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Thunderbolt普及力道再添強大動能。USB推廣組織(USB Promoter Group)近日宣布即將發布USB 4規格，該架構基於英特爾(Intel)提供的Thunderbolt協定規格，使USB的頻寬加倍，並實現同步傳送多個數據和顯示器協定，也能與現有的USB 3.2和USB 2.0相容。USB 4的發布不僅是一項重大更新，且其基於Thunderbolt協定的架構更有利於英特爾未來推廣和建構Thunderbolt生態系。 英特爾客戶運算事業群總經理Jason Ziller表示，英特爾致力將Thunderbolt推廣到各種產品設備上，與USB推廣組織合作的第一階段，是在定義USB Type-C的規格時，使其可相容於Thunderbolt；第二階段便是釋出Thunderbolt協定，推出基於Thunderbolt協定的USB 4規格。 據悉，USB4解決方案的主要特點包括：使用現有USB Type-C傳輸線進行雙通道運作，透過40 Gbps認證的傳輸線實現高達40 Gbps的運作速度；多種數據和顯示器協定，可有效共享匯流排上的總頻寬；以及與USB 3.2、USB 2.0和Thunderbolt 3的向上相容性。 目前已有超過50家公司積極參與規格草案審查的最後階段，USB 4規格可望在2019年中發布；將與USB 4規格同步發布的是USB Type-C規格的更新版本，其將涵蓋USB 4的匯流排探索(Bus Discovery)、設定和效能需求。 USB推廣組織主席Brad Saunders指出，USB的主要目標是提供最友善且最佳的使用者體驗，透過強大的傳輸線和連接器解決方案來傳輸資料、螢幕畫面和電力。USB 4解決方案能夠為匯流排的運作進行訂製化，透過在單一連接上優化數據和顯示器的組合來進一步提升體驗，並使效能可以進一步倍增。 Ziller進一步說明，釋出Thunderbolt協定規格是一個重要的里程碑，透過與USB推廣組織的合作，擴大Thunderbolt相容產品的採用，讓所有人都能夠輕易使用簡單、多功能的連接埠；而英特爾也為各種裝置實現更多創新應用，並為消費者帶來更多創新體驗。 事實上，為了拓展Thunderbolt市場版圖，英特爾可說動作頻頻。不僅宣布日後10奈米製程的處理器「Ice Lake」將會整合Thunderbolt...

在當今「綠能環保」的趨勢下，打造能夠節約能源的智慧建築(不論是商業大樓、工廠或住宅)，將是確保節能結構的必要先決條件。對於商業建築而言，使其智慧化十分重要，因為節能建築可降低能源成本，並為工作人員提供高效的工作環境。 然而，為了達到此目的，這些建築物需要各式的基礎設施，以確保有效操作如加熱/冷卻系統、照明控制、空調控制等；這一切將仰賴物聯網(IoT)技術，如透過無線通訊技術或感測器作為監測和控制環境的方式，而半導體業者也趁勢推出相關解決方案。 能源管理入門要素　智慧照明不可或缺 英飛凌(Infineon)電源管理及多元電子事業處資深行銷經理張文貴(圖1)表示，燈光系統可說是人們進入到智慧建築後感受到的第一個環節，其耗電量也和空調系統並列為占建築物總耗能量的最大比重。因此智慧照明在提供舒適性和節能等照明管理上有相當大的發揮空間。 圖1　英飛凌電源管理及多元電子事業處資深行銷經理張文貴表示，照明控制是智慧建築基本要素，也是節能設計的重要關鍵。 除了透過將照明裝置互聯，讓智慧照明提供遠端控制、診斷等照明管理功能外，新的趨勢是照明裝置將整合更多元的感測器，提供更多關於使用者體驗、安全監控的創新功能。例如在會議室的照明裝置中整合CO2感測器，用以偵測室內空氣品質及人數多寡，進而自動控制空調強弱、溫度、乃至於燈光強弱、色溫等，可大幅提升智慧建築的使用者體驗。 如上述，為滿足更多照明管理、使用者體驗與安全監控的需求，照明系統將整合更多的感測器，同時，透過感測融合(Sensor Fusion)多元感測器的搭配使用以提升偵測及事件判斷的準確度，也將推升智慧照明對於整合型感測器的需求。 照明裝置的尺寸空間不變，卻要整合更多感測器，對於其他元件的小型化需求也將日益升高。以往OEM業者多採用離散式電源管理IC，現今則轉為採用特定功能IC。為此，英飛凌也提供三合一調光IC「CDM10VD」，不僅省下10~20%空間，相較於DPAK或D2PAK封裝，採用SOT223封裝的MOSFET亦可縮小30~40%的電路板面積。 英飛凌電源管理及多元化市場(大中華區)人機互動市場部高級經理廖明頌則說明，在過往，照明裝置僅止於提供照明的功能，之後再加入一些感測元件也是圍繞著「照明管理」的主題，例如提供調光、監控光源是否閃爍，增加護眼功能，或是照明的節能控制等。這樣的傳統照明發展已達瓶頸，需要更多的突破性應用。 總而言之，照明是建築內最普遍建置，密度也最高的裝置之一。在過去，照明裝置的商業模式比較偏向銀貨兩訖的買賣方式。未來透過搭載各種感測器收集到大數據，並利用數據提供更多創新的加值服務，照明裝置將成為智慧建築的重要推動力。 同時，在照明控制應用中，不論在技術和材料方面都已取得相當進展，但該如何在高效和成本上取得平衡，將是落實智慧照明應用的最大挑戰。像是複合半導體材料如氮化鎵(GaN)能帶來更佳的電源效率與功率密度，同時縮小設計體積，雖然目前成本仍相對較高，就長遠來看，亦有機會應用於智慧照明，打造更高效的照明控制系統。而在進出人流變化大的建築，例如商場等，則可望藉由智慧人流監控、室內導航、商品優惠訊息推播等服務，以創新功能開創新的商業收益模式，刺激智慧照明需求的成長。 智慧能源管理走入尋常百姓家 構建能夠節約能源的智慧建築已成大勢所趨，不僅商辦大樓、工廠紛紛朝此一方向發展，包含家庭住宅也開始布建智慧能源管理架構，期能達到「淨零耗能住宅(Net Zero Energy House, ZEH)」之目標。 淨零耗能住宅意味著透過提高建築物與設備之節能性，減少空調、照明、換氣、熱水供應等能源消耗量；所謂零耗能並非完全不耗能，而是希望能源可自給自足，而要實現淨零耗能住宅，重點在於隔熱、省能源、創造能源三大要素。 