源的ESD测试标准主要参照IEC61000-4-2规范,其为模拟人体或缆线带电放电事件。而EFT测试标准为IEC61000-4-4规范,其为模拟电感性负载上的电性快速瞬时事件。EOS/Surge突波测试则遵循IEC61000-4-5规范,是目前主要模拟电气过载事件的测试标准。

晶焱科技累积数十载来自交通大学和工研院的研发能量,开发自我专利技术、发展出适用于高速讯号的突波保护元件(TVS)。其中如图二(a)之TVS为利用电路设计创造其极低的寄生电容(Cp~0.1 pF),应用在V-by-One Ultra Speed等高速接口,可确保8K的高质量影像,却同时提供卓越的保护能力,精致生活不间断。

再加上其封装为DFN3810,具有仅仅3.8 mm x 1.0 mm的面积,同时提供八通道共享,可有效地节省PCB面积成本,并适用于轻薄型终端装置的需求。若是更为轻薄短小的穿戴型装置,晶焱科技另有提供01005微型封装TVS,如图二(b)所示,高度仅为0.124 mm,在空间上极具优势,且具极低泄流电流,可有效节省功率消耗。晶焱科技也将持续研发相关对策,以因应最新市场应用需求,协助客户降低返修率,打造完美的AIoT生态系。(本文由晶焱科技房蔓君提供,DIGITIMES尤嘉禾整理报导)


图说:图一:在AIoT智能家电系统中,由EFT诱导的EOS问题。


图说:图二(a):晶焱八通道TVS寄生容值仅为0.1pF,可应用于V-by-One Ultra Speed接口。


图说:图二(b):晶焱科技01005尺寸TVS产品列表。