ความท้าทายที่เปลี่ยนแปลงไปของการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันกำลังเผชิญกับปัญหาการรบกวนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แย่ลงอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การศึกษาจากปี 2023 แสดงให้เห็นว่าปัญหานี้เพิ่มขึ้นประมาณ 47% ตั้งแต่ปี 2018 โดยหลักๆ แล้วเป็นเพราะอุปกรณ์มีขนาดเล็กลง ขณะเดียวกันก็ถูกออกแบบให้มีความสามารถไร้สายมากขึ้น สถานการณ์ยิ่งเลวร้ายลงเมื่อมีการติดตั้งเครือข่าย 5G อย่างแพร่หลาย อุปกรณ์อัจฉริยะกลายเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตประจำวัน และแหล่งจ่ายไฟทำงานที่ความถี่สูงกว่าที่เคยเป็นมา สิ่งเหล่านี้ทำให้นักออกแบบจำเป็นต้องให้ความสำคัญอย่างจริงจังกับการกรองสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) เมื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ในปัจจุบัน

การทำความเข้าใจเกี่ยวกับการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

EMI เกิดขึ้นเมื่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้ารบกวนการทำงานของอุปกรณ์ ซึ่งอาจปรากฏเป็นการบิดเบือนสัญญาณ การเสียหายของข้อมูล หรือระบบล่มอย่างสิ้นเชิง มี EMI สองประเภทหลัก ได้แก่

• แหล่งที่มาธรรมชาติ : รังสีคอสมิก, แสงเหนือจากดวงอาทิตย์ และการปล่อยประจุในชั้นบรรยากาศ
• แหล่งกำเนิดจากมนุษย์ : อุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตช์โหมด, ตัวส่งสัญญาณไร้สาย และวงจรดิจิทัลความเร็วสูง

ค่าใช้จ่ายระดับโลกจากความล้มเหลวของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับ EMI เกินกว่า 740 พันล้านดอลลาร์สหรัฐต่อปี (Ponemon Institute, 2023) ซึ่งเน้นย้ำถึงความเร่งด่วนในการดำเนินกลยุทธ์การลดผลกระทบอย่างมีประสิทธิภาพ

EMI แบบนำผ่านและแบบรังสีในอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตช์โหมด

อุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตช์โหมดสมัยใหม่เผชิญกับความท้าทายด้าน EMI สองประการ:

ประเภท EMI	เส้นทางการส่งผ่าน	ระยะความถี่	วิธีการลดผลกระทบโดยทั่วไป
EMI แบบนำผ่าน	สายไฟฟ้า/สายกราวด์	150 กิโลเฮิรตซ์ - 30 เมกะเฮิรตซ์	เฟอร์ไรต์ช็อก
การรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าแบบแผ่รังสี	สนามแม่เหล็กไฟฟ้า	30 MHz - 1 GHz	ชิลด์ป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า (Shielding cans)

งานวิจัยล่าสุดแสดงให้เห็นว่า 68% ของการเสียหายของแหล่งจ่ายไฟเกิดจากตัวกรอง EMI ที่ไม่เพียงพอ (งานวิจัยการกรองแบบแอคทีฟที่รวมเข้าด้วยกัน, 2023) โดยเฉพาะในออกแบบขนาดกะทัดรัดที่ความใกล้ชิดของชิ้นส่วนทำให้ความเสี่ยงจากการรบกวนเพิ่มขึ้น

ผลกระทบของอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงต่อปัญหา EMI

แรงผลักดันในการสร้างอุปกรณ์ที่เล็กลงและทรงพลังมากขึ้น ทำให้ความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มขึ้น 300% ตั้งแต่ปี 2015 ส่งผลให้เกิดปัญหา EMI สามประการที่สำคัญ:

1. พื้นที่ทางกายภาพที่ลดลงสำหรับชิ้นส่วนตัวกรองแบบดั้งเดิม
2. ภาระความร้อนที่สูงขึ้น ซึ่งเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุ
3. ความจุไฟฟ้าแบบพาราซิติกที่เพิ่มขึ้นในวงจรที่ออกแบบให้มีความหนาแน่นสูง

สภาพแวดล้อมของ EMI ที่รุนแรงขึ้นจากความหนาแน่นนี้ จำเป็นต้องใช้วิธีการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ เช่น การใช้ชิ้นส่วนพาสซีฟแบบฝัง (embedded passives) และอัลกอริทึมกรองแบบปรับตัว เพื่อรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณโดยไม่ลดทอนประสิทธิภาพ