目前各國政府正致力實現此一願景。像是日本政府於2016年公布的「地球溫暖化對策計畫」中，揭示住宅部門的減量目標。希望住宅的能源消耗於2030年度要較2013年度減量約40%，達成此目標的主要對策之一便是推動節能低碳住宅，目標2020年時，新建獨棟住宅有50%以上為淨零耗能住宅。 英國政府則是自2010年起開始推動新建住宅零耗能政策，預計於2016年使所有的新建住宅達到零耗能目標，而住宅以外的建築也要在2019年之前實現零耗能。而美國根據則歐巴馬內閣於2011年提出的「優越建築挑戰計畫(Better Buildings Challenges)」，訂出2040年50%商業建築須達到零耗能，並於2050年前全面達到零耗能的目標。 無線通訊技術扮能源管理要角 然而，要實現智慧住宅能源管理，首要的一步便是運用聯網技術，將安裝在建築物各處的感測器所收集的資訊傳輸至管理系統，再進一步的進行數據分析；也因此，無線通訊技術也是智慧建築不可或缺的關鍵要素之一。 羅姆(ROHM)半導體營業部課長李師誠(圖2)表示，無線通訊技術可說是百家爭鳴，有Zigbee、Wi-SUN、Wi-Fi、NB-IoT和藍牙(Bluetooth)等，而該公司目前主要以Wi-SUN作為主要技術布局智慧住宅能源管理市場。 圖2　羅姆(ROHM)半導體營業部課長李師誠指出，Wi-SUN在日本政府的推動下可望加速普及，而羅姆也致力研發新一代價格更低的模組。 李師誠進一步說明，Wi-SUN是由日本政府規範的Sub-GHz通訊協定，頻段介於922~928GHz，該通訊協定的最大優勢在於傳輸距離遠，若在空曠地區傳輸距離可達一公里之遠；另一方面，Wi-SUN也相當省電，因而相關產品的使用壽命也會較長久，可減少營運、維護成本。 據悉，目前日本政府已將Wi-SUN納入國家智慧電網布建計畫之中。在2017年底，已建置3,000萬台導入Wi-SUN通訊模組的智慧電表，並計畫在2024年換裝完成8,000萬台智慧電表。對此，李師誠認為，除了Wi-SUN本身所具備的優勢之外，日本政府的推動也有助於加速Wi-SUN的普及，Wi-SUN市場未來勢將持續成長。 看好Wi-SUN發展前景，羅姆也致力推出相關解決方案，像是表面安裝小型Wi-SUN模組「BP35C0」，該產品搭配920MHz頻帶無線通訊功能(RF)、微控制器、內建Wi-SUN用最佳大容量記憶體的LAPIS Semiconductor製無線通訊LSI「ML7416N」，可對應Wi-SUN Profile的B路徑和HAN，適合使用於HEMS控制器或各種家電。 李師誠說明，相較於Wi-Fi、NB-IoT、藍牙等，目前Wi-SUN的產品成本較高，這是較為弱勢的地方。不過，隨著日本政府大力推動Wi-SUN技術，並將其導入智慧電表應用，相信未來市場將會加速普及，其價格也會明顯下降。同時，羅姆目前也規畫在2019年推出新一代Wi-SUN模組，而模組中搭載自行研發的微控制器(MCU)和射頻(RF)元件，如此一來價格便可再進一步的調降，期能藉此提高市場接受度。 Silicon Labs Z-Wave IoT產品行銷經理Johan Pedersen則指出，閘道器和雲端數量將持續是智慧住宅的支柱，為此，該公司近期也收購Z-Wave技術。該技術包括可互操作智慧產品生態體系，且可與該公司旗下智慧型無線硬體和軟體產品結合。該產品組合包括Wi-Fi、Zigbee、Thread、藍牙、專有協議以及目前的Z-Wave，使客戶能針對各種不同類別的領域開發智慧家庭產品，應用產品包含集線器和閘道器、感測器、門鎖、智慧照明、恆溫器、警報器、牆壁插座、安全面板等。 然而，除了無線通訊技術之外，感測器也是實現智慧住宅的關鍵元件之一。Pedersen說明，具有機器學習能力的強大IoT「物件(Things)」將承擔更多的數據和分析任務。透過AI支援，這些新感測器將為零散的數據點提供解譯，而使情境感知更具意義。 因應能源管理需求　電源IC效能更精進 智慧建築整合通常將連結HVAC、照明和電表系統，然而，要能最佳化供電效率、減輕熱應力，最重要的是使雜訊和布線與元件間的交互作用達到最小。為了達到這些目的，設計者對於切換開關電源內電流傳導路徑和訊號流動的了解便顯得相當關鍵。 ADI電源產品總監Tony Armstrong(圖3)指出，一個切換開關電源供應電路可被切分成功率級電路和小訊號控制電路，功率級電路包含傳導高電流的元件，一般而言，這些元件應該先被擺入，接著才將小訊號控制電路放入布局中特定位置。大電流布線應短且寬，以最小化PCB電感、電阻和電壓降，此對於流通高di/dt脈衝電流的導線特別關鍵。 圖3　ADI電源產品總監Tony Armstrong透露，設計者需對切換開關電源內電流傳導路徑和訊號流動十分了解，才能降低雜訊和布線與元件間的交互作用，進而最佳化供電效率、減輕熱應力。 舉例而言，在一個無使用外部散熱片的表面黏著功率MOSFET和電感的設計中，必須具有足夠的銅箔面積來進行散熱，對於DC電壓節點，如輸入/輸出電壓和電源地，則最好是能將銅箔面積鋪設的盡可能的大，多重灌孔有助於進一步降低熱應力。對於高dv/dt開關節點，開關節點合適銅箔面積的設計必須在最小化dv/dt相關雜訊和MOSFET良好散熱之間有所取捨。 Armstrong進一步說明，長期以來，線性穩壓器一直得到業界的廣泛採用。在切換開關模式電源於1960年代後成為主流之前，線性穩壓器曾經是電源業界的基礎；即使在今天，線性穩壓器仍然在眾多的應用中廣為使用。 除了簡單易用之外，線性穩壓器還擁有其他的性能優勢。Armstrong指出，電源管理供應商開發了許多整合型線性穩壓器。典型的整合式線性穩壓器只需要VIN、VOUT、FB(反饋)和任選的GND針腳。不過，採用線性穩壓器的一個主要缺點，是其運行於線性模式之串聯電晶體可能會造成過大的功率耗散。因此，非常清楚的是，線性穩壓器(或LDO)僅可提供降壓DC-DC轉換。 也因此，包括ADI在內的許多IC製造商都在不斷設計新的IC，在某些情況下還可以設計模組，其可以簡化電源，無論其轉換拓撲如何；並且同時提供增強熱性能以最小化熱設計應力的特性，還可以顯著降低EMI，使得它們不會與已完成系統內的其他雜訊敏感電路產生干擾。 總而言之，智慧建築將改變人們的生活與工作環境，而物聯網技術的興起，不僅促進智慧建築發展，同時也強化了智慧建築能源管理效率，像是使用感測器進行溫度控制、使用執行器進行HVAC控制、為建築物提供完整的能源自動化等；半導體業者也為此推出相關解決方案，運用更多物聯網技術以有效地管理和控制這些精心設計的智慧建築。

