当前通讯！以小见大之数字隔离器技术

当前位置：首页>关注 >

当前通讯！以小见大之数字隔离器技术

2023-05-25 15:27:54 来源：互联网

集成电路自20世纪50年代被发明以来，经历60多年的技术发展，到2021年全球市场规模首次突破5000亿美元（数据来源：IC Insights），带动了一个庞大的产业。一个由科技主导的智能化时代才刚刚开始，因此集成电路产业在未来还将不断扩张，这给软、硬件技术带来的机会都是无穷的。

(资料图片)

而深入到集成电路产品本身，不管是模拟器件还是数字器件，它的技术攻关似乎都遵循一定的底层逻辑。近日，与非网记者有幸与ADI公司院士兼技术副总裁、IEEE会士，同时也是数字隔离技术的开创者陈宝兴博士进行了一次深入的交流，以小见大，我们可以从数字隔离器这个切面一窥集成电路产业在未来可能的技术发展趋势和市场空间。

ADI院士兼技术副总裁陈宝兴

唯有不断创新，才能不惧竞争

一项技术和发明的诞生，通常是为了解决现实世界的某些问题，芯片产品包括数字隔离器也不例外，它为解决电路系统在复杂电压环境下的安全问题而生，是一种保护低压器件和用户免受可能的高电压冲击的，在电气隔离状态下实现信号传输的器件。

而在一项技术或一款芯片产品诞生之后，要解决的就是如何拓展到更多的应用场景中，让它有更广泛的市场空间和竞争力的问题了。基于这一逻辑，如果从应用场景可能的需求出发，对于芯片产品自身的技术创新方向无外乎：更大的工作电压范围，更低的功耗，更长的使用寿命或可靠性/稳定性，以及更高的速率，此外从简化产品和系统设计的复杂性角度就是不断追求更高的集成度。

众多芯片设计企业不满足于最早一代光耦隔离器，不断推出新的容耦式以及磁耦式数字隔离器，就是因为在应用拓展中，光耦隔离器逐渐表现出在功耗、速率、寿命等特性上的劣势，严重限制其在低功耗、高性能、高可靠性场景下的应用。

作为磁耦式数字隔离技术的开创者，ADI专利的iCoupler数字隔离技术自2001年实现第一颗量产芯片以来，已经发展到第三代产品。第一代产品可以视为信号跟电源的隔离，和一些功能集成度上的创新，包括隔离ADC、隔离电源，以及集成了各种通信的芯片产品等；第二代产品通过开关键控（OOK On-Off Keying）技术的创新，帮助数字隔离器实现更低的功耗和更好的鲁棒性；到了第三代，ADI的数字隔离主要针对高压、高速应用在进行技术攻关，目前可实现2.5Gbps的高速率。“因为AI技术可以说已经无处不在，这也让处理的数据量越来越大，而AI对数据处理的速率要求很高，我们现在已经看到包括高分辨率的医疗图像处理的应用场景，事实上2.5Gbps可能还不够，将来市场可能需要5Gbps或者10Gbps的更高速率的数字隔离产品。”

同时，在收购美信之后，ADI的数字隔离技术得以整合磁耦式隔离在低功耗、鲁棒性方面的优势表现，以及原有美信通过容式隔离技术在抖动方面积累的更好经验，已经并将持续推出具有更好鲁棒性、更低功耗以及更佳的抖动表现的数字隔离产品。

此外，芯片产品重要的技术革新也包括工艺材料和制程，就数字隔离器而言，其中隔离材料和介质的制备仍在不断优化，可帮助产品性能的大幅提升，陈宝兴博士提到，“隔离产品工艺设计中包含两个衬底，即编码和解码器，传统工艺通常只在一边做隔离，另一边没有隔离，这样在晶圆制造中两个衬底就需要做不同的设计，是非对称式的。ADI最新一代产品做到编码和解码完全对称，两边都做了隔离材料，制造上更加容易，功能上也有提高，因为隔离材料厚度翻倍，等于隔离电压翻倍了，可以提供更好的鲁棒性，这是目前其他任何隔离产品技术都达不到的。”

对当前主流的磁耦式和容耦式数字隔离技术的差异，陈宝兴博士表示，“我们更倾向于磁耦式数字隔离器技术，因为磁隔离是差分器件，而电容隔离是共模器件。我们知道噪声也是共模信号，所以用差分器件做隔离的效果会更好。当然也可以用两个电容做成差分器件，但效果上还是信号和噪声同时传输，对性能会有一定影响。”

作为磁耦式数字隔离器的发明者，ADI拥有多项核心IP的专利技术，形成了自己的技术护城河，这也是为什么大多数其他数字隔离器厂商通常采用容耦式数字隔离器技术的原因。

谈到当下数字隔离器日益激烈的市场竞争，陈宝兴博士并未表现出太多担心。首先，数字隔离器的市场规模和需求场景还在不断增加，包括新能源、储能、医疗、通信等，以及越来越复杂的系统设计，都对隔离产品提出了更多的需求。同时，数字隔离器还在不断替代传统光耦隔离器的市场进程中。 “竞争并不新鲜，它一直都在，最重要的是要不断创新。包括现在ADI的数字隔离器可以做到2.5Gbps的高速传输，要怎样耦合，实现高速传输，同时又能够抗干扰，这里面就会有一些创新技术。我们一直以来做的是不断发掘新的市场和应用需求，帮助客户解决最棘手的挑战。”陈宝兴如是说。

关键词：