SOI的CAN收發(fā)器實(shí)現(xiàn)EMC優(yōu)化重大突破

1、soi的can收發(fā)器實(shí)現(xiàn)emc優(yōu)化重大突破網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在汽車和工業(yè)應(yīng)用中日益得到廣泛部署，飛利浦采納獨(dú)特的新型絕緣體上硅芯片(soi)技術(shù)推出的控制域網(wǎng)絡(luò)(can)接收器，具有卓越的性能，既可提高牢靠性又能有效地降低系統(tǒng)成本。本文將介紹飛利浦公司的soi技術(shù)及其在實(shí)現(xiàn)canemc優(yōu)化方面的重大突破?；趯?duì)更高平安性,例如防抱死(abs)系統(tǒng)和藹囊；更佳的操作性能，例如引擎控制和自動(dòng)換檔；以及更高的舒服度(如采納自動(dòng)空調(diào)和座椅調(diào)整)需求的增長(zhǎng)，汽車中集成了更多的電子控制器件，而且這一趨勢(shì)愈演愈烈。在各種工業(yè)應(yīng)用中，電子控制的復(fù)雜性也提出了日益嚴(yán)格的要求，這使得emc這種一個(gè)電子設(shè)備的運(yùn)行對(duì)另一個(gè)設(shè)備

2、功能的影響變得至關(guān)重要。圖1：soi晶圓的橫截面。emc 性能欠佳會(huì)導(dǎo)致干擾，嚴(yán)峻的話將影響設(shè)備的正常運(yùn)行。例如，對(duì)汽車而言，假如運(yùn)行開(kāi)窗機(jī)械裝置產(chǎn)生干擾，將會(huì)影響的接收，對(duì)購(gòu)買者而言這無(wú)疑是惱人的質(zhì)量問(wèn)題。而假如開(kāi)窗/關(guān)窗對(duì)平安氣囊系統(tǒng)或 abs 系統(tǒng)有不利影響，絕對(duì)會(huì)被視為一種嚴(yán)峻的平安隱患。因此，時(shí)至今天，諸如屏蔽電纜和附加電抗線圈之類昂貴的庇護(hù)措施仍顯得很有須要。如今，越來(lái)越多的廠商通過(guò)can數(shù)據(jù)將電子控制設(shè)備集成到汽車及其他領(lǐng)域。該總線的emc性能通常由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和傳輸媒介間接口所采納的can收發(fā)器ic打算。現(xiàn)在，采納創(chuàng)新的“a-bcd”soi技術(shù)，飛利浦推出了emc性能得到極大充實(shí)的

3、can收發(fā)器模塊。飛利浦引領(lǐng)soi智能功率bcd技術(shù)潮流，目前在該領(lǐng)域已推出超過(guò)5億個(gè)產(chǎn)品，大多面對(duì)汽車應(yīng)用?！癮-bcd”技術(shù)在一顆芯片上集成了雙極、和高壓dmos晶體管，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜混合信號(hào)設(shè)計(jì)?！皊oi”是“絕緣體上硅芯片”的縮略語(yǔ)，充分表達(dá)了該半導(dǎo)體工藝的獨(dú)特性能：與傳統(tǒng)技術(shù)不同，這種工藝是在硅基板和實(shí)際有效硅層之間放一個(gè)厚度為1微米的氧化物埋層(1所示)，利用氧化物埋層可以徹低隔離芯片上全部的元器件。1 soi保證emc性能的優(yōu)化隔離全部的元器件能極大地降低寄生。因此，與傳統(tǒng)工藝相比，soi技術(shù)可以更簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)芯片設(shè)計(jì)。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)工藝的寄生效應(yīng)只能通過(guò)建模來(lái)預(yù)測(cè)，而且實(shí)現(xiàn)難度大，因

4、而不得不采納耗時(shí)的、反復(fù)的試驗(yàn)工藝。最為重要的是，這是有史以來(lái)的第一次，采納soi工藝，ic設(shè)計(jì)者可以同時(shí)自立地優(yōu)化收發(fā)器的抗干擾性及輻射性能，從而開(kāi)拓了新天地。比較而言，傳統(tǒng)工藝的設(shè)計(jì)限制意味著在輻射優(yōu)化和抗干擾優(yōu)化之間必須要舉行妥協(xié)。而采納soi技術(shù)，這種雙重妥協(xié)就會(huì)成為歷史。圖2：容錯(cuò)低速can收發(fā)器tja1054(soi)和tja1053的輻射對(duì)照。圖2是采納飛利浦soi工藝的tja1054容錯(cuò)can收發(fā)器與采納傳統(tǒng)bcd工藝創(chuàng)造的前代tja1053的輻射對(duì)照。在抗干擾的同時(shí)，輻射平均削減了20 db以上。這在emc性能方面堪稱“石破天驚”的轉(zhuǎn)變，即使在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中也無(wú)需屏蔽電纜，

5、因而有效地節(jié)省了成本。飛利浦通過(guò)其tja1050勝利驗(yàn)證了soi工藝在高速can收發(fā)器中的可用性。與采納傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)的pca82c250產(chǎn)品相比，極大地降低了輻射，甚至可能同時(shí)大幅提高抗干擾性。tja1040、tja1041和tja1041a進(jìn)一步擴(kuò)展了采納soi技術(shù)的高速can系列產(chǎn)品，提供低功率模式和附加特性?；诰W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，soi工藝第一次實(shí)現(xiàn)了避開(kāi)用法至今仍廣泛采納的電抗線圈。這就節(jié)省了元器件成本，簡(jiǎn)化了電路板裝配，并提高了控制電子元器件的機(jī)械負(fù)載能力。2 soi和a-bcd3技術(shù)前景無(wú)限除了卓越的emc性能和簡(jiǎn)便設(shè)計(jì)外，soi工藝還擁有諸多其他的顯著優(yōu)勢(shì)。例如，較之傳統(tǒng)的結(jié)點(diǎn)絕緣工藝，

