在物聯(lián)網(wǎng)的宏大圖景中，一枚小小的RFID標(biāo)簽，是連接物理世界與數(shù)字世界的“橋梁”。它承載著身份識(shí)別、物流追蹤、資產(chǎn)管控等關(guān)鍵信息，同時(shí)也因其微型化設(shè)計(jì)與無(wú)線通信的特性，隱藏著諸多技術(shù)謎題。以技術(shù)為錨點(diǎn)，解碼物聯(lián)本質(zhì)，平頭哥以羽陣芯片為樣本，通過(guò)RFID技術(shù)專欄系列——【羽陣芯解】，共同探討電子標(biāo)簽芯片背后的產(chǎn)業(yè)邏輯與技術(shù)未來(lái)。

電子標(biāo)簽生產(chǎn)中的"良率難題"

在UHF RFID電子標(biāo)簽的制造鏈中，一個(gè)常被忽視卻影響全局的環(huán)節(jié)正在悄然吞噬企業(yè)利潤(rùn)——靜電擊穿導(dǎo)致的良率損失。

超高頻RFID電子標(biāo)簽加工產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)較長(zhǎng)，涉及到芯片制造、天線加工、Inlay加工、復(fù)合、打印、貼標(biāo)等諸多環(huán)節(jié)，越往后續(xù)工藝，涉及到的加工廠家也更多、更分散。受加工工藝、環(huán)境影響，每個(gè)加工環(huán)節(jié)都可能因靜電放電（ESD）產(chǎn)生不良品及良率損失。盡管當(dāng)前業(yè)界通行的標(biāo)準(zhǔn)要求產(chǎn)線ESD控制在2000V以內(nèi)，但現(xiàn)實(shí)情況卻復(fù)雜的多。

由于生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)條件、管控能力等各種因素，導(dǎo)致部分廠家ESD控制能力不足，因靜電擊穿導(dǎo)致標(biāo)簽生產(chǎn)良率不高已經(jīng)成為加工企業(yè)痛點(diǎn)之一。

因此，如何提升UHF RFID芯片ESD性能成為了提高標(biāo)簽生產(chǎn)良率和可靠性的重要議題。

標(biāo)簽靜電能力測(cè)試示意圖

從"被動(dòng)防御"到"主動(dòng)破局"

受自然環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境和人類活動(dòng)的影響，如溫度、濕度、人機(jī)交互產(chǎn)生摩擦、生產(chǎn)設(shè)備工作中電荷累積等，靜電本身的產(chǎn)生無(wú)可避免。

既然無(wú)可避免，那如何提升產(chǎn)品ESD性能來(lái)“抵抗”靜電的沖擊和影響，就是我們要深入研究的問(wèn)題。提升ESD性能主要有兩個(gè)方面，一堵一疏?！岸隆笆侵笍?qiáng)化器件本身抗靜電的能力，使靜電無(wú)法擊穿電路，進(jìn)而抗住沖擊?！笆琛笔侵竿ㄟ^(guò)電路優(yōu)化，使接收到的靜電能夠通過(guò)一定的路徑釋放掉，減少靜電強(qiáng)度和影響。

基于這一堵一疏兩個(gè)方向，平頭哥走訪了多家RFID產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作伙伴，深入了解UHF RFID電子標(biāo)簽各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)條件，并基于人體放電模式（HBM）建立ESD仿真模型，創(chuàng)新研發(fā)了UHF RFID電子標(biāo)簽芯片的ESD電路保護(hù)方案，通過(guò)三大技術(shù)維度創(chuàng)新，構(gòu)建起立體化的ESD防護(hù)體系。

1. 雙極性保護(hù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)單向二極管結(jié)構(gòu)在正負(fù)向靜電沖擊時(shí)存在不對(duì)稱防護(hù)能力，且受限于芯片面積，難以滿足高ESD等級(jí)需求。平頭哥羽陣技術(shù)團(tuán)隊(duì)采用背靠背二極管（如下圖中1所示）并對(duì)ESD HBM model 建模進(jìn)行電路仿真，得到二極管面積的最優(yōu)解。

同時(shí)，通過(guò)在版圖上減少二極管面積但是拉大二極管周長(zhǎng)來(lái)增加二極管的橫切面，來(lái)提升ESD通流能力。

立體化ESD防護(hù)體系示意圖

2. 精準(zhǔn)定位，逐個(gè)優(yōu)化

通過(guò)仿真尋找芯片電路ESD瓶頸點(diǎn)和木桶短板，對(duì)內(nèi)部擊穿薄弱點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)調(diào)整版圖布局，來(lái)增大PAD到內(nèi)部的阻抗（如上圖中2所示），同時(shí)對(duì)內(nèi)部器件進(jìn)行單獨(dú)圍guard ring 處理來(lái)減少襯底電阻，增強(qiáng)器件ESD性能。

3. 全局泄放路徑優(yōu)化

除了以上兩種局部電路方案優(yōu)化外，平頭哥羽陣技術(shù)團(tuán)隊(duì)還嘗試從芯片整體視角審視，在ESD 環(huán)路上通過(guò)將芯片外圍的seal ring來(lái)作為ESD的泄放路徑，全局優(yōu)化，減少ESD環(huán)路之間的阻抗（如上圖中3所示），進(jìn)一步增強(qiáng)了芯片整體ESD性能。

從"技術(shù)突破"到"客戶價(jià)值"

經(jīng)過(guò)上述的三大技術(shù)維度創(chuàng)新，平頭哥構(gòu)建起了立體化的ESD防護(hù)體系，旗下的羽陣611芯片經(jīng)過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，目前實(shí)測(cè)ESD性能可以達(dá)到10KV以上，超越海外領(lǐng)先芯片60%，實(shí)現(xiàn)了全面突破。

目前，羽陣產(chǎn)品已經(jīng)在多家客戶中得到了全面驗(yàn)證，平均生產(chǎn)良率達(dá)到了99.8%以上，超過(guò)行業(yè)平均水平，切實(shí)解決了客戶生產(chǎn)中的良率損失問(wèn)題。

結(jié)束語(yǔ)

平頭哥希望通過(guò)在羽陣系列UHF RFID芯片技術(shù)上的深耕和創(chuàng)新，持續(xù)為客戶和合作伙伴解決行業(yè)痛點(diǎn)，助力RFID技術(shù)應(yīng)用于千行百業(yè)。