為應(yīng)對(duì)未來(lái)的汽車連接和電氣化需求，我們需要高速度、高帶寬的汽車以太網(wǎng)。行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者依托開放技術(shù)聯(lián)盟SIG積極合作，促進(jìn)以太網(wǎng)在汽車領(lǐng)域的普及應(yīng)用。但在更高級(jí)的電氣設(shè)計(jì)中，分立ESD保護(hù)器件變得越來(lái)越重要。

Nexperia率先推出完全符合10BASE-T1s和100/1000BASE-T1開放技術(shù)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)ESD保護(hù)器件，改進(jìn)的0.4 pF(最大值)二極管電容可確保出色的信號(hào)完整性。此外，Nexperia還超越了這一標(biāo)準(zhǔn)，推出了千兆級(jí)以太網(wǎng)和高速優(yōu)化型FC-LGA封裝。

主要特性

完全符合10BASE-T1s和100/1000BASE-T1開放技術(shù)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)

< 0.4 pF的低電容

提供高達(dá)30 kV的ESD保護(hù)(IEC 61000-4-2，接觸式)

ESD穩(wěn)健性：1000次放電，15 kV

高觸發(fā)電壓：Vt1 = 100 V(最小值)

多種可供選擇的封裝

符合AEC-Q101認(rèn)證/汽車級(jí)

關(guān)鍵應(yīng)用

車載網(wǎng)絡(luò)的ESD保護(hù)

汽車環(huán)境

開放技術(shù)聯(lián)盟10BASE-T1s和100/1000BASE-T1以太網(wǎng)

可用封裝選項(xiàng)：

汽車以太網(wǎng)產(chǎn)品組合

*粗體類型表示新產(chǎn)品

開放技術(shù)聯(lián)盟和ESD保護(hù)方案

開放技術(shù)聯(lián)盟(單對(duì)以太網(wǎng)絡(luò))特別興趣小組(SIG)是一個(gè)非營(yíng)利性聯(lián)盟，主要由汽車行業(yè)和技術(shù)供應(yīng)商組成，他們共同倡導(dǎo)將基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)作為汽車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)廣泛采用。該組織的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的IEEE 10BASE-T1s/100BASE-T1和1000BASE-T1物理層規(guī)范的部署，并制定一些補(bǔ)充協(xié)議規(guī)范以實(shí)現(xiàn)彼此間的互通互融。

圖1：ESD抑制器件在100/1000BASE-T1 MDI接口內(nèi)部的放置方式，開放技術(shù)聯(lián)盟SIG(2020)，功率放大器應(yīng)用中的SPDT以及10 Base T1sTC14實(shí)施規(guī)范(2023)

分立式ESD保護(hù)器件在確保系統(tǒng)的高水平穩(wěn)健性以及滿足特定要求方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在以前的汽車以太網(wǎng)系統(tǒng)中，PHY供應(yīng)商建議根據(jù)需要在共模扼流圈(CMC)和PHY之間放置分立式ESD保護(hù)器件。

如果沒有ESD保護(hù)器件，或者如果該器件位于更靠近PHY的位置，則ESD釋放的能量將通CM終端、DC模塊和CMC。如果ESD保護(hù)器件放置在連接器之后，就不僅能保護(hù)PHY，還將保護(hù)CMC和其他無(wú)源器件。在此位置，ESD脈沖的能量可以立即導(dǎo)向地面。開放技術(shù)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)建議直接在連接器上安裝ESD保護(hù)器件。但這種拓?fù)涓男枰耆煌腅SD保護(hù)。

根據(jù)開放技術(shù)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在連接器上直接安裝ESD保護(hù)器件需要高觸發(fā)電壓(Vt >100 V)。由于10BASE-T1s和100/1000BASE-T1網(wǎng)絡(luò)使用非屏蔽雙絞線，高觸發(fā)電壓還應(yīng)考慮額外的耦合電壓。

千兆級(jí)以太網(wǎng)

除了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開放技術(shù)聯(lián)盟以太網(wǎng)10、100和1000BASE-T1之外，行業(yè)還在進(jìn)一步努力為汽車應(yīng)用提供更豐富的連接性和更高的數(shù)據(jù)帶寬。千兆級(jí)以太網(wǎng)是指旨在支持2.5、5和10 Gbps等更高數(shù)據(jù)速率的解決方案。在汽車應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛采用，旨在滿足數(shù)據(jù)密集型需求。為確保以太網(wǎng)PHY的可靠性和性能，建議使用ESD保護(hù)器件，以防止所使用的電氣元件(包括PHY以及共模扼流圈、電阻和電容器等無(wú)源組件)受到任何損壞。

千兆級(jí)以太網(wǎng)示意圖

方案1：在直流電容前面

方案2：在直流電容后面

圖3：用于千兆級(jí)以太網(wǎng)和高速視頻鏈路的ESD保護(hù)器件放置選項(xiàng)

千兆級(jí)以太網(wǎng)和高速視頻鏈路的典型框圖如上圖所示。放置ESD保護(hù)器件有兩種可能的方案，即直接放置在連接器一側(cè)或更靠近直流電容后面的PHY。