BCM設計正快速進化，例如接線盒(Junction Box，又被稱為配電盒)原本配送電源至各項繼電器，現已整合至BCM內，或轉換為類似BCM般的模組，將電源傳送至半導體開關。隨著舒適與便利功能增加，連接至BCM的驅動器輸入與感測器也增加。此外，專用於負載管控模組數量增加(如車頂馬達控制)，BCM的網路需求也提高。 圖1為BCM原理圖，涵蓋感測器與開關介面、通訊介面及負載驅動器模組，其中的微控制器(MCU)模組包括嵌入式數位處理器和幾項周邊設備。 圖1　BCM通用原理圖 由於BCM複雜程度不一，BCM內主動式半導體零組件數量也各有不同。主動式半導體裝置需要電壓供應(或電源)才能運作。若簡易BCM僅支援少數幾項功能，可能只有幾件負載驅動器和一項網路介面，而當複雜的BCM控制多項功能時，其組成可能包括幾項半導體裝置，例如參考裝置、運算放大器、多工器、多開關偵測介面、高側開關或發光二極體驅動器。 BCM內的主動式半導體裝置雖然功能複雜度不一，但都有一項共通之處，都須要由電源管理半導體零組件提供電源。電源管理架構複雜度依BCM複雜度而定，簡易BCM可能由低壓降(LDO)穩壓器供電，較複雜的BCM電源可能來自多項多階切換穩壓器，而運作所需電源最終仍來自車載12伏特(V)電池。 換言之，BCM內的電源管理裝置自車載12伏特電池獲得12伏特輸入電源後，產生BCM內各項半導體裝置所需的電壓。這些電壓通常介於1.2伏特和5伏特之間，且不論電源架構複雜度高低，至少都有一項電源管理裝置連接至BCM的12伏特電池供電針腳。接下來，將介紹現今BCM內的各種電源架構。 審慎為BCM提供動力 針對BCM等車內多項控制模組而言，車載12伏特電池並非唯一電源。12伏特電池電壓不僅擁有大範圍的運作電壓，也擁有瞬態電壓。BCM的電源管理裝置連接至12伏特電池後，不僅必須在12伏特電源變化下，向BCM主動式半導體裝置供電，且必須不受損害。圖2為電源管理的簡易原理圖。 圖2　BCM的電源管理 輸出電壓軌數量，以及每一軌的電壓和電流高低，取決於BCM的主動式半導體裝置。此外，若BCM為感測器產生的電源並非車載，產生電源的電源管理裝置必須避免故障。 決定BCM電源管理架構 處理BCM供電時，必須先釐清以下兩件事：BCM需要何種電池條件才能運作？BCM整合或控制哪些功能？ 回答這些問題後，可協助判斷應該為BCM印刷電路板(PCB)上的各項半導體積體電路(IC)供電採取何種電源管理架構。 BCM運作所需的電池條件，取決於車體架構及BCM負載，若BCM整合多項功能，如被動門禁/啟動系統(PEPS)、免鑰匙進入系統(RKE)或胎壓監測系統(TPMS)，積體電路數量就會與微控制器處理需求成正比，以提高系統整體電源需求。 LDO架構電磁干擾較少惟效率不彰 最簡易的BCM電源管理系統為全LDO架構，BCM設計時若採用全LDO架構，通常毋須在引擎冷啟動或怠速熄火等運作。 此外，BCM若採用全LDO架構，通常不會整合額外功能，如PEPS、RKE、TPMS或門禁功能。這些BCM執行數量較少的通訊收發器，如控制器區域網路(CAN)、車內互聯網路(LIN)，以及電源需求較低的微控制器。這些BCM稱為基礎BCM，也是最不複雜的種類，而LDO架構在所有必要電源軌中，均使用寬輸入電壓LDO，圖3為LDO電源架構原理圖，若增加LDO可提供更多電壓軌，每項LDO可輕鬆配置在印刷電路板上，且所有LDO僅需要一對電容和一對電阻。 圖3　LDO電源架構 雖然LDO架構具備多項優點，包括電磁干擾(EMI)較少、封裝小、布建容易，但也得考量其他因素，例如LDO的電源效率不彰，所以裝置內可能因為功耗所造成的熱能限制；若BCM電源架構需要400毫安培(mA)以上，LDO因熱能限制而未必是最佳選項。此外，由於壓降與反向電池保護二極體，LDO無法在冷啟動或怠速熄火時運作。 剖析第一階降壓轉換器/控制器電源架構 以下分成降壓至LDO/降壓以及升降壓電源架構兩部分，分別加以探討。 降壓至LDO/降壓 「切換式降壓穩壓器至LDO/降壓穩壓器電源管理系統」為彈性雙級電源架構，採行第一級降壓轉換器/控制器，以及第二級降壓式轉換器(LDO或降壓)。第二級降壓/LDO可能是單一LDO、單一降壓轉換器/控制器，或兩者結合。單一寬輸入電壓降壓轉換器/控制器提供第一電壓軌，再由低輸入電壓LDO/降壓提供較低電壓軌，以供應微控制器及其他裝置。 BCM採用降壓至直流對直流(DC-DC)電源架構後，或許會整合額外功能，在各電壓軌就需要更多電流，BCM若採用此種電源架構，就可能是基礎BCM或多功能BCM，也可能具備閘道功能。 圖4呈現降壓至DC-DC電源架構，只須在第一級降壓軌以外，增加額外LDO或降壓轉換器，就能在最複雜的BCM使用這項架構，選擇寬輸入電壓降壓轉換器，以提供系統內最高電壓軌(一般為5伏特的降壓至LDP/降壓架構)。如此能提升整體電源效能，最高電流軌只會轉換一次(而非兩次)，可減少傳導或切換損耗。 圖4　降壓至LDO/降壓電源架構 只要第一級降壓能符合BCM整體電源需求，在第一次降壓穩壓器軌之外增加DC-DC穩壓器就沒有問題，以系統而言，可在BCM增加乙太網路等通訊收發器，以及射頻(RF)積體電路和更高效能微控制器，有多項方式可達到特定BCM需求。 升降壓電源架構 降壓/升壓電源架構，相當類似雙級降壓穩壓器至LDO/降壓穩壓器電源架構，有兩大差異。第一，如名稱所示，第一級為寬輸入電壓降壓轉換器，第二級為低輸入電壓升壓轉換器；第二，相較於先前第一級降壓電源架構無升壓，此處的降壓轉換器的電壓軌較低，讓BCM在引擎怠速熄火時，仍能降壓/升壓架構運作，甚至在某些情況中，能夠在冷啟動時運作(取決於OEM最低輸入電壓要求)。 