Amazingic晶焱科技提供高分辨率面板MIPI C-PHY的ESD防護(hù)方案應(yīng)用由技術(shù)選型方案代理商KOYUELEC光與電子，TEL:0755-82574660，82542001提供技術(shù)選型方案應(yīng)用。

平板電腦顯示面板的設(shè)計(jì)趨勢 --- 追求高分辨率與高幀率

隨著近年信息科技的蓬勃發(fā)展，平板計(jì)算機(jī)對(duì)于消費(fèi)者的定位已漸漸從「屏幕較大的手機(jī)」轉(zhuǎn)變?yōu)椤副阌跀y帶的計(jì)算機(jī)」，并且除了娛樂用途之外，也有許多用戶將平板電腦視為可提升工作效能的辦公工具，也因此對(duì)于平板電腦的規(guī)格要求也越來越高。而其中由于繪圖及影片制作與觀看的便捷性，是否附帶高分辨率高幀率的顯示面板已成為消費(fèi)者選擇平板電腦時(shí)的重要指標(biāo)，也因此連帶影響各面板設(shè)計(jì)者需要針對(duì)面板的分辨率規(guī)格進(jìn)行優(yōu)化。

AR, VR 顯示面板的規(guī)格需求

AR與VR設(shè)備做為實(shí)現(xiàn)元宇宙構(gòu)想的重要硬件配備，雖然其面板模塊的尺寸較為窄小，不過因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用上距離使用者的眼球相當(dāng)接近，使用者可以有感的分辨出顯示分辨率的高低，為提供使用者更真實(shí)的體驗(yàn)環(huán)境，即便在相當(dāng)小的面板模塊中都必須設(shè)計(jì)相當(dāng)高的分辨率，在僅有2吋大小的面板中達(dá)到2K甚至更高的分辨率規(guī)格已相當(dāng)常見。

MIPI C-PHY --- 嶄新并支持高分辨率的Display傳輸接口

而平板電腦與AR, VR設(shè)備所使用的面板在影像傳輸接口上仍以MIPI聯(lián)盟所訂定的物理層MIPI DSI (Display Serial Interface)為主流。在MIPI DSI規(guī)格推出后，MIPI D-PHY相較于傳統(tǒng)LVDS具備了更高的數(shù)據(jù)傳輸量以及更少的配線數(shù)優(yōu)勢，受惠于這兩項(xiàng)重點(diǎn)規(guī)格優(yōu)勢的MIPI D-PHY很快地取代了傳統(tǒng)LVDS，成為小尺寸面板驅(qū)動(dòng)最主要的通訊接口

而隨著上述中所提，因近年來平板電腦與AR, VR裝置對(duì)于分辨率規(guī)格的日益提升，MIPI D-PHY的最大數(shù)據(jù)傳輸量亦漸漸不敷使用，也因此MIPI聯(lián)盟提出了更新的MIPI DSI物理層C-PHY以提供更高的傳輸速率協(xié)議，以提供高階顯示面板更優(yōu)化的傳輸接口以實(shí)現(xiàn)高分辨率與高幀率的規(guī)格。

不同于以往傳動(dòng)高速差分對(duì)的傳輸架構(gòu)，MIPI C-PHY采用特殊的3 phase encoding技術(shù)并將時(shí)序控制整合進(jìn)High-speed Data Line中，有別于MIPI D-PHY 8條高速差分對(duì)與2條時(shí)序控制訊號(hào)的配置，MIPI C-PHY以3條線為一對(duì)，總共3對(duì)9條傳輸線的方式實(shí)現(xiàn)了物理層的硬件架構(gòu)。在相較MIPI D-PHY少了一條傳輸線的條件下提高了可支持的最高傳輸速度至17.1Gbps，圖1可參考MIPI D-PHY與C-PHY硬件規(guī)格的比較。

圖1. MIPI D-PHY與MIPI C-PHY的規(guī)格比較

面板模塊于ESD測試驗(yàn)證上的挑戰(zhàn)

因面板模塊于產(chǎn)線功能驗(yàn)證及組裝時(shí)皆會(huì)遭遇相當(dāng)頻繁的線材插拔，也因此會(huì)暴露于較高的ESD破壞風(fēng)險(xiǎn)之中，促使各面板設(shè)計(jì)廠商在設(shè)計(jì)時(shí)往往會(huì)以嚴(yán)苛的ESD測試方式來確保其ESD的耐受能力足夠強(qiáng)。靜電測試上除了針對(duì)面板背部鐵殼所進(jìn)行的Contact與Air discharge之外，有些品牌廠商亦會(huì)要求針對(duì)FPC connector的各個(gè)信號(hào)及Power線施加Direct Pin Injection的測試，以確保在線材插拔時(shí)遭遇Cable Discharge Event的狀況下仍不致?lián)p毀。