如果將ESD保護(hù)器件直接放置在連接器上，則需要更高的VRWM才能承受電池短路的情況。但是，如果ESD保護(hù)器件放置在直流電容后面更靠近PHY的位置，則VRWM需要設(shè)置得更低，并且必須與PHY內(nèi)部ESD保護(hù)電路的擊穿行為相匹配。使ESD保護(hù)與PHY內(nèi)部ESD保護(hù)相匹配，可以及時(shí)觸發(fā)外部ESD保護(hù)器件，從而吸收ESD脈沖的能量，阻止其進(jìn)入PHY并造成損壞。

在保護(hù)配置方面，Nexperia提供了廣泛的產(chǎn)品組合。所有器件都具有非常低的電容、出色的信號(hào)完整性性能和較高的ESD穩(wěn)健性，可確保受保護(hù)電路平穩(wěn)運(yùn)行，同時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的ESD保護(hù)。

用于ESD1的Nexperia產(chǎn)品選項(xiàng)

粗體類型代表新產(chǎn)品，紅色粗體類型代表正在開發(fā)的產(chǎn)品。

* 采用2引腳和3引腳FC-LGA 1.0x0.6mm尺寸封裝? DFN1006L-2、DFN1006LD-2、DFN1006L-3和DFN1006LD-3

用于ESD2的Nexperia產(chǎn)品選項(xiàng)

粗體類型代表新產(chǎn)品，紅色粗體類型代表正在開發(fā)的產(chǎn)品。

* 采用2引腳和3引腳FC-LGA 1.0x0.6mm尺寸封裝? DFN1006L-2、DFN1006LD-2、DFN1006L-3和DFN1006LD-3

倒裝芯片LGA封裝

為了滿足對(duì)高數(shù)據(jù)速率的信號(hào)完整性需求，Nexperia推出了倒裝芯片LGA封裝。與傳統(tǒng)的引線框架封裝不同，倒裝芯片LGA通過(guò)消除鍵合線和銅引線框架，最大限度地減少寄生元件。這一設(shè)計(jì)帶來(lái)了卓越的性能和良好的信號(hào)完整性，同時(shí)滿足汽車行業(yè)的質(zhì)量和可靠性標(biāo)準(zhǔn)。包括支持AOI功能的側(cè)邊可濕焊盤選項(xiàng)。

這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)包括顯著的性能提升。例如，2引腳DFN1006LD-2 FC-LGA封裝可將帶寬提高約5 GHz，而3引腳DFN1006LD-3封裝與傳統(tǒng)的2引腳DFN1006BD-2封裝相比，可將帶寬提高高達(dá)6 GHz。正是倒裝芯片LGA封裝中寄生元件的大幅縮小帶來(lái)了這些性能增強(qiáng)。

主要特性和優(yōu)勢(shì)

超低電容：Cd <0.25 pF

深度回彈結(jié)合低至0.35 Ω的動(dòng)態(tài)電阻

ESD保護(hù)穩(wěn)健性高達(dá)15 kV (IEC61000-4-2)

非常優(yōu)秀的RF、信號(hào)完整性和鉗位性能，針對(duì)高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了優(yōu)化

符合AEC-Q101/車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)用

汽車千兆級(jí)以太網(wǎng)

汽車信息娛樂(lè)系統(tǒng)：A/V監(jiān)視器、顯示器、攝像頭

高速網(wǎng)絡(luò)：USB 3.2、HDMI 2.0

低電壓差分信號(hào)(LVDS)汽車

倒裝芯片LGA封裝比較

圖2：封裝性能比較：倒裝芯片LGA與相同尺寸的傳統(tǒng)引線框架封裝的比較。

Nexperia (安世半導(dǎo)體)

Nexperia(安世半導(dǎo)體)總部位于荷蘭，是一家在歐洲擁有豐富悠久發(fā)展歷史的全球性半導(dǎo)體公司，目前在歐洲、亞洲和美國(guó)共有14,000多名員工。作為基礎(chǔ)半導(dǎo)體器件開發(fā)和生產(chǎn)的領(lǐng)跑者，Nexperia(安世半導(dǎo)體)的器件被廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)、移動(dòng)和消費(fèi)等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，幾乎為世界上所有電子設(shè)計(jì)的基本功能提供支持。

Nexperia(安世半導(dǎo)體)為全球客戶提供服務(wù)，每年的產(chǎn)品出貨量超過(guò)1,000億件。這些產(chǎn)品在效率(如工藝、尺寸、功率及性能)方面成為行業(yè)基準(zhǔn)，獲得廣泛認(rèn)可。Nexperia(安世半導(dǎo)體)擁有豐富的IP產(chǎn)品組合和持續(xù)擴(kuò)充的產(chǎn)品范圍，并獲得了IATF 16949、ISO 9001、ISO 14001和ISO 45001標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，充分體現(xiàn)了公司對(duì)于創(chuàng)新、高效、可持續(xù)發(fā)展和滿足行業(yè)嚴(yán)苛要求的堅(jiān)定承諾。

Nexperia：效率致勝。