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์และการรวมตัวของตัวกรอง EMI

การหดตัวของขนาดโหนดส่งผลให้เซมิคอนดักเตอร์ไวต่อสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) มากขึ้นได้อย่างไร

การผลักดันโนดเซมิคอนดักเตอร์ให้เล็กลงจนถึงระดับต่ำกว่า 10 นาโนเมตร ได้ก่อให้เกิดปัญหาที่ไม่คาดคิดเกี่ยวกับการรบกวนสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อชิ้นส่วนขนาดเล็กเหล่านี้ถูกจัดเรียงอยู่ใกล้กันมาก ๆ คุณสมบัติทางไฟฟ้าของพวกมันจะเริ่มแสดงพฤติกรรมแปลกประหลาด ความจุแบบพาราซิติก (parasitic capacitances) ระหว่างชิ้นส่วนจะทำหน้าที่คล้ายเสาอากาศขนาดเล็ก ในขณะที่การเหนี่ยวนำเชิงแม่เหล็ก (inductive couplings) จะกลายเป็นตัวขยายสัญญาณรบกวนในความถี่สูง ตามรายงานวิจัยที่เผยแพร่เมื่อปีที่แล้วโดย IEEE EMC Society การลดขนาดลงต่ำกว่า 28 นาโนเมตรทำให้วงจรไฟฟ้ามีความเสี่ยงต่อปัญหา EMI เพิ่มขึ้นประมาณ 20% เนื่องจากพื้นที่สำหรับค่าเผื่อผิดพลาดมีจำกัดมากขึ้น และการทำงานเปิด-ปิดของชิ้นส่วนทุกอย่างเกิดขึ้นเร็วขึ้นอย่างมาก ผู้ผลิตจึงจำเป็นต้องติดตั้งตัวกรอง EMI พิเศษเพื่อป้องกันไม่ให้ชิปขนาดเล็กจิ๋วนี้ก่อปัญหาสัญญาณรบกวน ผู้เชี่ยวชาญบางคนแย้งว่านี่อาจเป็นเหตุผลที่เราเห็นการให้ความสำคัญกับโซลูชันด้านบรรจุภัณฑ์ (packaging solutions) มากขึ้น

แนวโน้มอุตสาหกรรมด้านโซลูชันเซมิคอนดักเตอร์เพื่อลดปัญหา EMI

ในปัจจุบัน ผู้ผลิตต่างหันไปใช้ระบบการบรรจุภัณฑ์ร่วมเพื่อลดปัญหา EMI กันมากขึ้น ซึ่งรวมเอาวัสดุกรองสัญญาณที่ซับซ้อนเข้ากับแนวทางการออกแบบแผงวงจรที่ชาญฉลาด ตามรายงานการวิจัยตลาดล่าสุดในปี 2024 พบว่าประมาณสองในสามของไอซีสำหรับการจัดการพลังงานรุ่นใหม่ที่เปิดตัวล่าสุด มีความสามารถในการยับยั้ง EMI ในตัวอยู่แล้ว นับเป็นการเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับช่วงต้นปี 2020 ที่มีเพียงเล็กน้อยกว่า 40% ตัวควบคุมรุ่นใหม่ล่าสุดยังได้พัฒนาไปไกลกว่าเดิม โดยมีการฝังเทคโนโลยีการตัดเสียงรบกวนแบบแอคทีฟไว้ภายใน อุปกรณ์รวมเหล่านี้สามารถลดสัญญาณรบกวนได้ประมาณ 15 เดซิเบล เมื่อเทียบกับชิ้นส่วนแยกแบบดั้งเดิม ขณะที่ใช้พื้นที่บนแผงวงจรสายไฟฟ้าลดลงประมาณ 30% สำหรับวิศวกรที่ทำงานภายใต้ข้อจำกัดด้านพื้นที่อย่างแน่นหนา สิ่งนี้ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในแง่ของการแลกเปลี่ยนระหว่างสมรรถนะกับขนาดพื้นที่ที่ใช้

การรวมระบบกรอง EMI เข้าไว้ภายในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์

กลยุทธ์การรวมระบบ 3 ประการที่กำลังเปลี่ยนแปลงวิธีการใช้งานตัวกรอง EMI

1. เครือข่ายการถอดความถี่บนได โดยใช้วัสดุไดอิเล็กทริกชนิด high-k
2. สถาปัตยกรรมการปรับสมดุลกระแสไฟฟ้า ในตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า
3. การจับค่าความต้านทานแบบปรับตัว สำหรับการลดทอนสัญญาณตามความถี่ที่เลือกได้

