ROHM：年出貨5億顆運放背后的故事

為了應對這一挑戰，日前，ROHM面向車載引擎控制單元和FA設備的異常檢測系統等需要在惡劣環境下進行高速感測的車載和工業設備，開發出具備超強抗EMI性能的軌到軌輸入輸出高速CMOS運算放大器“BD87581YG-C(單通道)”和“BD87582YFVM-C(雙通道)”。新產品已于2021年5月開始暫以月產100萬個(樣品價格300日元/件，不含稅)的規模投入量產。按照規劃，該系列未來還有4通道產品正在開發中，之后將很快推出。

根據羅姆上海技術中心FAE朱莎勤的介紹，新產品系列擁有兩大主要特點：一是具備非常出色的抗干擾性能，可減輕降噪設計負擔；二是配備高精度仿真模型，可防止實際試制后返工。

作為羅姆EMARMOUR運算放大器系列產品，BD8758xYx-C系列在ROHM的電波暗室中實施了“電子輻射抗擾度測試ISO 11452-2”、“BCI測試ISO 11452-4”、“近距離輻射抗擾度測試 ISO 11452-9”、“DPI測試IEC 62132-4”這四種國際通行的抗擾度評估測試，并在這四種測試中都表現出了非常出色的性能。

例如，在“電子輻射抗擾度測試 ISO 11452-2”中，相對于普通產品在整個噪聲頻段的輸出電壓波動±300mV以上，新產品僅為±10mV以內(僅為普通產品的1/30)，實現了非常出色的抗干擾性能。由于無需針對各頻段噪聲采取降噪措施，不僅可以減少元器件數量(雙通道運算放大器與普通產品相比，RC濾波元器件共可減少10件)，還可減輕在系統中發揮重要作用的傳感器等的降噪設計負擔，從而有助于減少應用的設計工時并提高應用的可靠性。

因此，將新產品配置在傳感器等部件的后段時，利用CMOS元件結構可實現快速且精準的信號放大而完全不受外部噪聲的影響，因此在包括以各種異常檢測系統為首的廣泛應用中，非常有助于減少設計工時并提高系統的可靠性。

“普通的抗EMI性能出色的運算放大器，一般僅做‘DPI測試’，通過采取濾波器對策，僅在特定頻段具有較強的抗噪能力。而羅姆的想法是，即使在應用產品中不采取特別的對策，也不會發生誤動作。因此，運算放大器BD8758xYx-C系列通過了4種國際抗干擾度測試，并且實現了非常出色的抗干擾性能，并不意外。”朱莎勤說。

另一方面，在新產品驗證用的仿真模型中，利用ROHM自有的建模技術，忠實地再現了實際IC的電氣特性和溫度特性，成功地使仿真值與IC實物的值完全一致。ROHM提供這種高精度SPICE模型“ROHM Real Model”，通過可靠的驗證，可有效防止實際試制后的返工等情況發生，有助于提高應用產品的開發效率。

超低噪聲+高抗EMI，如何修煉？

得益于公司的開發體制，2020年，羅姆運算放大器和比較器年出貨量突破了五億顆，市場涵蓋了消費電子、通信、車載、工業和OA等多個領域，尤其是車載和工業設備市場，占比高達25%和12%，是羅姆關注的兩大重點領域。

朱莎勤表示，羅姆的電路設計工程師在IC開發中起著主導作用，并追求工藝技術和布局技術，開發新系列運算放大器產品，追求時下所需的抗干擾性能。結合電路設計、布局、工藝三個方面，開發出了高精度的超低噪聲運算放大器以及在惡劣環境下對抗外部噪音能力非常強勁的，抗EMI性能非常出色的運算放大器。

以2017年推出的具備超低噪聲指標的LMR1802產品系列為例，從下圖可以看出，在10HZ-10KHZ頻率范圍內，該系列整體性能非常出色，能夠實現傳感器對于高精度的要求。

“上述優異性能的獲得，是羅姆通過改善工藝以及電路設計而實現的。”朱莎勤表示，除了噪音很低以外，LMR1802值得關注的參數還包括輸入偏置電流，輸入失調電壓，該產品在這些方面相比以往的產品也都大大降低。另外，通過提高相位裕度，還確保了高穩定性和高易用性。

除了超低噪聲外，出色的抗EMI性能是羅姆運算放大器產品的又一特性。

前文所提及的“EMARMOUR(其中，EM是電磁輻射的縮寫，ARMOUR為鎧甲之意)”是ROHM產品的品牌名，該品牌產品融合了ROHM的“電路設計技術”、“布局技術”、“工藝技術”優勢開發而成，僅用于在ISO 11452-2國際抗擾度評估測試中，在整個噪聲頻段輸出電壓波動都非常小的抗干擾性能出色的產品。由于抗干擾性能非常出色，有助于解決系統開發過程中的噪聲干擾問題，因而可減少設計工時并提高系統的可靠性。

朱莎勤從三個層面對使用ROHM抗EMI性能出色的運算放大器帶來的優點進行了詳細解讀：

首先，在傳感器應用中，輸入電壓是非常微弱的，普通產品由于抗干擾性能低，受到外部噪聲影響，從而發生誤動作。MCU接收到錯誤的信號，導致異常工作。而使用EMARMOUR系列產品，也就是說抗EMI性能出色的產品，是不容易受到外部噪聲干擾的；

其次，從整體設計流程來看，特別是汽車電子的流程來看，在設計新產品時，都要對系統整體的噪聲進行評估。普通產品在設計的初期階段是很難做噪聲設計的，噪聲設計一般是要等到DEMO板出來以后，再進行整體評估，這個時候可能會導致噪聲測試結果NG。這樣就要花更多的工時來減低噪聲，甚至要在設計前期追加對策，增加了整體設計工時。

然而在使用EMARMOUR系列產品，由于出廠時抗噪能力強，能夠有效減輕降噪設計負擔，從而可以幫助客戶減少系統設計工時和設計成本，在整體交付周期較短的設計中，也可以做到快速響應。

第三，普通運放本身輸入、輸出端需要追加濾波器件，最簡單的就是RC濾波，就是每一個端口要加電阻和電容。但使用羅姆的EMARMOUR系列產品，無需任何濾波對策就可以實現出色的降噪水平。簡單地來比較一下，使用四通道產品時，可削減多達18個外圍元器件，有效節省客戶元器件成本以及布板面積成本。

全面優化電路、布局和元件尺寸，是羅姆在產品中提升抗EMI性能的關鍵所在。

“首先，通過在所需的位置嵌入多個新開發的噪聲控制電路RF-IA，提高了抗干擾性能；其次，在有噪聲的線路周圍設置屏蔽結構，同時改善布線干擾并調整內部模擬內核的阻抗；第三，著眼于寄生電容大時抗噪性能強的事實來選擇工藝和元件尺寸，以獲得更適合的寄生電容。當這三點完全具備的時候，整個芯片的噪聲抗噪的能力就非常強勁了。“朱莎勤說。