BCM若採行此種電源架構，則可使用電源需求較高的微控制器，以及多項CAN和LIN收發器，甚至是基地台積體電路，以發揮PEPS/RKE功能，因此降壓/升壓電源架構適合各種BCM。 在圖5中，可在第一級降壓穩壓器輸出增加額外的LDO或降壓轉換器，由於使用兩顆交換式電源積體電路，可提高整體系統電源效能。此外，降壓/升壓電源架構可提高客製化電源架構的彈性，滿足BCM確切電源需求。 圖5　降壓/升壓電源架構 可依據系統確切電流需求，選擇寬輸入電壓降壓和低輸入電壓升壓。若只使用一項寬輸入電壓降壓，以及低輸入電壓DC-DC穩壓器，可改善電源架構成本，若需要較低電壓軌，亦可在第二級輸出軌增加低輸入電壓LDO或DC-DC穩壓器，為各項電壓軌或高電源需求的BCM提供解決方案。 雖然第一級降壓架構可提升電源效能與設計彈性，仍有須要妥協之處。例如，所有切換DC-DC轉換器/控制器都需要額外濾波，才能改善電磁相容性(EMC)，也必須謹慎配置印刷電路板，BCM的電磁相容性才能提高。此外，加上DC-DC穩壓器後，也會增加物料清單(BOM)總數，因為第一級降壓的EMI濾波與DC-DC的外部零組件需要額外電容器與電感器。以輸入電壓角度而言，降壓至LDO/降壓電源架構無法在引擎冷啟動(或怠速熄火)時運作，而降壓/升壓電源架構能在怠速熄火或冷啟動時保證繼續運作。 採用單級/雙級降壓/升壓電源架構 降壓/升壓電源管理系統是簡易又有效的BCM電源架構，由於採取降壓/升壓方式，系統在有怠速熄火或冷啟動輸入電壓需求時也能運作，BCM若能採用降壓/升壓電源架構，通常是較簡單的系統，在冷啟動時需要1安培(A)至1.5安培，這項架構適合獨立BCM，或甚至是具備閘道功能的BCM。 圖6為降壓/升壓電源架構原理圖。額外的LDO可為系統提供較低電壓軌，積體電路附近只需單一電感器或數個電容器，因此可縮小印刷電路板所占空間，且降壓/升壓具備良好電源效率。 圖6　降壓/升壓電源架構 只須占用小空間，降壓/升壓架構可獨立為整個BCM，包括CAN、LIN收發器和微控制器供電。 雖然降壓/升壓電源架構易於落實，電源效率也很好，但還有一些難題須要考量。例如EMC和所有切換模式DC-DC穩壓器一樣，都會提高系統物料清單成本。若以整體電源架構設計而言，使用降壓/升壓電源架構會導致設計彈性較低，其他電源架構可組合降壓、升壓或LDO以符合系統電流需求，但採用降壓/升壓電源架構時，設計師的選項有限。 認識單級/雙級SEPIC電源架構 單端初級電感轉換器(SEPIC)電源管理系統(圖7)，是另一種有效且直接的電源架構，讓BCM能夠在冷啟動或怠速熄火時運作。 圖7　SEPIC電源架構 論優點，相較於降壓/升壓拓撲結構，SEPIC電源架構只需單一升壓控制器，可降低積體電路成本，任何BCM若需在最差輸入電壓條件下運作，SEPIC架構都很適合。 SEPIC轉換器使用單一升壓控制器，若有需要，可在SEPIC電壓軌外增加低輸入電壓降壓或LDO。由於這項架構使用升壓控制器，故需要外部場效電晶體(FET)、二極體和耦合電感器(或兩件電感器)，可依據系統需求設計SEPIC轉換器，以處理各種電源範圍及輸入電壓。 雖然SEPIC電源架構的優點包括降低積體電路成本，以及在冷啟動或怠速熄火時持續運作，仍有其他因素必須權衡。加上外部電感器、FET和二極體後，SEPIC轉換器所占面積較大；也因為切換與傳導損耗提高，SEPIC轉換器效能也不如降壓/升壓轉換器。 了解第一級升壓轉換器/控制器電源架構 若第一級升壓或預升壓架構用於BCM內，正是為確保在引擎冷啟動或怠速熄火時能持續運作。預升壓之後為LDO或降壓電源架構。各種BCM都能採取預升壓架構，但BCM若需要預升壓，都得在冷啟動電池條件下繼續運作，以控制或執行車輛功能。 圖8為預升壓電源架構。這項電源架構採取寬輸入電壓升壓，升壓後的功率級必須具備寬輸入電壓能力。因為只有在電池電壓低於特定升壓輸出電壓時，升壓才會運作，必須選擇預升壓輸出電壓或中間電壓，以改善下游DC-DC穩壓器的效能。 圖8　第一級升壓電源架構 相較於第一級降壓電源架構，所有連接至升壓輸出電壓的DC-DC穩壓器，都需要寬輸入電壓；此外，增加另一項DC-DC穩壓器後，會擴大印刷電路板所占空間，也需要另一項電感器和一組輸入及輸出電容器。 最後，電磁相容性也和其他切換式DC-DC穩壓器一樣，都是主要的考量，故唯有必須在最低冷啟動條件下運作時，才會選擇預升壓設計。 SBC缺點明顯  限制BCM設計 系統基礎積體電路(SBC)是種半導體裝置，同時具備電源管理與網路功能，由於BCM兩者都需要，設計時可使用SBC，SBC潛在優點包括工程設計較簡單及電路板所占空間較小。不過，SBC有些明顯缺點，如前所述，BCM複雜程度不一，所以電源管理和網路功能複雜度也有所不同。 在BCM使用SBC後，SBC裝置可能包括BCM不需要的額外功能，導致此設計的成本增加；若是切割電源管理與網路功能，只須增減印刷電路板上的相關裝置，就能滿足特定BCM的功能需求。 另一項缺點在於無法採用新式電源管理裝置，便無法運用其中的創新技術降低靜態電流、EMI、熱能管理、效能或尺寸。若在BCM中選用較為創新的電源管理裝置，可減少設計作業、縮小電路板空間、減輕EMI障礙。 由於網路裝置需要原始設備製造商(OEM)許可，在SBC中納入創新電源管理技術可能更耗時，造成設計師無法利用創新電源管理技術。另外，SBC非但無法達到理想的BCM架構或車體電子架構，反而會限制BCM設計。若電源管理與網路功能分開建置，則可能因為彈性提升而改善BCM整體成本。 針對油電混合/電動車的電源架構 隨著油電混合與電動車增加，連接至12伏特匯流排的電壓範圍、瞬態電壓和負載也在改變。例如，圖9為傳統內燃機車輛12伏特板網內的啟動引擎與交流發電機，以及BCM連接至12伏特匯流排。而圖10是油電混合車內的48伏特匯流排系統，其中馬達/發電器連接至48伏特匯流排。在此架構中，BCM仍連接至12伏特匯流排。 圖9　傳統12伏特匯流排和啟動馬達，會導致啟動時的電池電壓較低，以及交流發電機造成負載突降情形。 圖10　馬達/發電機連接至48伏特匯流排的車輛 在48伏特油電混合架構中，因為交流發電機並不在12伏特匯流排上，連接至12伏特匯流排的控制模組(包括BCM)最大輸入電壓較低。