屏下指紋辨識和USB3.2 ESD保護設計

圖一：晶焱科技屏下指紋辨識模組01005微型產品TVS。

2018年在蘋果iPhone X的引領下，全面引爆行動裝置全螢幕設計的浪潮，不過迥異於蘋果採用的3D Face ID臉部辨識技術，出於對行動支付的便利性考量，非蘋陣營更傾向選擇屏下指紋辨識技術。

目前主流的屏下指紋辨識分類為光學式和超音波兩大技術，光學式利用光的折射原理，使用OLED作為自發光照亮指紋，折返光透過Lens後聚焦於CMOS sensor模組轉化為電訊號，後經分析比對驗證指紋。

而超音波技術則利用回波強度識別指紋，由於超音波穿透性更強，所以能偵測到表皮下真皮層的組織特徵，使其不易受到油漬、水漬和強光的干擾，因此能提供更可靠的辨識能力。

屏下指紋辨識模組由於必須安裝於顯示觸控面板之後，所以其體積必須做到輕薄短小，才能避免增加智慧型手機的厚重感，其高集成度的特性使其在遭遇ESD事件時更顯脆弱，由於智慧型手機頻繁的為人們所使用，來自人體的ESD靜電放電和電源EOS事件破壞頻傳，屏下指紋辨識模組更需強化其抗雜訊突波能力，方能確保更可靠的使用品質，以帶給消費者絕佳的辨識體驗。

在屏下指紋辨識模組的電源和接口訊號引線上都必須考量並設計ESD保護，採用的ESD保護元件必須具有低箝位電壓特性和體積尺寸空間佔比上的優勢，才能符合屏下指紋辨識模組獨特的應用特性。

USB訊號挾其通用性而成為指紋辨識模組和觸控模組最常使用的接口訊號，目前最新的USB技術規格已發展到USB3.2世代，採用的接口是眾多大廠在大力支持的TypeC接口。

USB3.2資料傳輸頻寬最高可達20Gbps，使用的提升速度方法是將TypeC接口的正反面高速訊號線同時進行傳送接收訊號，因此可以在保有TypeC正反插方便使用的特性下，將傳輸速度增加為兩倍之強，以滿足消費者更高速的資料傳輸體驗。

USB TypeC接口的易用特性在消費者頻繁的熱插拔下，導致CDE纜線放電事件更易於發生在TypeC接口上，最基本的測試規格必須要通過IEC61000-4-2 8kV ESD直接引線注入測試，才能有效防範在消費者端的突波破壞現象。

晶焱科技致力於於面向IC和系統模組突波保護技術，採用自我開發專利發展屏下指紋辨識模組應用的01005微型封裝TVS ESD保護元件。如圖一所示，高度僅為0.124mm，可有效控制屏下指紋辨識模組的高度，協助打造薄型美感的智慧型行動裝置。

一系列的01005微型封裝ESD保護元件更可提供客戶最佳彈性選擇，確保所設計的屏下指紋辨識模組擁有最好的ESD保護設計。針對USB3.2介面，晶焱科技亦領先業界，率先開發出應用在USB3.2 TypeC接口端的ESD保護方案。

如圖二所示，應用於高速訊號TX/RX的AZ174S-04F採用通用的DFN2510 Array式封裝，在節省PCB空間和成本考量的高集成度設計下，亦保有極低的箝位電壓特性，保護能力不因成本考量而有所妥協。

這也是晶焱科技莫忘初衷的承諾，提供客戶高CP值的保護產品，在少量的付出下能提供消費者更高品質的電子產品，降低故障品返修率，維繫消費者心中核心品牌價值。(本文由晶焱科技資深經理李健銘提供，DIGITIMES尤嘉禾整理報導)