ESD是靜電放電的簡(jiǎn)稱，被認(rèn)為是電子產(chǎn)品質(zhì)量最大的潛在殺手，靜電防護(hù)也成為電子產(chǎn)品質(zhì)量控制的一項(xiàng)重要內(nèi)容。隨著汽車向電氣化、自動(dòng)駕駛和互連性三大趨勢(shì)快速演進(jìn)，汽車ESD設(shè)計(jì)日益成為工程師最為頭疼的問(wèn)題之一。
ESD和電磁兼容性（EMC）是當(dāng)今汽車領(lǐng)域面臨的主要設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。特別是涉及易受 ESD 損壞的極敏感最新高速接口時(shí)，ESD 保護(hù)變得異常重要。但是，對(duì)于所有電氣設(shè)計(jì)工程師而言，在 ESD 保護(hù)、EMI 濾波和信號(hào)完整性（SI）之間達(dá)到適當(dāng)平衡是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作。

汽車行業(yè)呼喚更耐用的ESD

電氣化、自動(dòng)駕駛和連接性，這三大趨勢(shì)正在塑造汽車行業(yè)的現(xiàn)在和未來(lái)，也為ESD設(shè)計(jì)提出了更高要求。
自動(dòng)駕駛和連接性讓車輛的數(shù)據(jù)速率不斷提高，通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量呈爆炸式增長(zhǎng)。隨著攝像頭、雷達(dá)、激光雷達(dá)等傳感器數(shù)量迅速增加，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)越來(lái)越多。
在硬件層面上，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)要求出色的可靠性，通常需采用多個(gè)冗余級(jí)別運(yùn)行，大量的數(shù)據(jù)在整個(gè)汽車中進(jìn)行傳輸。而且，由于這些系統(tǒng)基本上是“實(shí)時(shí)”的，延遲必須很短，并且不能出現(xiàn)鏈接錯(cuò)誤。這就要求ESD接口必須非?？煽磕陀茫瑢?duì)工作期間產(chǎn)生的ESD(帶電ESD)具有耐受性，并支持更高的數(shù)據(jù)速率。現(xiàn)在的汽車接口速度已高達(dá)15 Gbps，與消費(fèi)電子產(chǎn)品接口相當(dāng)，甚至更高。
連接性即車聯(lián)網(wǎng)，指的是汽車與駕駛員的電子設(shè)備、路邊基礎(chǔ)設(shè)施以及其他車輛或電子設(shè)備的眾多交互可能，主要支持技術(shù)包括無(wú)線技術(shù)（如5G、WiFi 和NFC）和有線技術(shù)(如USB 3.x和HDMI)。從ESD的角度來(lái)看，汽車的使用環(huán)境一般都比較惡劣，為滿足成本和客戶對(duì)安全性能的高要求，接口通常都采用堅(jiān)固耐用的設(shè)計(jì)。

IC技術(shù)發(fā)展對(duì)ESD保護(hù)提出更大挑戰(zhàn)

隨著芯片集成度越來(lái)越高，硅片工藝氧化層變得越來(lái)越薄，嵌入式FET的柵極因此更易受到浪涌事件的影響。ESD會(huì)引起高達(dá)30 kV峰值電壓、總脈寬約100 ns的高電壓事件。此外，脈寬更長(zhǎng)(約60 μs)、極端電壓電平較低的浪涌事件也需要進(jìn)行防護(hù)。在多數(shù)ESD相對(duì)安全的環(huán)境下，內(nèi)部ESD保護(hù)可以在組裝過(guò)程中保護(hù)元件。但它無(wú)法防范在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的ESD事件。因此，外部ESD保護(hù)必不可少。
當(dāng)今的高速和超高速接口一般以較低的信號(hào)電平工作。高達(dá)20 Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速度需要對(duì)印刷電路板(PCB)布局進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，才能保持信號(hào)完整性。這可通過(guò)適當(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ鋪?lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)避免過(guò)高的損耗和反射。
另外，汽車還必須考慮各種EMC問(wèn)題。從合規(guī)性角度來(lái)看，ESD只是EMC的一個(gè)方面。由于汽車的系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片(SBC)越來(lái)越多地集成了CAN或LIN收發(fā)器，對(duì)于傳統(tǒng)的汽車接口（尤其是消費(fèi)電子接口和ADAS接口）而言，ESD/EMC防護(hù)變得越來(lái)越重要。因此外部ESD保護(hù)始終具有重要意義。