這代表能使用最大輸入電壓較低的電源管理裝置，進而壓低BCM成本。 在此情況下，電源與網路零組件分開建置較為有利，因為不論在傳統引擎車輛或油電混合車輛中，只需最小變化即可使用BCM。 挑選電流管理架構　納入各類因素考量 選擇適當的電源管理時，涉及多項設計難題，表1列舉在挑選電源管理架構時，應考量的各種因素。 車載BCM支援多項功能，各種BCM設計需要不同電源管理架構，才能為BCM印刷電路板上的所有積體電路供電。電源管理架構包括LDO電源架構、第一級降壓架構、降壓/升壓架構、SEPIC電源架構、第一級升壓架構。要選用何種電源架構，取決於運作電壓的需求，包括是否在引擎冷啟動或怠速熄火時繼續運作、電壓軌所需數量、每一軌所需電流等等。 電源管理積體電路設計須考量諸多層面，包括電源架構複雜程度、EMI、所產生熱能、電路板空間和成本。可利用創新技術的新電源管理裝置，以減少設計電源管理積體電路的難題。此外，隨著車輛匯流排電壓提高，也必須改善BCM設計，才能在匯流排電壓運作條件下運作。 (本文作者為德州儀器車體電子與照明總經理及系統工程師)

根據產業研究機構Yole Développement(Yole)的研究指出，像HBM和CIS這樣的硬體創造了TSV的大部分收入。2023年整體堆疊技術市場將超過57億美元，年複合成長率(CAGR)為27%，2.5D/3D TSV和晶圓級封裝技術中，消費市場是最大的貢獻者，市場比重超過65%。高效能運算(HPC)是立體構裝技術的真正驅動力，並且將呈現高度成長到2023年，市場占有率從2018年的20%增加到2023年的40%。汽車、醫療和工業等領域的應用將是主力。 而消費性、高效能運算與網路(HPC & Network)、汽車、工業與醫療則是最主要的應用領域，其中消費性應用還是占據最大的規模，市場將從2018年的11億7600萬美元，成長至27億2200萬美元，CAGR 18%，而高效能運算則將從3億5000萬美元成長至23億3200萬美元，CAGR高達46%，是成長率最高的應用，車用市場8100萬美元成長至2億5200萬美元，CAGR 25%，工業與醫療應用合計將從2018年的1億5000萬美元，成長至2023年的4億5200萬美元，CAGR也是25%。  

智慧化、自動化是引領未來機械產業升級轉型重要關鍵；而要實現工業智慧化，提升生產效率，除了實現軟硬整合，增加產品附加價值外，確保機台設備的加工精度，也是一大關鍵。 工研院智慧機械科技中心主任陳來勝表示，目前已經進入工業4.0的時代，「少量多樣、大量客製化」的生產型態已成趨勢；而智慧製造商機龐大，面對全球高齡化趨勢，產業邁入智慧製造能有效紓解缺工問題，更能切合當今少量多樣、快速生產、短週期的接單製造需求。 不過，要實現工業4.0，如何確保機台設備的精度是一大挑戰。陳來勝說，有些品質不錯的機台設備，其精確度在使用前期時通常都還能保持穩定，但到後期(例如使用2~3年後)，其精度便會產生飄移的現象。雖說機台精度飄移往往受到工廠環境影響，但若是能藉基礎工業技術的輔助或強化，便可使機台精度更加穩定。 例如為了降低熱誤差，提升工具機的熱穩定效果，工研院便研發工具機熱穩定核心基礎技術。此一技術能夠降低3成以上熱誤差，透過設計端的優化與改善搭配適應性冷卻控制，可以降低機台熱誤差及暖機時間達30%以上，目前已有國內車床廠實際配合案例，可更進一步將技術導入模組與母機廠，避免設計失誤的發生，加速開發時程，搶占市場先機，提高產品競爭力。 另外，除了導入基礎工業技術之外，使機台聯網化也能有效控制飄移，確保精度。陳來勝說，使機台聯網便能收集數據，可透過數據收集了解機台加工的變化。若發生飄移狀況，便可透過收集而來的數據，了解飄移多少精度，進一步在控制時間內即時進行補償，或利用軟體在可容許範圍內調整飄移。

能源產業也掀起整併風潮，國際石油大廠荷蘭皇家殼牌(Shell)近日宣布全股收購德國儲能大廠松恩(Sonnen)，不僅大幅擴大其在電動車電池、儲能領域等業務版圖，同時也協助松恩進一步實現業務國際化和擴大生產規模；同時，本次收購未來將強化雙方發展創新綜合能源服務和電動汽車充電解決方案的能力，並可提供基於松恩虛擬電池解決方案的電網服務。 據悉，松恩主要提供智慧儲能解決方案，並致力發展分散式能源系統的創新商業模式，像是透過其sonnenCommunity平台提供數位能源服務；或是藉由sonnenBatterie優化了家庭太陽能使用效率，並使用白天產生的太陽能在夜間供應能量。 殼牌曾於2018年5月斥資5,000萬歐元收購松恩10%股份，本次則是全股收購(100%)，意味著監管部門批准和完成後，松恩將成為殼牌的全資子公司；而殼牌的全面持股將不會對松恩營運帶來影響，松恩的品牌、管理層及關鍵團隊將繼續保留。 殼牌新能源部門執行副總裁Mark Gainsborough表示，松恩是智慧分布式能源儲存系統的市場領導者之一，在收購松恩全部股份之後，將有利於該公司發展更可靠、實惠、清潔的能源方案；且未來雙方也將共同建立以客戶為中心的能源系統，提供更多能源解決方案供客戶選擇。 Sonnen首席執行長兼聯合創始人Christoph Ostermann則指出，本次收購將有助於松恩推動能源轉型，幫更多家庭實現能源獨立，並且從能源市場中獲取更多新商機 殼牌可說是相當積極布局新能源市場，尤其是在電池(包括電動車電池)領域。在收購松恩之前，殼牌已陸續投資和收購多家電力企業，像是在2018年8月投資美國電力新創公司Ample 3,100萬歐元；收購荷蘭電動汽車充電解決方案公司New Motion以及美國電動車充電新創公司Greenlots。

