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”。它承載著身份識別、物流追蹤、資產(chǎn)管控等關(guān)鍵信息，同時也因其微型化設(shè)計與無線通信的特性，隱藏著諸多技術(shù)謎題。以技術(shù)為錨點，解碼物聯(lián)本質(zhì)，平頭哥以羽陣芯片為樣本，通過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。

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——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)鏈相對較長，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)簽靜電能力測試示意圖

從"被動防御"到"主動破局"

受自然環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境和人類活動的影響，如溫度、濕度、人機交互產(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)生無可避免。

既然無可避免，那如何提升產(chǎn)品ESD性能來“抵抗”靜電的沖擊和影響，就是我們要深入研究的問題。提升ESD性能主要有兩個方面，一堵一疏。“堵“是指強化器件本身抗靜電的能力，使靜電無法擊穿電路，進而抗住沖擊。“疏”是指通過電路優(yōu)化，使接收到的靜電能夠通過一定的路徑釋放掉，減少靜電強度和影響。

基于這一堵一疏兩個方向，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電路保護方案，通過三大技術(shù)維度創(chuàng)新，構(gòu)建起立體化的ESD防護體系。

1. 雙極性保護架構(gòu)設(shè)計

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

同時，通過在版圖上減少二極管面積但是拉大二極管周長來增加二極管的橫切面，來提升ESD通流能力。

立體化ESD防護體系示意圖

2. 精準(zhǔn)定位，逐個優(yōu)化

通過仿真尋找芯片電路ESD瓶頸點和木桶短板，對內(nèi)部擊穿薄弱點進行優(yōu)化，通過調(diào)整版圖布局，來增大PAD到內(nèi)部的阻抗（如上圖中2所示），同時對內(nèi)部器件進行單獨圍guard ring 處理來減少襯底電阻，增強器件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)團隊還嘗試從芯片整體視角審視，在ESD 環(huán)路上通過將芯片外圍的seal ring來作為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），進一步增強了芯片整體ESD性能。

從"技術(shù)突破"到"客戶價值"

經(jīng)過上述的三大技術(shù)維度創(chuàng)新，平頭哥構(gòu)建起了立體化的ESD防護體系，旗下的羽陣611芯片經(jīng)過技術(shù)創(chuàng)新，目前實測ESD性能可以達到10KV以上，超越海外領(lǐng)先芯片60%，實現(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證，平均生產(chǎn)良率達到了99.8%以上，超過行業(yè)平均水平，切實解決了客戶生產(chǎn)中的良率損失問題。

結(jié)束語

平頭哥希望通過在羽陣系列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，助力RFID技術(shù)應(yīng)用于千行百業(yè)。