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晶焱科技同時推出HDMI 1.4連接埠的靜電放電防護解決方案及內建靜電防護功能的HDMI SWITCH2012/04/26

晶焱科技 設計研發部 姜信欽副總

2009年對晶焱科技可以說展現研發實力的一年,不僅領先全球推出了USB3.0 專用的靜電保護IC (也稱為TVS,Transient Voltage Suppressor),還推出HDMI-1.3將TVS整合在同一顆chip的SWITCH IC,成為保護IC業界的技術領導廠商,也順利推入歐美市場。2010年晶焱科技將再一次展現研發實力,將推出HDMI-1.4專用的TVS solution,以及HDMI-1.4將TVS整合在同一顆chip的SWITCH IC之系列產品。展現出深耕高畫質(High Definition)影音訊號保護IC的決心。
 
HDMI 在影音產品上廣泛受到歡迎,尤其是高畫質電視市場大開,使HDMI的應用更為廣泛。晶焱科技研發協理姜信欽博士也是前任中華民國靜電放電防護工程學會理事長,對於電子產品的靜電保護有非常深入的研究,在他的帶領下,晶焱科技推出了負載電容最低但保護能力最強的HDMI靜電保護IC,這些產品不僅提供達到系統級8KV靜電保護能力,也不會影響HDMI高達3Gbps速度的影音訊號。
 
隨著高速影音數位介面HDMI埠的日益普及以及使用者熱插拔HDMI連接線的次數增加,使得HDMI埠遭受到ESD靜電放電損傷的機會大幅提升,所以應用在HDMI埠的ESD保護元件在目前已經是標準配備。為了達到HDMI高速傳輸的要求,HDMI接收發IC都是使用最先進的製程來設計與製造,IC中的元件也就相對地脆弱,非常容易遭受ESD靜電放電的損傷。因此,HDMI埠對於ESD保護元件的規格要求將非常高。目前HDMI已經推出1.4版的規格,其朝著3D應用及4k x 2k 高解析度支援,與HDM1 1.3規格相比,更高傳輸速度的訊號對於ESD保護元件所造成的電容性負載將更為嚴苛。另HDMI 1.4規格中還追加乙太網路傳輸通道(HDMI Ethernet Channel)及音訊回授通道(Audio Return Channel)支援,此使用之腳位也需要ESD保護元件作防護。
 
要用在HDMI 1.4連接埠的ESD防護元件必須同時符合三項要求:第一、ESD防護元件接腳本身的寄生電容必須要小,為不影響到HDMI 1.4的3Gbps傳輸速率,其寄生電容必須小於0.5pF;第二、ESD防護元件本身對ESD事件的耐受能力必須要高,最少要能承受IEC 61000-4-2接觸模式8KV的ESD轟擊;第三、也是最重要的,ESD防護元件在ESD事件發生期間所提供的箝制電壓必須要夠低,不能造成傳輸資料的損壞。以上三項要求缺一不可,只要缺一,HDMI 1.4連接埠就無法被完善的保護。然而要同時符合以上三項要求的ESD防護元件,其本身的設計難度就相當高。
 
晶焱科技擁有先進的ESD防護設計技術,特別針對HDMI 1.4規格連接埠,提供具高效能ESD防護能力及高整合度之ESD保護元件。對於高速的TMDS腳位,使用兩顆AZ1045-04F作ESD防護,而對於HDMI1.4規格之乙太網路連接腳位及其他低速的腳位,使用一顆AZC199-06S作ESD防護。圖一所示即為晶焱科技所推出的HDMI 1.4專用的TVS solution。其中AZ1045-04F接腳本身的寄生電容只有0.5pF,滿足HDMI 1.4規格的要求,不會影響到訊號完整性。圖二所示即為裝有AZ1045-04F ESD防護元件的HDMI連接埠仍能通過HDMI1.4規格的Eye Diagram測試。


圖一、晶焱科技所推出的HDMI 1.4專用的TVS solution。

圖二、裝有AZ1045-04F ESD防護元件的HDMI連接埠, 能通過HDMI1.4規格的Eye Diagram測試。

 
在ESD防護能力上,AZ1045-04F接腳可以承受接觸模式10kV的ESD轟擊,而AZC199-06S可以承受接觸模式15kV的ESD轟擊,不會有任何損壞發生,可滿足消費性電子產品標準(IEC 61000-4-2 第4級)的要求。此外,以相同寄生電容來評比,AZ1045-04F及AZC199-06S擁有最低的ESD箝制電壓,可以有效防止資料傳輸時被ESD事件所干擾,如此擁有HDMI1.4規格連接埠的電子系統才會有機會通過Class-A的IEC 61000-4-2系統級靜電放電防護測試。使用傳輸線脈波系統(Transmission Line Pulsing System, TLP)所量到的AZ1045-04F及AZC199-06S的ESD箝制電壓,在IEC 61000-4-2接觸模式6KV的ESD轟擊下(TLP電流等效約為17A)箝制電壓都小於12V,如圖三所示。
 

 
 
圖三(a)、AZ1045-04F的ESD箝制電壓
圖三(b)、AZC199-06S的ESD箝制電壓

 
因此,使用兩顆AZ1045-04F加上一顆AZC199-04S ESD防護元件就可以針對HDMI 1.4規格的連接埠提供完整的ESD防護。
 
除了靜電保護IC,晶焱科技也推出HDMI SWITCH。HDMI 交換器一般使用於電視機或機上盒內,以提供更多的HDMI連接其他的影音家電。目前晶焱科技提供的產品有4-1、3-1、2-1交換器以及REPEATER。晶焱科技的HDMI SWITCH產品都具有優越的訊號傳遞功能可以達到2.5Gbps訊號速度完全符合HDMI規格需求。除了提供HDMI 訊號交換通道外,產品也都內建靜電保護功能,強度達到系統級8KV (依IEC61000-4-2規範測試)的靜電保護能力,是目前業界內建最高靜電防護規格。
 
負責HDMI SWITCH產品開發的鄭俊一博士總特別強調晶焱科技的HDMI SWITCH產品已經通過HDMI 相容性測試,完全符合HDMI規格的要求。內建了高規格的靜電保護能力,不需要再外加靜電保護元件,可以幫客戶節省元件和PCB的成本,也降低電視機主板設計的複雜度,是目前市場上的最佳選擇。
 
 
由於HDMI標準要求每一個HDMI都要有一個非揮發性記憶體作為EDID (Extended Display Identification Data)以記錄該阜的特性。晶焱科技更進一步將EDID內建於HDMI SWITCH產品內。使的原本相當複雜的電路板設計便的相當簡潔。以單晶片AZHW371D產品來說,內建了相當於一顆交換晶片、3顆TVS靜電保護晶片和3顆EEPROM晶片,大幅降低了系統設計的複雜度。由於這個解決方案相當受到客戶歡迎,將會成為2010年市場的新主流。
 
2010年晶焱科技非常看好HDMI 1.4在網路TV、IPTV與互動TV的市場上將會廣受青睞,已經準備好一系列的產品要提供給HDMI 1.4的客戶使用。HDMI 1.4的靜電保護系列產品提供了簡單而低成本得TVS晶片,讓高速訊號的靜電保護可以輕易解決。而HDMI SWITCH系列產品則整合了最多的周邊功能,將靜電保護與EDID記憶體整合成單晶片,使得電視系統的設計更簡易。這兩個系列的產品也必將隨HDMI市場起飛被廣泛應用在IT與家電產品上。
 

圖四 HDMI SWITCH內建了高規格的靜電保護能力
 
 
 

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