產業研究機構IC Insights發表半導體研究報告指出，全球每月安裝的數據截至2018年12月，按地理區域(或國家/地區)劃分的晶圓生產能力。每個數字代表位於該地區的晶圓廠每月的總裝機容量，無論擁有晶圓廠的公司的總部位置如何。例如，韓國三星在美國安裝的晶圓產能計入北美產能總量，而不是韓國產能總量。ROW地區主要由新加坡、以色列和馬來西亞組成，但也包括俄羅斯、白俄羅斯和澳大利亞等國家/地區。 台灣的晶圓產能占21.8%，略高於2017年的21.3%(台灣首次成為2015年全球晶圓產能領導者)。台灣的產能市占率僅略高於韓國，台積電和三星以及韓國的SK海力 士占據各自國家晶圓廠產能的巨大比重，並且是全球三大產能領導者。台積電占台灣產能的67%，而三星和SK海力士占2018年底韓國IC晶圓產能的94%。 日本仍然位居第三，僅占全球晶圓廠產能的16.8%。美光幾年前收購了爾必達，以及日本公司製造戰略的其他近期重大變化，包括松下將其部分晶圓廠分拆成獨立的公司，意味著前兩家公司(東芝儲存和瑞薩)占日本62%的晶圓廠產能。 中國的全球晶圓產能占比在2018年增幅最大，從2017年的10.8%上升到2018年的12.5%，增幅為1.7個百分點。同時，許多國際級半導體廠去年擴大了在中國的製造業務，因此預計該國的產能比重將顯著增加。中國的百分比成長主要是以犧牲ROW和北美為代價。ROW地區的產能比重從2017年的9.5%下滑0.8個百分點至2018年的8.7%。北美的產能比重在2018年下降了0.4個百分點。  

英特爾(Intel)在世界通訊大會(MWC 2019)發布了FPGA可程式化晶片加速卡N3000(Intel FPGA PAC N3000)，可以支援下一代5G核心和虛擬化無線電接入網解決方案，並協助加速網路虛擬化工作負載。 英特爾可程式化解決方案集團行銷副總裁Renette Ar表示，受到網路流量和5G影響，手機和電信業爆炸性地成長，對此英特爾設計了Intel FPGA PAC N3000，以滿足市場所需的性能、功效、完善的系統和支援5G網路的功能。 電信業者正面臨快速成長的使用需求，預計未來五年內網路流量將會增加三倍。另外由於手機用戶、物聯網設備和5G使用比例的成長，更增加了網路擴建和營運的成本和複雜度。 Affirmed Networks首席工程師Ron Parker表示，5G是一種變革性技術，它需要先進的網路虛擬化基礎和靈活的軟體架構。透過使用Intel FPGA PAC N3000，Affirmed Networks為5G核心網路和EPC開發了「第一個真正的100G/CPU插槽解決方案」，是一個雲端原生(cloud-native)的儲存解決方案。利用FPGA加速便能處理這種流量負載，並使CPU使用率降低50%。  Intel FPGA PAC N3000是一個可以高度客製化的平台，傳輸量大、具有低延遲及高頻寬的特性。為降低成本同時又能保持高度的靈活性，Intel FPGA PAC N3000允許最佳化資料層效能，並支持端對端產業規格和開源工具，使用戶能夠快速適應不斷變化的工作負載和規格。 Intel FPGA PAC N3000最高能夠為網路傳輸加速至100Gbps，並支援最高9GB的DDR4和144MB的QDR...

在物聯網(IoT)的浪潮下，商辦與住宅大樓自動化蘊含可觀的商機。物聯網、大數據(Big Data)和雲端運算等科技驅動各智慧科技的發展和應用，加速建築的數位轉型，開啟各領域多元發展。數位化的建築科技革新了建築從規畫、設計、建造到行銷和營運的過程，以及使用者與建築的關係、與空間互動的方式。 另外，數位化時代發展至今，城市中許多建築物已是使用建築資訊模型(BIM)來規畫和建造及營運，傳統電網也加快升級至智慧電網，城市中不同的基礎建設的緊密通訊與互聯，會加速優化城市環境和其運作效率。至2020年，預計會有超過500億個聯網裝置互聯並產生大量數據，導致發展出更多新型態的服務。 總而言之，伴隨物聯網技術的蓬勃發展，智慧建築市場也逐漸成長。根據市調機構Market Research Future研究統計，全球智慧建築市場將大幅成長，2018~2023年的複合年成長率為29.69%，市場產值從2018年的74億美元，成長至2023年的337億美元。為此，半導體業者與工業電腦廠商、系統整合商紛紛推出更加「聰明」的解決方案，例如西門子與其他軟體解決方案廠商在能源管理、發電、建築技術和行動化領域的合作，經由充分利用各自技術和行業專業技能為市場創造新的業務價值，使雙方均可提供完整的解決方案，為各自的客戶帶來效益。  節能減碳風潮起　智慧建築需聰明/省電 隨著商業，住宅和政府部門等建設日益增加，對於發電的需求也快速上揚；也因此，在物聯網技術日漸成熟的帶動之下，建築不僅要變得更智慧，也須變得更加「節能」。 根據市調機構Market Research Future指出，建築物是最主要的能源消耗者之一，依據國際能源署的數據顯示，全球建築行業消耗的能源約占全球總發電量的42%；也因此，在推行智慧建築的同時，如何提升能源管理效率也成各大樓宇控制設備商、系統整合商，甚至是半導體業者的重點目標。 Market Research Future表示，智慧建築市場商機逐漸嶄頭露角，對於提高能源效率的需求也開始高漲。節能的智慧建築十分具吸引力，特別是對工廠、商業建築、政府單位和公共基礎設施等業主而言，這類建築不僅可節省成本且維護成本低。 目前全球各國政府可說越來越支持智慧建築技術，並同時加大智慧城市發展力道；政府相繼制定政策和法律，鼓勵業主或是公共機關打造智慧建築，一方面不僅提高營運效率，同時也能有效減少能源損耗。 以台灣智慧建築標章為例，智慧建築標章評估內容在民國92年訂定之「智慧建築標章評估手冊2003年版」，以資訊通訊、安全防災、健康舒適、設備節能、綜合布線、系統整合及設施管理七項指標作為評估內容。 隨後，「智慧建築標章解說與評估手冊2011年版」，將原始之七項評估指標擴充為八項，增設「貼心便利」指標及將原「設備節能」更名為「節能管理」指標，並參考綠建築之作法，將智慧建築標章分為五等級，分別為：合格級、銅級、銀級、黃金級、鑽石級。之後再於105年訂定「智慧建築評估手冊2016年版」，主要將分級方式由指標數改為總分制、調整指標項目、簡化評估內容、鼓勵智慧創新、明確說明各評估項目應檢附之圖說文件與鼓勵項目之計分標準等(表1)。 軟硬兼施滿足節能/安全核心設計要求   台達電子樓宇自動化解決方案事業處資深處長江文興(圖1)表示，智慧建築其實已談論多年，在這幾年之間也有許多試點案例，但並非全面普及。