แนวทางบูรณาการเหล่านี้ช่วยลดการสูญเสียพลังงานแบบพาราซิติกลงโดย 45%เมื่อเทียบกับตัวกรอง EMI ภายนอกแบบดั้งเดิม ขณะที่ยังคงรักษามาตรฐานการปล่อยคลื่นรบกวนตามข้อกำหนด FCC Part 15 Class B อย่างไรก็ตาม การจัดการความร้อนยังคงเป็นความท้าทายในงานออกแบบที่ชิ้นส่วนกรองแบ่งพื้นที่บนชิปซิลิคอนร่วมกับทรานซิสเตอร์กำลังสูง

การลดขนาดและนวัตกรรมการออกแบบในการพัฒนาตัวกรอง EMI

การลดขนาดตัวกรอง EMI และการออกแบบที่ประหยัดพื้นที่ในแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ยุคใหม่

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่ต้องการตัวกรอง EMI ที่ใช้พื้นที่บนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ลดลง 68% เมื่อเทียบกับการออกแบบในปี 2019 ซึ่งเกิดจากความต้องการโครงสร้างพื้นฐาน 5G และข้อจำกัดของอุปกรณ์สวมใส่ ตัวเก็บประจุเซรามิกหลายชั้นที่มีฟังก์ชันการกรองในตัวสามารถลดจำนวนชิ้นส่วนลงได้ 40% ในขณะที่ยังคงรักษาระดับการลดทอนสัญญาณรบกวนได้ 60 เดซิเบล ที่ความถี่ 100 เมกะเฮิรตซ์

ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ของวัสดุที่ทำให้ตัวกรอง EMI มีขนาดเล็กลง

วัสดุแกนแบบนาโนคริสตัลลินสามารถเพิ่มความหนาแน่นฟลักซ์ได้ดีขึ้นถึง 92% เมื่อเทียบกับเฟอร์ไรต์แบบดั้งเดิม ช่วยให้สามารถออกแบบตัวกรองที่มีพื้นที่เพียง 3mm² โดยไม่ลดทอนเสถียรภาพทางความร้อน ความก้าวหน้าล่าสุดในวัสดุโพลิเมอร์นำไฟฟ้า ยังสามารถลดสัญญาณรบกวนในช่วงความถี่ 0.1–6GHz ได้อย่างมีประสิทธิภาพถึง 85% ในโครงสร้างที่มีความหนาเพียง 1.2mm

ข้อแลกเปลี่ยนระหว่างการลดขนาดกับประสิทธิภาพในการกรอง

การลดขนาดตัวกรองโดยทั่วไปจะทำให้เกิดความจุแบบพาราซิติกเพิ่มขึ้น 15–25% ซึ่งจำเป็นต้องใช้เครือข่ายจับคู่ความต้านทานเชิงพาณิชย์ที่สร้างสรรค์ โดยการออกแบบชดเชยผ่าน:

• ชั้นป้องกันที่เลือกเฉพาะความถี่
• วงจรลดแรงสั่นสะเทือนแบบปรับตัว
• เทคนิคการพันขดลวดเหนี่ยวนำแบบ 3 มิติ

กรณีศึกษา: ตัวกรอง EMI ขนาดย่อสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สวมใส่เพื่อผู้บริโภค

การประยุกต์ใช้ในสมาร์ตวอทช์รุ่นใหม่แสดงให้เห็นว่าตัวกรอง EMI ขนาดเพียง 2.8mm³ สามารถลดสัญญาณรบกวนจากโมดูล PMIC ลงได้ 73dBμV/m — สอดคล้องกับข้อกำหนด EN 55032 Class B และใช้พื้นที่บนแผงวงจรน้อยลง 35% เมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้า

ตัวกรอง EMI แบบแอคทีฟ เทียบกับ แบบพาสซีฟ: สมรรถนะ ความซับซ้อน และการใช้งาน

ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างตัวกรอง EMI แบบแอคทีฟและแบบพาสซีฟ

ตัวกรอง EMI มีอยู่สองประเภทหลัก ได้แก่ แบบแอคทีฟและแบบพาสซีฟ ซึ่งจัดการกับสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยวิธีที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ตัวกรองแบบพาสซีฟทำงานโดยการรวมตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และขดลวด เพื่อป้องกันความถี่ที่ไม่ต้องการเหล่านั้น สิ่งที่ดีเกี่ยวกับตัวกรองแบบนี้คือ ไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอกเพื่อให้ทำงาน ในขณะที่ตัวกรองแบบแอคทีฟนั้นต่างออกไปอย่างสิ้นเชิง ตัวกรองชนิดนี้ใช้ออปแอมป์ และต้องการแหล่งจ่ายไฟภายนอกเพื่อต่อต้านสัญญาณรบกวน โดยผลการทดสอบเมื่อปีที่แล้วระบุว่า มีความแตกต่างที่สำคัญหลายประการระหว่างแนวทางทั้งสองนี้ ซึ่งควรพิจารณาอย่างรอบคอบ

