“ 盡管全球許多產(chǎn)業(yè)因COVID-19與中美貿(mào)易戰(zhàn)而受到影響，但是根據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)協(xié)會(huì)(World Semiconductor Trade Statistics, WSTS)，全球半導(dǎo)體市場正加速地發(fā)展中，并且預(yù)計(jì)在2021年會(huì)成長8.4%。而市場的成長可歸功于遠(yuǎn)程工作設(shè)備的需求以及5G, IoT, AI等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展”

1、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)趨勢與創(chuàng)新

為了結(jié)合并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更先進(jìn)新穎的功能，在技術(shù)上使用了更大的功率，電動(dòng)汽車便是具有代表性的例子。新一代的半導(dǎo)體便順勢推出，采用耐高壓與大電流的新材料SiC與GaN，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來更多優(yōu)勢。在眾多半導(dǎo)體的應(yīng)用中，隔離器的電氣安全需要額外重視。雖然新一代半導(dǎo)體具有耐高壓的特性，但在使用高電壓時(shí)依舊需要確保使用者的安全和避免產(chǎn)品內(nèi)部損壞，因此電子元件和半導(dǎo)體IC會(huì)使用隔離器隔離輸入與輸出電壓，例如光耦合器，MOSFET柵極等。

隨著更強(qiáng)大的半導(dǎo)體出現(xiàn)，制造設(shè)備也需要加強(qiáng)運(yùn)作上的安全。再加上近期因?yàn)橐咔殛P(guān)系，制造商們無法及時(shí)補(bǔ)足市場的需求進(jìn)而造成了半導(dǎo)體短缺。為因應(yīng)各方的緊急訂單，半導(dǎo)體制造設(shè)備的需求也持續(xù)增加并且預(yù)計(jì)達(dá)到新高點(diǎn)。在快速補(bǔ)足生產(chǎn)的同時(shí)，制造商們需要確保半導(dǎo)體制造設(shè)備與半導(dǎo)體元件安全且合規(guī)。

2、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)法規(guī)與安全標(biāo)準(zhǔn)

如前面所提到的半導(dǎo)體元件與制造設(shè)備具有潛在風(fēng)險(xiǎn)，因此需要符合法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)來確保其安全性。本文將逐一介紹半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的國際安全標(biāo)準(zhǔn)并分享實(shí)際應(yīng)用，半導(dǎo)體元件(隔離器)電氣安全法規(guī)包含UL 1577 和 IEC 60747-5-5，而半導(dǎo)體制造設(shè)備電氣安全法規(guī)為SEMI S22。

半導(dǎo)體元件安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)

隔離器可分為光學(xué)和數(shù)位隔離器，半導(dǎo)體元件電氣安全標(biāo)準(zhǔn) UL 1577 與 IEC 60747-5-5各自適用于特定的隔離器。以下我們對于各標(biāo)準(zhǔn)的安全測試條件有更進(jìn)一步的介紹：

UL 1577

UL 1577 是專用于光學(xué)隔離器安全標(biāo)準(zhǔn)，也可作為數(shù)位隔離器(例如：磁和電容隔離器)的標(biāo)準(zhǔn)。

型態(tài)測試

光學(xué)隔離器必須能承受廠商所標(biāo)榜的額定承受隔離電壓60秒。一般而言，額定電壓為2.5k Vrms到 5 kVrms。一些超高隔離電壓可能達(dá)到8kVrms或更高。

如果是雙重保護(hù)的光學(xué)隔離器，則要求進(jìn)行放電測試。每個(gè)光學(xué)隔離器需要和被20kV 高壓充電過的電容并聯(lián)測試(放電測試電路如下圖所示)，電容放電五秒，重復(fù)此測試50次。

圖一：放電測試電路圖

資料來源：UL 1577 UL Safety Standard for Optical Isolator

產(chǎn)線測試

在產(chǎn)線上，每個(gè)光學(xué)隔離器需要通過耐壓測試，而測試條件為承受60秒的額定隔離電壓。然而為 提升制造效率，耐壓測試條件可使用120%的額定隔離電壓并且測試時(shí)間縮短為1秒。

由于UL1577在測試電壓上要求較為嚴(yán)格，也對電氣安全測試帶來更多挑戰(zhàn)，半導(dǎo)體元件領(lǐng)導(dǎo)品牌選擇華儀7470系列耐壓測試器來確保高電壓隔離器和雙重防護(hù)隔離器符合UL 1577安全標(biāo)準(zhǔn)。

以 6kVrms的隔離器為例，型式測試使用6kVrms，產(chǎn)線測試使用7.5kVrms (略高于120%的額定隔離 電壓)。針對雙重防護(hù)隔離器，需要通過20kV放電測試。7470系列提供超高壓20kV交流／直流電壓，可以符合UL1577嚴(yán)格的測試條件。圖二為7470系列與被測隔離器的連接方式示意圖。

圖二：7470系列與被測隔離器的連接方式示意圖

IEC 60747-5-5

IEC 60747-5-5 是專用于光隔離器(光耦合器)的安全測試標(biāo)準(zhǔn)。為了驗(yàn)證光耦合器是否能夠承受隔 離電壓，每個(gè)元件都需要通過隔離測試也就是我們熟知的耐壓測試。

型式測試

施加額定隔離電壓60秒。