《应用于满足移动互联需求的高速低残压保护芯片的技术攻关及产业》

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一、项目需求背景和技术难题挑战:

移动互联网和物联网迅猛发展,预计到2020年,相关的集成电路市场规模有望达到5600亿元,其终端设备保护面临越来越苛刻的要求和技术性挑战:(1)终端设备的工作电压越来越低,要求保护器件具有更低的钳位电压;(2)终端设备集成度越来越高,要求保护芯片具有更高的集成度;(3)高速传输端口不仅需要泄放正向浪涌还需要泄放反向浪涌,要求设计双向保护器件;(4)移动设备小型化和便携化的发展趋势要求保护器件尺寸更小、性能更高,需要创新型的版图设计来缩小芯片面积。上海长园维安微电子是一支具有创新精神的团队,拥有工艺开发、器件仿真、版图设计的专业人才,通过采取创造性的技术来攻克这些难题。

二、技术创新内容:

(1)采用新颖的降低通道阻抗技术解决器件钳位电压问题;创新点:通过增加高浓工艺层次,形成低阻通道,降低钳位电压,产品经上海权威机构查新,结论为具有创新性,达到国际先进水平。

创新效果:产品具有低导通电阻,相比传统器件降低25%,如IPP为26A时,残压从21V下降至16V。

(2)采用低压片式集成技术实现多路保护;创新点:采用纵向结构,利用埋层和衬底形成TVS,利用高阻外延形成降容管,采用深槽隔离技术形成有效隔断。

创新效果:实现IPP为25A、电容2.5pF的阵列器件时,面积缩小20%,成本下降20%,有效保护电源和多路IO端口。

(3)采用可控硅泄放电流技术,开发具有低电容特性的双向保护器件;创新点:通过引入CMOS工艺中寄生的可控硅结构,使器件在受到ESD和浪涌冲击时在IO-GND之间形成电流通路,迅速释放电流。

创新效果:电容可低至为1.5pF,SOD323封装IPP能力达20A,比传统器件能力提升32%,解决了抗正、负向浪涌的问题。

(4)采用创新版图设计更高性能的产品创新点:精确设计开关管和TVS面积,合理设计版图结构,优化插指形状和间距,使各方向受电应力均匀,提高器件浪涌能力。

创新效果:产品具有大浪涌和低电容特性,满足各类应用要求,参数为1pF/10A的产品,通过插指版图设计,性能可提升50%。

三、应用推广情况:

公司致力于开发自主知识产权的高性能新型半导体器件,成功研制出应用于移动互联设备的高速低残压系列产品及解决方案,申请专利9项,其中授权4项发明专利、4项实用新型专利和4项集成电路布图登记,该项目2015年6月被认定为上海市高新技术成果转化项目,并形成产业规模,主要应用于移动互联设备的充电端口、RF天线端口、SIM卡数据端口等关键端口,具有超大功率、超低残压、超低电容和高集成度等优点,已经给三星、中兴通讯、海康威视等一线客户量产供货。从2014年至今出货超过10亿只,新增产值1.21亿元,打破了ST、Semtech等欧美公司技术垄断,推动国内半导体保护器件产业的技术发展,提升了上海市产业聚集能力。

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