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

平板電腦顯示面板的設計趨勢 --- 追求高分辨率與高幀率

隨著近年信息科技的蓬勃發(fā)展，平板計算機對于消費者的定位已漸漸從「屏幕較大的手機」轉變?yōu)椤副阌跀y帶的計算機」，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者選擇平板電腦時的重要指標，也因此連帶影響各面板設計者需要針對面板的分辨率規(guī)格進行優(yōu)化。

AR, VR 顯示面板的規(guī)格需求

AR與VR設備做為實現元宇宙構想的重要硬件配備，雖然其面板模塊的尺寸較為窄小，不過因為在實際應用上距離使用者的眼球相當接近，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的體驗環(huán)境，即便在相當小的面板模塊中都必須設計相當高的分辨率，在僅有2吋大小的面板中達到2K甚至更高的分辨率規(guī)格已相當常見。

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設備所使用的面板在影像傳輸接口上仍以MIPI聯盟所訂定的物理層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LVDS具備了更高的數據傳輸量以及更少的配線數優(yōu)勢，受惠于這兩項重點規(guī)格優(yōu)勢的MIPI D-PHY很快地取代了傳統LVDS，成為小尺寸面板驅動最主要的通訊接口

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

不同于以往傳動高速差分對的傳輸架構，MIPI C-PHY采用特殊的3 phase encoding技術并將時序控制整合進High-speed Data Line中，有別于MIPI D-PHY 8條高速差分對與2條時序控制訊號的配置，MIPI C-PHY以3條線為一對，總共3對9條傳輸線的方式實現了物理層的硬件架構。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測試驗證上的挑戰(zhàn)

因面板模塊于產線功能驗證及組裝時皆會遭遇相當頻繁的線材插拔，也因此會暴露于較高的ESD破壞風險之中，促使各面板設計廠商在設計時往往會以嚴苛的ESD測試方式來確保其ESD的耐受能力足夠強。靜電測試上除了針對面板背部鐵殼所進行的Contact與Air discharge之外，有些品牌廠商亦會要求針對FPC connector的各個信號及Power線施加Direct Pin Injection的測試，以確保在線材插拔時遭遇Cable Discharge Event的狀況下仍不致損毀。

面板模塊于ESD Direct Pin Injection測試時，若未做好足夠的ESD防護對策，時常會致使面板損壞而出現無法恢復的黑屏異常。然而，ESD導致面板異常的塬因不一定都來自于面板驅動IC的損毀，更多的時候是因為連接FPC與驅動IC之間的異方性導電膜(ACF)遭到擊穿，導致面板驅動訊號無法正常傳至驅動IC，雖然這種失效模式可以通過雷射Re-bonding來修復，但是如何避免ACF與Display Driver IC再遭受ESD能量損毀，仍然是面板設計工程師需要嚴肅面對的課題。

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保護方案，晶焱科技針對MIPI C-PHY 3-phase symbol encoding的特殊應用設計開發(fā)出業(yè)界第一個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而設計偶數pair，因此無法適用于MIPI C-PHY的應用上，也導致設計工程師在挑選MIPI C-PHY的ESD保護方案時被迫只能選擇單信道的保護元件。而AZ1253-03F采用叁通道的特殊設計，并且為匹配MIPI C-PHY的Connector pin define而采用Center GND pin的架構，可以確保PCB Layout時能以順直線(Feed through)的方式來提供更簡化的布線設計。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的布線設計參考

為了同時考慮到MIPI C-PHY高速訊號的訊號完整度，以及面板于產線偶發(fā)的EOS失效問題，AZ1253-03F在規(guī)格設計上僅有0.5pF的雜散電容，并且確保了Surge Robustness Ipp (8/20μs)高達8A以降低產線EOS的不良率。并且為了通過面板嚴苛的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沖擊時仍能受到良好的保護，AZ1253-03F的ESD Clamping Voltage請參考下圖3。

圖3. AZ1253-03F TLP特性曲線

由于消費者對于平板電腦以及AR, VR裝置追求更高分辨率及高幀率的需求，也推動了面板模塊設計廠商必須將驅動接口由MIPI D-PHY轉變成傳輸速度更高的MIPI C-PHY。藉由AZ1253-03F針對MIPI C-PHY所需之各項規(guī)格量身訂作的特殊設計，能提供市場上越來越多高分辨率面板更強的系統級ESD耐受能力，以及避免遭受EOS破壞而導致的不良返修，并同時能簡化MIPI C-PHY的硬件布線設計，藉此解決面板設計工程師們于設計時可能遇到的兩難處境，加快產品導入市場的時程。

審核編輯：湯梓紅