คุณลักษณะ	ตัวกรองแบบแอคทีฟ	ตัวกรองแบบพาสซีฟ
ข้อกำหนดพลังงาน	ใช่	ไม่
ระยะความถี่	เหมาะสมสำหรับความถี่ต่ำ	มีประสิทธิภาพที่ความถี่สูง
การเพิ่มสัญญาณ	สามารถขยายสัญญาณได้	ทำได้เพียงลดทอนสัญญาณเท่านั้น
ค่าใช้จ่าย	สูงกว่า 15–30%	ต้นทุนเริ่มต้นต่ำกว่า

ตัวกรอง EMI แบบแอคทีฟในการออกแบบแหล่งจ่ายไฟเพื่อลดสัญญาณรบกวน

ในสถานการณ์ที่มีความซับซ้อนเกี่ยวกับแหล่งจ่ายไฟ โดยเฉพาะเมื่อการกำจัดสัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการมีความสำคัญมาก ฟิลเตอร์แบบแอคทีฟจะโดดเด่นเป็นพิเศษ ฟิลเตอร์เหล่านี้ทำงานคล้ายกับหูฟังตัดเสียงรบกวนขั้นสูงที่เรารู้จักกันดีในปัจจุบัน แต่แทนที่จะจัดการกับคลื่นเสียง มันจัดการกับสัญญาณไฟฟ้า วิธีการทำงานของฟิลเตอร์เหล่านี้คือการส่งสัญญาณที่มีเฟสตรงข้ามออกไป เพื่อให้ไปหักล้างสัญญาณรบกวนนั้น บริษัทชั้นนำในวงการนี้ได้เริ่มฝังอัลกอริทึมปรับตัวแบบอัจฉริยะไว้ภายในวงจรรวม (IC) เมื่อไม่นานมานี้ ซึ่งจากรายงานส่วนใหญ่ระบุว่า สิ่งนี้ช่วยลดพื้นที่ทางกายภาพที่จำเป็นสำหรับฟิลเตอร์ภายนอกลงได้ประมาณครึ่งหนึ่ง และยังคงรักษามาตรฐานตามข้อกำหนด FCC Part 15B ว่าด้วยความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) ไว้ได้อย่างครบถ้วน

ระบบกรองสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าแบบปรับตัวเรียลไทม์โดยใช้การควบคุมแบบวงจรป้อนกลับ

ตัวกรองแบบแอคทีฟสมัยใหม่ใช้การตรวจสอบอิมพีแดนซ์แบบเรียลไทม์และสัญญาณดิจิทัล (DSP) เพื่อปรับแต่งพารามิเตอร์การกรองภายในไมโครวินาที ความสามารถนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในระบบหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและโครงสร้างพื้นฐาน 5G ซึ่งโปรไฟล์ EMI เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น ระบบแบบปรับตัวได้สามารถลดสัญญาณรบกวนชั่วคราวที่เกิน 80 dBµV โดยไม่กระทบต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณ

การวิเคราะห์ข้อถกเถียง: ตัวกรองแบบแอคทีฟคุ้มค่ากับความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นหรือไม่?

ตัวกรองแบบแอคทีฟช่วยลดจำนวนส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับแผงวงจรขนาดเล็กได้ แต่ราคาของมันสูงกว่าทางเลือกอื่นประมาณ 1.5 ถึง 2 เท่า ซึ่งทำให้วิศวกรหลายคนเกิดการถกเถียงกันอย่างมาก หลายคนยังคงมองว่าตัวเลือกแบบพาสซีฟใช้งานได้ดีเพียงพอสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ประมาณเจ็ดในสิบกรณีที่ความถี่ต่ำกว่า 500 กิโลเฮิรตซ์ อย่างไรก็ตาม ผู้สนับสนุนชี้ให้เห็นถึงข้อดีในระยะยาว การศึกษาเมื่อปีที่แล้วพบว่ารถยนต์ที่ติดตั้งระบบช่วยการขับขี่ขั้นสูงจะมีปัญหาในการใช้งานจริงลดลง 22 เปอร์เซ็นต์ เมื่อใช้เทคนิคการลดคลื่นรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) แบบพิเศษเหล่านี้ สรุปแล้ว สุดท้ายนี้ขึ้นอยู่กับว่าประสิทธิภาพที่ดีกว่านั้นจะคุ้มค่ากับการออกแบบที่ซับซ้อนมากขึ้นหรือไม่ ขึ้นอยู่กับโครงการเฉพาะเจาะจงที่เรากำลังพูดถึง