ESD保護(hù)技術(shù)不斷演進(jìn)

隨著接口數(shù)據(jù)速率提高和IC魯棒性降低，ESD保護(hù)器件的技術(shù)也在不斷進(jìn)步。
起初，人們使用電容進(jìn)行ESD保護(hù)，但由于它對(duì)ESD的影響有限，而且不適用于數(shù)據(jù)線，現(xiàn)在已經(jīng)不再使用。

ESD保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)是基于齊納二極管設(shè)計(jì)的。它非?？煽浚O(shè)計(jì)本身的鉗位電壓相當(dāng)高，因此在許多情況下對(duì)敏感IC的保護(hù)效果不好。此外，它的寄生電容太高，不適用于高速數(shù)據(jù)線。軌至軌技術(shù)使用 pn二極管來(lái)掩蔽齊納二極管的電容，使齊納技術(shù)能夠應(yīng)用于高速接口，但它的鉗位行為比單獨(dú)使用齊納二極管還要差。

與硅工藝解決方案相比，壓敏電阻的電容可以很低，但鉗位效果卻差得多。此外，反復(fù)的ESD事件會(huì)使壓敏電阻性能下降，導(dǎo)致漏電流顯著增加，并改變寄生電容值。因此，壓敏電阻也不是汽車接口保護(hù)的首選。

當(dāng)今，用于高速汽車接口的保護(hù)器件基于先進(jìn)的硅結(jié)構(gòu)，比如可控硅整流器(SCR)和開(kāi)基技術(shù)。這些先進(jìn)技術(shù)可以顯著提高器件魯棒性與寄生電容的比值。這些器件的寄生電容非常低，以至于封裝的寄生效應(yīng)主導(dǎo)了射頻特性。此外，這些技術(shù)還以極低的鉗位電壓提供出色的系統(tǒng)級(jí)魯棒性。回彈器件允許的鉗位電壓甚至低于觸發(fā)電壓。

選擇ESD保護(hù)策略，你需要考慮這三個(gè)參數(shù)

在選擇ESD保護(hù)策略時(shí)，無(wú)論是哪種應(yīng)用或接口，都要考慮三個(gè)基本參數(shù)：保護(hù)器件本身承受ESD和浪涌事件的高度穩(wěn)健性，低鉗位電壓以及低動(dòng)態(tài)電阻。

TrEOS保護(hù)是Nexperia的一項(xiàng)ESD保護(hù)技術(shù)，它將所有三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的業(yè)界標(biāo)桿數(shù)值相結(jié)合：深度回彈、低動(dòng)態(tài)電阻、具有超低電容的高ESD穩(wěn)健性，非常適合超高速數(shù)據(jù)線路，如采用USB 3.2或Thunderbolt接口的RX/TX線路，并且能夠保護(hù)非常敏感的片上系統(tǒng)(SoC)，還能提供汽車認(rèn)證版本。

為幫助工程師應(yīng)對(duì)汽車行業(yè)所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，為汽車提供更強(qiáng)大安全的ESD設(shè)計(jì)，Nexperia特別推出ESD應(yīng)用手冊(cè)特別版：《ESD應(yīng)用手冊(cè) — 汽車版》作為設(shè)計(jì)工程師的工作指南。主要內(nèi)容包括：

• ESD保護(hù)器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)參數(shù)

• ESD測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和TLP測(cè)試

• ESD保護(hù)原理

• 因ESD和浪涌事件造成的電子元件故障癥狀

• 經(jīng)典車載網(wǎng)絡(luò)(IVN)

• 區(qū)域架構(gòu)

• SerDes — 串行器/解串器接口

• 多媒體接口

• 使用TVS二極管實(shí)現(xiàn)供電線路保護(hù)

• SEED — 系統(tǒng)級(jí)ESD事件的建模

下載白皮書有福利~

活動(dòng)時(shí)間：即日起-8月19日

福利一：前200名認(rèn)真填寫下載信息的從業(yè)工程師，每人將獲得10元京東E卡。

福利二：我們將從下載白皮書的用戶中篩選10名幸運(yùn)粉絲，送出神秘精美禮品一份。