6、其封裝密度可降低20%到30%，因而縮小了芯片的表面積。此外，掩膜數(shù)量的削減能簡(jiǎn)化工藝，縮短上市時(shí)光，降低成本。此外，soi工藝能提供固有的、強(qiáng)勁的抗脈沖性能，而且rds(on) 值可降低20%左右，因此能將功率元器件和小信號(hào)模擬及密集的cmos有源器件挺直集成在單個(gè)硅芯片上。最后，隔離氧化物埋層能削減泄漏，可在高于150°c的溫度下工作。在某種意義上，soi工藝是集成總線收發(fā)器、電源和規(guī)律的抱負(fù)挑選，這種技術(shù)將日益得到廣泛部署，例如在汽車的局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(lin)子總線的從動(dòng)節(jié)點(diǎn)以及故障平安系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片等領(lǐng)域。為了支持下一代soc應(yīng)用，飛利浦目前正在力推其第三代a-bcd3 soi技

7、術(shù)。這種通用0.6微米soi bcd技術(shù)包含單個(gè)多晶硅柵層及3個(gè)金屬層，具有120v電壓處理能力，徹低適用于下一代42v電池供電系統(tǒng)。器件被做在位于一個(gè)1微米氧化物埋層上的厚度為1.5微米的硅器件層上，其間用氧化物和多晶硅填充的溝道隔離。與結(jié)點(diǎn)絕緣工藝相比，在全部器件間都舉行小溝道隔離能將小信號(hào)的面積縮小50%。a-bcd3工藝包含諸多有源/無(wú)源器件，包括：5v cmos、同類產(chǎn)品中rds(on) 值最佳的12到120v dmos器件(4所示)、18v npn和pnp雙極晶體管、60v結(jié)點(diǎn)fet晶體管、9v齊納管以及各種晶體管和低/高壓。此外，還包括ram和rom存儲(chǔ)器、用于舉行修改和識(shí)別的非

8、易失性eeprom存儲(chǔ)器及中型程序存儲(chǔ)器。該工藝有兩種金屬化辦法可供挑選，其一是采納一個(gè)能實(shí)現(xiàn)密集數(shù)字cmos(每平方微米4500柵)的第三金屬層，其二是采納3 微米厚的第三金屬層，用于將金屬對(duì)功率器件總的影響降至最小，實(shí)現(xiàn)高電流功率布線。合適的器件設(shè)計(jì)的確能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)在有源器件上的布線，顯著減少布線費(fèi)用。soi技術(shù)及金屬層下面的鈦氮化合物隔離層能夠支持溫度高達(dá)200°c的汽車應(yīng)用。飛利浦半導(dǎo)體正在推出的lin i/o從動(dòng)器件uja1023就具備了基于a-bcd3技術(shù)的soc性能。這是一個(gè)自主的lin從動(dòng)系統(tǒng)，無(wú)需添加微控制器或軟件。它集成了一個(gè)lin 2.0收發(fā)器、8個(gè)自立的可配置

9、i/o引腳以及集成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并可通過(guò)lin總線舉行編程。因?yàn)椴杉{了a-bcd3技術(shù)，lin i/o從動(dòng)裝置可挺直由電源供電。a-bcd3技術(shù)發(fā)揮關(guān)鍵作用的另一領(lǐng)域是故障平安系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片(sbc)系列產(chǎn)品uja106x。該系列將lin、高速can及容錯(cuò)can等各種物理層與電壓調(diào)整監(jiān)視器、片上及spi接口集成在一起?；诿芗瘮?shù)字功能，狀態(tài)機(jī)可與每個(gè)故障平安sbc集成在一起，以設(shè)計(jì)出真正的故障平安系統(tǒng)。故障平安性能意味著一旦電子控制單元(ecu)發(fā)生故障，故障平安sbc會(huì)將ecu置于最低功耗模式，以防止耗盡電池電量。此外，產(chǎn)生故障的ecu將不再與總線舉行通信，以保證總線和其他ecu的通信繼續(xù)舉行

10、。a-bcd3這種下一代soi能將系統(tǒng)功能集成到一顆牢靠的單片電路芯片中。3 結(jié)論飛利浦半導(dǎo)體的soi技術(shù)已被證明是用于汽車車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器的抱負(fù)技術(shù)。高壓元器件和低泄漏電流相結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)具有卓越emc性能的耐用設(shè)計(jì)。正是這些高壓元器件使得設(shè)計(jì)出的收發(fā)器既能用12v電池驅(qū)動(dòng)，也能在24v及42v電壓下運(yùn)作。因此，模塊的設(shè)計(jì)適用于卡車和客車，而42v電壓驅(qū)動(dòng)被期望用于諸如電子控制懸架等高功耗應(yīng)用。a-bcd技術(shù)除具有卓越的模擬性能外，還具有密集數(shù)字工藝功能，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字功能的高度集成。模擬和數(shù)字功能的結(jié)合為將來(lái)提供了新的可能。euc設(shè)計(jì)的進(jìn)一步集成可以節(jié)約空間并降低系統(tǒng)成本。此外，收發(fā)器、電壓調(diào)整器、監(jiān)視器、振蕩器及spi接口等通用ecu功能的巧妙集成能創(chuàng)建越發(fā)牢靠且故障平安的車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)。隨著將來(lái)汽車車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的不斷增強(qiáng)，這一功能變得日益重要。由于一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障就會(huì)妨礙總線通信，而且停車時(shí)電池電量也會(huì)很快耗完