一文看懂川土微电子隔离器核心技术
一、Pulse-Coding调制解调技术
所谓隔离器，类似于在一颗芯片左右两侧的微距离上实现无线射频收发系统，在这样一个收发系统里面，其实包括发射机和接收机以及隔离介质三部分。
目前主流架构主要包括Pulse调制架构和OOK调制架构。Pulse架构和OOK调制架构的优点是低功耗、低传输延迟、高传输速率，缺点则是在有干扰信号的时候容易丢码或增加码造成传输出错，所以CMTI的能力比较差。
于是市场上就出现了一种需求：既能满足可靠性高，还要达到低功耗。Pulse-Coding调制解调技术就是一种这样的架构。它的原理是采用边沿编码技术，对上升沿和下降沿进行编码，同时在编码结束之后，会进入休眠状态，这样的话就同时克服了抗干扰能力差和功耗低的缺点，同时还集成了一个refresh的技术，确保输入与输出在任何状态下都是一致的。这种架构的CMTI会达到200Kv/uS。
二、增强耐压技术
众所周知，隔离器的耐压主要是由其中间绝缘介质的材料来决定的，而现在主流的绝缘材质有三种：光耦、磁隔、容隔。光耦和磁隔所采用的绝缘介质是聚酰亚胺，容隔的绝缘介质是二氧化硅。
下图的表格可以看到，聚酰亚胺特性大约是300伏每微米，二氧化硅的耐压大约是500伏每微米。同时由于PI也就是聚酰亚胺的制作工艺难度，一般只能做到20um左右，技术较高的话可以做到30um。
二氧化硅的厚度可以达到10~20，乘以2的话能到20~40um，所以容隔的二氧化硅耐压特性是非常好的。
川土微电子的隔离器采用的就是容隔这种架构。容隔还有一个优点，它一般是用两个隔离电容进行串联，耐压就是两个隔离电容耐压之和，可以起到双重保护作用。如果有一个电容出现故障，另外一个电容依旧能作用起到隔离作用。川土微电子为了实现耐压增强的技术，从四方面做了工作：
工艺合作开发：川土微电子与一些工厂进行工艺合作开发，提升产品耐压。
2.版图设计：采用圆形电容，实现更高的耐压。
3.超强解调电路设计
4.封装设计
三、高CMTI技术
所谓CMTI就是共模瞬态抗扰度，它是指在原边和副边两个地之间加入一个快速的扰动，然后看传输信号是否出错。它的关键因素是扰动幅度和斜率，幅度一般为1500v，斜率一般是用千伏每微秒的单位来衡量。川土微电子的CMTI技术包含以下三种：
全差分发射及接收机架构技术：创新的高CMTI接收电路（专利保护）
等效共模输入阻抗控制技术：实现接收电路共模电平在CMTI情形下仍能够正常工作
数字滤波技术：以延迟时间或更低的传输码率兑换更优的CMTI性能
四、低EMI技术
由于越来越多的客户对EMI都非常关注，川土微电子针对EMI也实现了以下技术：
抖频技术：将内部时钟频率进行展频，将频谱能量打散，将能量峰值降低。
晶圆上使用金属屏蔽层：在裸芯的顶层铺满金属，用来屏蔽电磁干扰和电场干扰。
Pulse-Coding技术：只在信号边沿发射编码脉冲，降低发射能量。
高增益RX电路设计：只需较小隔离电容值，便能正常解调工作，减小共模耦合。
容隔架构：通过电场传递信号，相比磁隔通过磁场传递信号，辐射天然较小。
五、全集成隔离DC-DC
全集成隔离DC-DC相当于多合一的高度集成的芯片。如下图所示：
左边是用分离的一种方案，它包括三个部分：隔离电源模组、数字隔离器、数字隔离接口。
这颗集高度集成三合一的产品，能够将左边三者同时集成到一颗芯片里面，可以看到上图右侧，就是这颗芯片的内部结构示意图，芯片内部有平面变压器、隔离器以及接口多颗裸芯合封在一起，将全集成的隔离器芯片的封装尺寸做到业界最小，装在一颗SOW16封装里。同时转化效率达到了53%，这在业界也是非常高的一个指标。
以上，就是川土微电子隔离器的一些核心技术。目前川土微电子的隔离器产品已经广泛应用于工业控制、电源能源、仪器仪表、消费电子、汽车电子等多个领域，未来，川土微电子将持续新品研发，以满足不同客户需求。
编辑：admin 最后修改时间：2023-03-04