然而，隨著物聯網技術(聯網、感測技術等)逐漸成熟，為智慧樓宇帶來更多的轉變和發展機會，市場也因而逐漸成長。 圖1　台達電子樓宇自動化解決方案事業處資深處長江文興表示，物聯網技術逐發展加快，為智慧樓宇帶來更多機會。 江文興指出，不同的建築物意味著須搭配不同的物聯網技術和智慧化功能，例如醫院、商辦或高級住宅都各有其智慧化需求。然而，在這麼多因素之中，最主要的核心便是能源與安全，使建築物能提供高效能的營運，進而實現更佳的工作、生活環境與舒適度。因此，設備商和系統整合商也是以這兩大方向發展樓宇控制，台達也備有相關軟硬體解決方案。 首先在硬體控制器方面，該公司推出L‑DALI控制器。該產品為多功能裝置，結合燈光控制、遮陽簾控制與BACnet 和DALI(Digital Addressable Lighting Interface)系統的閘道器功能。搭配AST功能(警報、排程、趨勢紀錄)與E-mail通知，讓L‑DALI控制器成為DALI燈光系統的完美解決方案並且平順的整合到BACnet網路。 另外，L‑DALI控制器功能可以使用BACnet/IP或BACnet MS/TP(L‑DALI ME204)連接BACnet網路。也具備透過全域連線執行資料交換、AST(警報、排程、趨勢紀錄)、e-mail通知與完整的L‑WEB整合功能。此外，L‑DALI控制器具備2個Ethernet 連接埠，並內建Ethernet Switch功能。 江文興說明，晶片業者間的競爭，多是比拼誰的晶片運算速度快、能提供更好的效能，而樓宇控制產品也逐漸朝向此一趨勢發展；控制器不僅要更小、更精緻，且還要多功能。同時，還須具有開放式架構(例如開放的通訊協定)，才可更彈性的進行核心設備改造，避免新舊設備無法相容。而有了開放式架構，意味著具有更大的擴充能力和修正彈性，如此一來可降低風險、節省更多成本，這也是樓宇控制產品、設備紛紛朝開放式架構發展的主要因素。 當然，除了高效能的硬體產品之外，軟體管理系統也是不可或缺。台達指出，未來勢將是資訊主宰一切生意，如何有效的使用、分析資訊，將是呈現競爭差異化的最大要素；因此，該公司也提供台達能源在線(Delta Energy Online)為全球化能源管理系統。 據悉，此一系統為設施管理者和業主提供單建物或多建物之能耗數據，以全球/地區/建物等不同層面呈現，並將複雜龐大的原始數據轉換為有價值的分析資訊，自動計算能源績效指標(Energy Performance Index, EnPI)，協助企業辨別重大能耗、找出最佳節能潛力點，搭配量測與驗證(Measurement & Verification)等進階功能，進一步實踐企業在全球各地的節能策略。 此外，該系統具備靈活的系統架構，可兼容於第三方設備和系統，並支援各式感測器及電表，滿足使用者對於不同場域的架設需求，提升主要能耗設備的營運效率，並兼顧使用者的舒適度。藉由分散式安裝的資料收集服務、網頁伺服器和資料庫，使用者可採用網頁化使用介面，隨手連線，即可達到集中式能源管理，不受時間地點所限，實現有效管理與節能的目標。 數位化X能源管理勢在必行　西門子Desigo CC搶市 西門子樓宇科技事業部解決方案與維護事業協理洪泰隆(圖2)則指出，數位化浪潮大幅改變了建築科技領域，讓建築與不同的系統領域結合，並能智慧互連和進行溝通，建築可傳輸能源消耗和维修等訊息的數據。為此，該公司致力於發展數位化的建築科技，將這些數據蒐集和進行分析，轉化為有價值的資訊，協助建築管理者更精準的作出決策；而這些奠基於物聯網的建築科技和解決方案，就會成為建築的中樞系統，賦予建築智慧。 圖2　西門子樓宇科技事業部解決方案與維護事業協理洪泰隆指出，Navigator雲端能源管理平台以雲端為運作基礎，能有效提升建築能效。 像是該公司旗下的Desigo...

為了僅移除犧牲閘極而不影響源極和汲極，z方向上的氧化物和晶圓平面方向的閘極壁隔層材料被用於保護源極和汲極。如果壁隔層或氧化物介面中存在任何弱點，則源極或汲極就可能在該製程中受到侵蝕。當侵蝕狀況很嚴重並且導致整個源極/汲極被破壞以及鰭式場效電晶體(FinFET)失效時，此一缺陷就被稱為RX孔。優化製程條件以盡量減少或消除PFET和NFET鰭上的RX孔缺陷，是所有後閘極FinFET技術的一致要求。本文將說明針對7奈米技術節點中的這些缺陷類型，而開發實用在線檢測和檢視策略中所應對的挑戰和解決方案。 7奈米FinFET的RX孔監控難度高 針對7奈米FinFET的RX孔的監控作業，存在著非常大的挑戰，以下分成兩方面加以說明。 檢測系統要求高 為了充分監控RX孔，檢測系統必須能夠在PFET和NFET上持續一致地檢測到RX孔。在製程開發中，對P和N缺陷分別進行計數也有益於評估不同製程條件的影響。檢測系統還必須可以包容技術開發中內在的大幅度製程變化。寬頻電漿(BBP)系統根據其特定的型號可以在不同程度上滿足這些需求。這裡將討論29xx BBP系統用以監測7奈米技術開發的RX孔的結果及其局限性。 透過SEM識別特定缺陷類型 採用掃描式電子顯微鏡(SEM)對光學檢測系統所捕獲的缺陷進行檢視，對於識別特定的缺陷類型至關重要。在多晶矽閘極移除的監控步驟中，RX孔存在於較厚的氧化層之下，因此獲取該缺陷的電子影像極具挑戰性。此外，xy尺寸更加緊密，閘極的寬深比也高於先前的技術節點，這些對SEM檢視系統提出新的挑戰，因此本文也將討論本研究中所採用的SEM檢視解決方案。 善用29xx BBP系統  檢測和分類RX孔 以下說明採用29xx BBP系統時如何監測7奈米技術開發的RX孔，分成兩部分來加以說明。 寬頻電漿檢測 引入29xx BBP檢測系統改進了硬體和軟體，並為先進技術節點提供最高階的檢測解決方案。在研究中，使用電子設計自動化(EDA)軟體開發了自定義布林(Boolean)設計層，並將其作為檢測配方的一部分以提升NFET和PFET上的RX孔的檢測和分類。 圖1顯示了pRX孔平面圖與相關自定義設計片段的SRAM陣列範例，而圖2顯示一個邏輯pRX孔缺陷的範例。這個設計片段專門用於清晰地識別PFET(顯示藍色)和NFET(顯示紅色)鰭片。在陣列平面圖上可以看到，暗色和亮色水平線分別對應著PFET和NFET區域。