近日，韩国8英寸纯晶圆代工厂SK keyfoundry宣布，成功开发出基于双向硅控整流器（SCR）的片上电磁兼容性（EMC）保护技术。这一突破性成果旨在解决日益严峻的汽车电子、工业控制及物联网设备中的电磁干扰（EMI）问题，为高可靠性芯片设计提供了全新的片上保护方案。该技术预计将显著提升芯片在强电磁环境下的抗浪涌和抗静电放电（ESD）能力，标志着SK keyfoundry在特殊工艺领域的差异化竞争力迈上新台阶。
技术背景：电磁兼容性困境催生片上创新
随着汽车电动化、智能化进程加速，车载电子系统复杂度和集成度持续攀升。传感器、雷达、功率模块等芯片在运行时频繁面临来自电机、逆变器及高压线路的电磁干扰。传统板级EMC防护方案（如外置TVS二极管、共模扼流圈等）虽然成熟，但会占用宝贵的PCB面积、增加寄生电感和成本，且在高频高速场景下保护效果受限。此外，车载芯片对可靠性要求极高（AEC-Q100标准），传统的单向SCR或二极管保护结构在面对双向高压瞬态脉冲（如ISO 7637-2标准中的脉冲1、2a、3a/b）时往往存在触发电压漂移、响应速度不足等问题。
SK keyfoundry此次推出的基于双向SCR的片上EMC保护技术，核心创新在于利用双向对称的SCR结构，在同一芯片内部实现正负两个方向的高效钳位保护。与常规工艺相比，该方案在保持低漏电流（纳安级别）的同时，将触发电压精准控制在典型车规电压范围（如±35V~±60V），并实现了极快的响应时间（<1ns）。这解决了传统片上保护结构在双向脉冲下容易产生回滞效应或二次击穿的隐患，极大地提升了芯片的鲁棒性。
技术突破：对称结构与工艺优化是关键
据SK keyfoundry研发团队介绍，该技术是在其0.18μm BCD（双极-互补金属氧化物半导体-双扩散金属氧化物半导体）工艺平台基础上开发的。团队通过优化SCR的掺杂浓度分布、调整阱区深度与沟道长度，巧妙实现了双向导通特性的精确对称。具体而言，该器件结构类似于两个背靠背连接的SCR，但通过共享N阱和P阱区域，形成了低阻抗的“双向电压触发路径”。在正向和反向过压事件中，寄生PNP和NPN晶体管交替导通，将浪涌电流迅速泄放到地或电源线，同时将节点电压钳位在安全水平。
此外，针对大电流冲击下的热可靠性问题，SK keyfoundry引入了特殊的散热沟槽和金属布线方案，使得器件在承受高达数十安培的浪涌电流（如IEC 61000-4-5标准8/20μs波形）时仍能稳定工作。测试数据显示，在重复脉冲应力下，该结构的寿命提升了约3倍。这一成果对于需要长期稳定运行的车规级芯片而言意义重大。
应用前景：从车规芯片到工业物联网
SK keyfoundry指出，该技术首先将瞄准汽车电源管理IC、CAN/LIN总线收发器、传感器信号调理芯片等细分领域。这类芯片常暴露在恶劣电磁环境中，需要同时满足AEC-Q100的HBM（人体模型）和CDM（充电器件模型）ESD等级，以及ISO 7637的瞬态脉冲要求。通过将EMC保护直接集成在芯片内部，客户能够简化板级设计、降低BOM成本，并提升终端系统的整体电磁兼容性。
除了汽车行业，该技术还可广泛应用于工业自动化设备（如变频器、伺服驱动器中的通信接口）、5G基站电源模块以及智能家居控制器。随着物联网设备的小型化和无线化，片上EMC保护正成为必须的“隐形铠甲”。
行业意义：SK keyfoundry强化特殊工艺代工地位
SK keyfoundry是韩国唯一的纯8英寸晶圆代工厂，专注于模拟、混合信号、功率及嵌入式存储器等特殊工艺。2024年上半年，公司产能利用率维持在80%以上，其中车规级产品订单占比超过35%。此次双向SCR EMC保护技术的发布，进一步展示了其在BCD工艺、高压器件领域的技术纵深。据市场研究机构TrendForce预计，全球车规级芯片代工市场2025年将达120亿美元，EMC保护作为关键IP的国产化与差异化竞争点，将为SK keyfoundry赢得更多来自中国及欧美汽车Tier1厂商的订单。
结语
随着芯片集成度与工作频率的提高，电磁兼容性已成为决定系统可靠性的“隐形天花板”。SK keyfoundry此次基于双向SCR的片上EMC保护技术，通过巧妙的器件架构与工艺优化，实现了低成本、高性能的片上防护方案。这不仅是工艺技术的胜利，更是对“从系统到芯片”防护理念的实践。未来，该公司计划将该技术授权给更多Fabless客户，并研发面向800V高压平台的下一代保护器件。在智能汽车与绿色能源的时代浪潮中，SK keyfoundry正以“芯”守护安全。