面板模塊于ESD Direct Pin Injection測試時(shí)，若未做好足夠的ESD防護(hù)對(duì)策，時(shí)常會(huì)致使面板損壞而出現(xiàn)無法恢復(fù)的黑屏異常。然而，ESD導(dǎo)致面板異常的塬因不一定都來自于面板驅(qū)動(dòng)IC的損毀，更多的時(shí)候是因?yàn)檫B接FPC與驅(qū)動(dòng)IC之間的異方性導(dǎo)電膜(ACF)遭到擊穿，導(dǎo)致面板驅(qū)動(dòng)訊號(hào)無法正常傳至驅(qū)動(dòng)IC，雖然這種失效模式可以通過雷射Re-bonding來修復(fù)，但是如何避免ACF與Display Driver IC再遭受ESD能量損毀，仍然是面板設(shè)計(jì)工程師需要嚴(yán)肅面對(duì)的課題。

Amazing Optimized ESD Protection Solution for MIPI C-PHY --- AZ1253-03F.

為確保提供面板ACF與Display Driver IC良好的ESD保護(hù)方案，晶焱科技針對(duì)MIPI C-PHY 3-phase symbol encoding的特殊應(yīng)用設(shè)計(jì)開發(fā)出業(yè)界第一個(gè)3通道TVS solution --- AZ1253-03F，規(guī)格簡介如下:

Package: DFN2010P5E (3 channels)

Directivity: Uni-Direction

Reverse Stand-off Voltage: 3.3V

Capacitance: 0.5pF

ESD Clamping Voltage @8kV: 8.5V

IEC61000-4-2 System ESD: 25kV (Contact), 27kV (Air)

Surge Ipp (8/20μs): 8A

由于目前主流的多通道TVS Solution皆是為了differential pair而設(shè)計(jì)偶數(shù)pair，因此無法適用于MIPI C-PHY的應(yīng)用上，也導(dǎo)致設(shè)計(jì)工程師在挑選MIPI C-PHY的ESD保護(hù)方案時(shí)被迫只能選擇單信道的保護(hù)元件。而AZ1253-03F采用叁通道的特殊設(shè)計(jì)，并且為匹配MIPI C-PHY的Connector pin define而采用Center GND pin的架構(gòu)，可以確保PCB Layout時(shí)能以順直線(Feed through)的方式來提供更簡化的布線設(shè)計(jì)。AZ1253-03F于MIPI C-PHY的Layout布線可以參考下圖2。

圖2. AZ1253-03F于MIPI C-PHY的布線設(shè)計(jì)參考

為了同時(shí)考慮到MIPI C-PHY高速訊號(hào)的訊號(hào)完整度，以及面板于產(chǎn)線偶發(fā)的EOS失效問題，AZ1253-03F在規(guī)格設(shè)計(jì)上僅有0.5pF的雜散電容，并且確保了Surge Robustness Ipp (8/20μs)高達(dá)8A以降低產(chǎn)線EOS的不良率。并且為了通過面板嚴(yán)苛的Direct Pin Injection，AZ1253-03F的ESD Clamping Voltage僅有8.5V @8kV，以確保ACF以及Display Driver IC于ESD沖擊時(shí)仍能受到良好的保護(hù)，AZ1253-03F的ESD Clamping Voltage請(qǐng)參考下圖3。

圖3. AZ1253-03F TLP特性曲線

由于消費(fèi)者對(duì)于平板電腦以及AR, VR裝置追求更高分辨率及高幀率的需求，也推動(dòng)了面板模塊設(shè)計(jì)廠商必須將驅(qū)動(dòng)接口由MIPI D-PHY轉(zhuǎn)變成傳輸速度更高的MIPI C-PHY。藉由AZ1253-03F針對(duì)MIPI C-PHY所需之各項(xiàng)規(guī)格量身訂作的特殊設(shè)計(jì)，能提供市場上越來越多高分辨率面板更強(qiáng)的系統(tǒng)級(jí)ESD耐受能力，以及避免遭受EOS破壞而導(dǎo)致的不良返修，并同時(shí)能簡化MIPI C-PHY的硬件布線設(shè)計(jì)，藉此解決面板設(shè)計(jì)工程師們于設(shè)計(jì)時(shí)可能遇到的兩難處境，加快產(chǎn)品導(dǎo)入市場的時(shí)程。

審核編輯：湯梓紅