雖然人眼很容易僅憑藉重複模式就可以識別SRAM中的PFET與NFET，但這對於如圖2中所示的邏輯區域因其設計布局的大幅度變化就無法識別。對這些邏輯缺陷進行N或P分類是透過將晶圓上的缺陷位置與設計中的相應位置進行比較，並且計算缺陷擴展邊界框(EBB)內的PFIN或NFIN自定義層密度來實現的，如圖2b正中間的虛線框所示。 圖1　顯示了pRX孔平面影像(a)和與其相關的自定義設計片段SRAM陣列(b)。注意在平面影像(a)中，亮線和暗線如何分別與(b)中的NFET和PFET鰭片相對應。 圖2　顯示了pRX孔平面影像(a)和與其相關的自定義設計片段(b)。在平面影像中，亮線和暗線對應於鰭片或STI。注意平面圖和設計片段沒有按比例顯示。 然而，對於陣列缺陷，因其間距更為緊密，EBB過大，所以不能準確地將缺陷進行P或N分類。因此，本研究利用了檢測配方中的一項名為Super Cell的新功能。該功能允許在SRAM陣列內分別對PFET和NFET進行單獨檢測，從而優化對每種元件類型的檢測。這項功能還可以用於缺陷分類以確定NFET與PFET RX孔的數量。 圖3顯示了NFET RX孔(nRX孔)的平面影像(a)和Super Cell的性能(b)。平面影像顯示了NFET(平面圖中的亮色)和PFET(平面圖中的暗色)之間的明顯光學差異。在Super Cell的結果中，PFET中心由白線強調顯示並過渡至顯示為黑色的NFET中心。請注意，演算法所實現的清晰分離。 圖3　一個nRX孔的平面影像範例(a)和Super Cell的結果(b)。很顯然Super Cell演算法能夠將NFET(亮)與PFET(暗)分開。這樣的分離可以優化對nRX和pRX的檢測，以及對pRX和nRX孔進行分類並估算兩者的比率。 SEM檢視 在這項研究中採用最新一代SEM設備因其具有較高的入射能量，這對於表徵和監控RX孔至關重要。為了進一步改善缺陷影像的對比度，灰階影像被轉換為彩色影像，這讓人眼可以更好地辨認缺陷。圖4a顯示了這種凸顯pRX孔的新型成像方法。彩色轉換的SEM影像中的下層鰭片結構會顯示為紫色色調，其中閘極溝槽則呈現為紅色/綠色色調。可以透過PFET鰭片中是否缺失紫色色調而對pRX孔做出辨識。為了更好地凸顯缺陷，如圖4b所示，還可以將自定義設計片段與SEM影像重疊。圖4b正中央的淺色長細框勾勒出有缺陷的鰭片。 圖4　顯示了pRX孔的在有(a)和無(b)自定義設計層疊圖的SEM影像。(b)圖中的淺色長細框強調顯示了有缺陷的PFET鰭片。 Super Cell助益檢測  蝕刻評估製程成效 接下來，透過Super Cell與傳統方法的比較，以及蝕刻批次拆分來說明檢測後的結果。 Super Cell與傳統方法比較 在加入Super Cell功能之前，只能憑藉傳統的光學屬性對SRAM中的PFET與NFET進行嘗試分離。使用局部對比度和灰階(分別指粗糙度和亮度)，可以在一定程度上分離PFET和NFET。圖5a是由顯示成紅色的切割線分開的pRX(顯示成粉紅色)和nRX(顯示成綠色)兩個分類。須注意的是，在NFET分類中有許多SEM不可見(雜訊缺陷)，但在PFET分類中卻沒有。當採用比PFET分類更為激進的訊號屬性時，可以有效地消除NFET中的這些雜訊缺陷。圖5b和圖5c中顯示了PFET和NFET之間的這種雜訊缺陷調諧的差異。雖然PFET與NFET分類策略看起來似乎運行良好，但它可能非常容易受到製程變化的影響。 圖5　(a)中顯示了採用傳統光學屬性對NFET和PFET進行分離。使用這種分離方法時，PFET(如(b)所示)和NFET(如(c)所示)可以分別單獨調諧，以解決其內在的雜訊。 圖6顯示了後續批次的結果。注意結果的逆轉，PFET中出現大量SEM不可見雜訊缺陷，同時一個pRX孔被錯分到NFET分類中。設置批次與後續批次的巨大分類差異可歸因於預期的製程變化以及開發中晶圓與晶圓的不同。檢測程式必須能夠容忍這些變化。 圖6　採用傳統光學屬性對後續批次進行NFET和PFET分離的結果。請注意與設置批次相比的逆向結果，現在PFET中出現比NFET更多的雜訊。 Super Cell功能中用於分離PFET和NFET的演算法在製程變化中更為穩定，因此不受不穩因素的影響。如圖5～6所示，當使用Super Cell將NFET與PFET進行分離時，該演算法採用位置計量並計算缺陷與NFET接近程度的分數。該屬性稱為Super Cell屬性#1，並取代光學屬性被用於建立NFET和PFET的分類。這種新分類的結果如圖7a所示。 須注意在圖的兩端是NFET與PFET的高純度分離，其間是可信度較低的nRX孔的狹窄過渡區域。這比圖5a中的應用更簡單，但真正的價值是傳統方法所無法實現的製程變化中的穩定性。相同的後續批次也採用Super Cell的程式進行檢測，其分類結果如圖7b所示。注意在設置晶圓和後續批次上所獲得的結果具有相似性。這樣的穩定性在評估製程拆分中是必不可少的，以保證檢測機台的誤差不會擴展到實驗設計(DOE)拆分分析之中。 圖7　採用Super Cell對設置(a)和後續批次(b)進行NFET和PFET分離的性能結果。注意對於兩片晶圓，分類的純度保持恆定，因而為評估DOE分拆提供了所需的程式穩定性。 蝕刻批次拆分的結果 這裡採用了POR(原條件)、氨和錘蝕刻三種候選蝕刻條件用以評估這個新的製程開發能力。「錘」蝕刻僅僅是較長時間的POR蝕刻，氨蝕刻則採用了與POR完全不同的化學反應。使用這個新方法，每個被捕獲的缺陷都被分為PFET、NFET、CND(無法決定)或STI(淺溝槽隔離，意味著無鰭片區)。檢測設備的這份詳細報告也包括了關於蝕刻分拆條件的額外訊息，若非如此，這些訊息則須要從SEM檢視影像的有限樣本中手動提取。 圖8顯示了不同製程條件下每種缺陷類型的相對缺陷數量，清楚地顯示出POR和錘蝕刻中NFET與PFET RX孔的比率相似，但氨蝕刻的作用則相反。該分析有助於為製程分拆提供快速的PFET與NFET反饋。 圖8　顯示不同蝕刻條件(POR、錘、氨)的缺陷計數比較。缺陷分類為NFET、PFET、CND(無法確定)或STI(非鰭片區)。 卓越檢測解決方案...