安森美TVS侵吞壓敏電阻市場(chǎng)

    靜電放電(ESD)現(xiàn)象在生活中無(wú)處不在。直觀地說(shuō)，人體能感覺(jué)到電擊時(shí)的靜電電壓大約為2KV，人眼可見(jiàn)到電火花時(shí)的靜電電壓為5KV，人耳聽(tīng)到放電聲音時(shí)靜電電壓高達(dá)8KV！而大部分器件的靜電破壞電壓都在幾百至幾千伏，有時(shí)候甚至僅僅幾十伏或更低的靜電就足以輕易破壞電路。

   電子電路的輸入/輸出連接器為ESD提供了進(jìn)入電路及敏感型元件的路徑。以手機(jī)為例，音量鍵、語(yǔ)音鍵、智能鍵、充電器插口、配件連接端口、揚(yáng)聲器、鍵區(qū)、擴(kuò)音器、SIM卡、電池接頭等都可能成為ESD的進(jìn)入點(diǎn)。因此保護(hù)器件放置在連接器或端口處最有效，能夠在ESD進(jìn)入電路板之前有效抑制ESD事件發(fā)生。隨著電子設(shè)備功能的增加，輸入/輸出連接器也隨之增多，ESD保護(hù)問(wèn)題變得愈發(fā)不容忽視。

    并且，隨著半導(dǎo)體工藝向65nm以下的轉(zhuǎn)移，芯片集成度不斷提高，IC的外形尺寸變得越來(lái)越小，但同時(shí)也更容易受到ESD損壞。與此同時(shí)，為了提供有效的靜電防護(hù)，ESD保護(hù)器件的尺寸卻越來(lái)越大，已經(jīng)不適合集成在CMOS芯片中。正是為了因應(yīng)這種市場(chǎng)需求，安森美半導(dǎo)體推出了瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)系列外部ESD保護(hù)產(chǎn)品。

TVS后來(lái)居上侵吞壓敏電阻市場(chǎng)

    ESD保護(hù)元件主要分為壓敏電阻、瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)和聚合物三類，其中壓敏電阻是應(yīng)用最為普遍的一種元件，其主要保護(hù)策略是電壓鉗位，即在受到ESD應(yīng)力作用時(shí)，利用器件的非線性特性將過(guò)電壓鉗位到一個(gè)較低的電壓值，實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)保護(hù)。不過(guò)，同樣采用電壓鉗位方式的TVS由于具有更好的保護(hù)性能、更長(zhǎng)的使用壽命以及更小的封裝尺寸，因而近年來(lái)大有后來(lái)居上的架勢(shì)。安森美半導(dǎo)體亞太區(qū)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品部市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁麥滿權(quán)證實(shí)說(shuō)：“TVS和壓敏電阻的市場(chǎng)份額目前大約是一半一半。”

    首先，從保護(hù)性能上來(lái)看，TVS可以立即將進(jìn)入的電壓鉗制到很低的水平，整個(gè)過(guò)程用時(shí)非常短。例如，在IEC61000-4-2 8KV接觸ESD脈沖應(yīng)力作用下，安森美的TVS可以在40納秒內(nèi)將8kV靜電迅速鉗制到5-6V的水平。而壓敏電阻的最大鉗制電壓則要高很多，且電壓曲線下降得很緩慢，而且無(wú)法降到很低的水平。

   其次，壓敏電阻采用的是物理吸收原理，所以每受到一次ESD應(yīng)力作用，材料就會(huì)受到一定的物理?yè)p傷，形成無(wú)法恢復(fù)的漏電通道，在多次重復(fù)高壓電擊之后，漏電會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，無(wú)怪乎麥滿權(quán)形象地將其比喻為“少林硬氣功”。而TVS器件則更像是耍“太極拳”，它基于二級(jí)管工作原理，受到電擊后，會(huì)立即擊穿，然后關(guān)閉，從而對(duì)器件本身沒(méi)有損傷，所以完全不會(huì)影響使用壽命。

    最后，小尺寸曾經(jīng)一度是壓敏電阻的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)，但是隨著工藝技術(shù)的不斷提高，TVS已經(jīng)可以做到更小的封裝尺寸。以目前市面上最普及的0402壓敏電阻為例，其焊接面積為0.92mm,截面高度為0.9mm，而安森美的超微型ESD保護(hù)器件SOD-723 TVS焊接面積已經(jīng)減小到0.72mm，截面高度為0.5mm,最新一代的SOD-923封裝更是將面積減小到0.542mm，截面高度降至0.4mm。除此之外，受工作原理的限制，壓敏電阻要想達(dá)到更好的吸收效果，就要使用更多的材料，進(jìn)一步限制了其在小型化產(chǎn)品當(dāng)中的應(yīng)用。

    麥滿權(quán)表示：“手機(jī)中需要用到大量的ESD保護(hù)元件，過(guò)去主要都是采用壓敏電阻，但是隨著TVS在性能、尺寸等各方面的提高，現(xiàn)在有越來(lái)越多的手機(jī)制造商開(kāi)始選擇和我們合作。”

TVS繼續(xù)向著低電容小尺寸前進(jìn)

    據(jù)介紹，安森美針對(duì)便攜產(chǎn)品應(yīng)用，按照TVS電容與傳輸速率將產(chǎn)品線劃分為三大塊，其中第一塊包括ESD5Z和ESD9X系列，針對(duì)單向鍵區(qū)、按鈕、旁鍵、電池觸點(diǎn)、充電線路ESD保護(hù)，滿足100W以上大功率應(yīng)用；第二塊高速率ESD保護(hù)既有針對(duì)單向USB1.1、FM天線、SIM卡、相機(jī)應(yīng)用新推出的ESD9C和ESD7C系列，也包括針對(duì)雙向音頻線應(yīng)用的ESD5B和ESD9B系列，其電容在5到40pf之間。

    “TVS面對(duì)的主要挑戰(zhàn)是性能和尺寸。” 麥滿權(quán)表示。據(jù)介紹，安森美正在大力開(kāi)發(fā)的第三塊超高速TVS系列，其電容將小于5pf，據(jù)麥滿權(quán)介紹，目前針對(duì)USB2.0的超高速產(chǎn)品已經(jīng)研發(fā)成功，相信很快便可以提供樣品。

    在封裝尺寸方面，與現(xiàn)有的SOD-723封裝工藝相比，下一代SOD-1123封裝尺寸將大幅減小58%，重量也將減輕20%。SOD-1123現(xiàn)已可以提供機(jī)械樣品，計(jì)劃明年大批量供貨。“超微型封裝技術(shù)已不是問(wèn)題，關(guān)鍵是客戶的生產(chǎn)線工藝也要同步跟上。”麥滿權(quán)說(shuō)。