晶焱科技推广优选TVS箝制电压的静电防护解决方案

TVS的ESD箝制电压曲线。

静电在生活的周遭随处可见，是半导体芯片常见的杀手，对于由半导体所组成的电子系统而言，面对环境中无法掌握的静电风险，这些轻则导致电子系统暂时失效，重则直接造成损害，所以保护电子系统可以正常运作，完整的静电防护解决方案是不可或缺的。

静电防护的对策从半导体在晶圆厂内制程中就开始了，降低静电袭击可以透过芯片内部晶体管的适当布局排列的方式，增加半导体芯片对ESD(静电放电；Electrostatic Discharge)的耐受度，确保芯片生产制程中如封装与测试时可以受到防静电的保护，目前各家晶圆厂透过Design rule提供芯片在制造时的静电防护。

面对电子装置愈变愈轻薄短小，金属机壳覆盖面愈来愈少的现实，静电保护元件的重要性扶摇直上，独立的防静电IC粉墨登场，虽然只是一个设计小巧的被动元件，但是往往发挥小兵立大功的重要角色。

晶焱科技是台湾第一家专门提供各项ESD相关产品与解决方案的供应商，也是全台首家以半导体制程方式，研发出系列静电保护元件，透过在台湾的晶圆代工服务，提供专属的定制化产品，其产品大幅度应用在移动设备上，举凡笔记本电脑、PC、智能手机、液晶显示器等系统上，而且随着使用的种类各异，一台装置上动则用上一、二十颗静电保护IC做为保护，已经司空见惯。

晶焱科技总经理姜信钦博士表示，利用独门的ESD核心技术，针对系统厂商的产品保护需求，研发出量身定制的ESD防护元件与完整的解决方案，是公司的核心竞争力，产品线随着不同的规格与定制化的要求而产生非常多品项，以瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor)简称TVS为大宗，这是一种二极管形式的高效能保护元件，通常每一条输出入信号线或接线接口都会使用防静电的IC，近年来手机、笔记本电脑等产品逐渐走向小型化、高速传输与省电的趋势，这固然让电子装置功能更强、更便于携带、电池驱动使用时间更长久，但这些设计也同步暴露出对静电袭击的脆弱性，其往往会危及电子装置与设备的稳定性与可用性。

尤其在高传输通讯埠周边如HDMI、USB 3.1、Thunderbolt等新兴界面，更是TVS元件的爱用者，借此强化装置与设备运作的稳定性，为最新一代智能手机、笔记本电脑和平板电脑使用的高速界面及天线，提供坚实的静电耐用性并改善信号品质。

姜信钦表示，晶焱擅长于定制化设计，透过与客户紧密互动与合作的生意模式，走出一条与众不同的发展道路，对于许多评论只拥有单一属性的晶焱产品线，而对其持续成长的荣景显得有所犹豫与疑虑的旁观者，晶焱透过15年来逐年成长的成绩，证明自己的价值与独具之眼的精准眼光，掌握比一般的零组件厂商更早看到市场契机。

选择正确的TVS箝制电压，一本万利

ESD瞬间高电压的冲击下，TVS能实时导通并引开瞬时放电冲击，考量TVS元件是否有效地保护主功能IC(Main IC)时，除了须考虑TVS反应速度之外，更需要审慎选对TVS启动保护的箝制电压(Clamping Voltage)规格，以避免因为选错规格而导致整个电子装置引发系统重置、当机甚至烧毁损伤，或是更极端的个案更引发火灾的风险。

姜信钦看到产业界经常因为错误的思维而产生的盲点，由于电磁兼容测试(EMC)迷信耐受愈高的冲击电压就愈好的观念，往往只选耐压大的TVS元件，但是忽略箝制电压选择的重要性，以下的示意图显示，TVS的工作曲线需要位于受保护Main IC的工作电压与Main IC最大忍受电压之间的安全区域，才是最佳TVS的选择。

一味追求高冲击电压耐受的TVS，例如选到位于示意图最左侧的不安全区间时，TVS虽然提早启动保护，也足够强壮而打不死，但是后面受保护的Main IC却因为无法到达工作电压而发生异常形成信号完整度(Signal Integrity)受破坏的结果，而且仍继续导电的情况下形成栓锁(Latchup)效应，因此变得发烫，时间一久，就有闷烧甚至发生火灾的风险，这个选错TVS的案件，产品被迫从市场上回收，万一设计不良而有刑事责任时，巨额的赔偿对厂商而言更是所费不赀，错误TVS规格的选择，因小失大。

又例如选到位于示意图最右侧的不安全区间时，在产品做静电测试时，或许TVS的箝制电压在所选的测试规格下没有超过Main IC最大忍受电压而使测试过关，但在产品使用者端若遇到比测试规格高的静电能量时，产品故障的模式会是Main IC坏掉而TVS是好的，这会混淆事后的故障分析方向而无法结案。

随着消费者意识抬头，与环保概念提高，产品的可靠性、耐用度也逐渐被消费者所重视，正确选择TVS规格(位于示意图安全区间的TVS)，除了适当保护Main IC之外，也可以当作使用环境的静电能量及暂态杂讯能量的传感器(Sensor)，藉由检测因为TVS阵亡回修的产品，而重新修正客户的静电保护的规格，让产品更臻完美，这是因应消费性电子产品在乾冷的高纬度地区的静电适应性问题，为了让产品在不同的场域下能有完善的操作性能，保护产品品牌价值，所以正确选择TVS，让客户建立正确的保护产品的观念，是一举多得的好处。

摆脱价格天花板限制，展望TVS良品裸晶圆的新契机

正确使用TVS元件，为品牌客户降低产品维修与产品回修的成本，逐渐成为各种电子产品的标准配备，应用面愈来愈大，多样化与小封装尺寸的TVS元件当然重要，随着系统产品广泛采用深次微米制程的处理器，维持其运作所需的电压也以3.3V以降的低电压为主，像是2.5V、1.8V与1.2V，一直到新兴的0.9V不等，低电压带来的低功耗的优势，但对于电源杂讯的容忍度也随之下降，所以定制化能力是让是推动TVS需求畅旺的终极武器。

展望TVS市场发展前景，晶焱锁定五大类的应用，分别是电脑IT装置、消费性电子、医疗、车用电子与工控应用，未来使用TVS的机会与数量会愈来愈大，物联网小型化装置在各种智能应用上愈来愈多，但是TVS平均单价也会降低，为了新兴的3D封装与SiP芯片的盛行，单独裸晶(Bare die)的TVS晶圆的出货型态逐渐成气候，新的生意机会源源不断，而保护元件厂商也能在这样的潮流下，找到更多应用的市场，并与品牌厂商或系统厂商站在一起，共同扞卫终端消费者的最大权益。