การรวมตัวกรอง EMI เข้ากับระบบในแอปพลิเคชัน 5G และความถี่สูง

การรวมตัวกรอง EMI เข้ากับการออกแบบระบบเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณ

ระบบ 5G รุ่นล่าสุดจำเป็นต้องใช้ตัวกรอง EMI ที่ได้รับการออกแบบพิเศษ เพื่อให้สามารถรักษาระดับสัญญาณให้สะอาดในวงจรที่มีความหนาแน่นสูงได้ ตามการวิจัยอุตสาหกรรมบางชิ้นในปี 2024 พบว่า ปัญหาประมาณ 8 จาก 10 ข้อที่เกิดกับอุปกรณ์ RF 5G เกิดจากวางแผน EMC ได้ไม่ดีพอในระหว่างขั้นตอนการประกอบชิ้นส่วนต่างๆ ในปัจจุบัน วิศวกรกำลังให้ความสำคัญกับการติดตั้งตัวกรองแบบหลายขั้นตอน เนื่องจากระบบนี้สามารถจัดการได้ทั้งสัญญาณความถี่ต่ำ (สูงสุดประมาณ 30 เมกะเฮิรตซ์) และสัญญาณรบกวนความถี่สูงที่มากกว่า 1 กิกะเฮิรตซ์ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับโปรเซสเซอร์แบนด์เบสประสิทธิภาพสูง สิ่งนี้หมายความโดยทางปฏิบัติว่า จำนวนข้อผิดพลาดของบิตจะลดลงระหว่าง 40 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ในระบบที่ใช้คลื่น mmWave เมื่อเทียบกับการออกแบบรุ่นก่อนๆ ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการใช้งานจริงอย่างมาก

ความท้าทายของเทคโนโลยี 5G ด้านการป้องกันคลื่นรบกวน (EMI Shielding) และการกรองความถี่สูง

การเปลี่ยนผ่านไปสู่ช่วงความถี่ 3.5–7.125 กิกะเฮิรตซ์ของ 5G ได้เปิดเผยช่องโหว่ที่สำคัญในวิธีการป้องกันสัญญาณรบกวนแบบดั้งเดิม ที่ความถี่ mmWave 28 กิกะเฮิรตซ์ ผลกระทบจากความลึกของผิวหนัง (skin depth) ทำให้ประสิทธิภาพในการป้องกันลดลง 72% เมื่อเทียบกับการใช้งานที่ต่ำกว่า 6 กิกะเฮิรตซ์ (รายงานอุตสาหกรรม 2024) วิศวกรจัดการปัญหานี้ด้วยโซลูชันแบบผสมผสาน:

• จอยต์นำไฟฟ้าที่มีการลดทอนสัญญาณ 80 เดซิเบล ที่ความถี่ 6 กิกะเฮิรตซ์
• พื้นผิวเลือกความถี่ (Frequency-selective surfaces - FSS) สำหรับการป้องกันสัญญาณทิศทางเฉพาะ
• อัลกอริทึมการกดดันสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าแบบปรับตัว โดยใช้การจับค่าอิมพีแดนซ์แบบเรียลไทม์

ข้อกำหนดช่วงความถี่สูงขึ้นสำหรับตัวกรองสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณวิทยุหนาแน่น

มาตรฐาน Wi-Fi 7 รุ่นใหม่ (5.925–7.125 กิกะเฮิรตซ์) และการสื่อสารผ่านดาวเทียม (12–40 กิกะเฮิรตซ์) กำลังผลักดันให้ตัวกรองสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าเกินขีดจำกัดแบบดั้งเดิม การวิจัยและพัฒนาในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่:

พารามิเตอร์	ตัวกรองรุ่นเก่า	ข้อกำหนดรุ่นถัดไป
ระยะความถี่	DC – 6 กิกะเฮิรตซ์	DC – 40 กิกะเฮิรตซ์
การสูญเสียการแทรก	< 1 dB @ 2 GHz	< 0.8 dB @ 28 GHz
การปฏิเสธโหมดร่วม	30 เดซิเบล	45 dB

วัสดุเช่น นิกเกิล-สังกะสี เฟอไรต์ และซับสเตรตโพลีเมอร์ผลึกเหลว ปัจจุบันสามารถลดการเหนี่ยวนำใกล้สนามได้ถึง 91% ที่ความถี่ 24 GHz ซึ่งช่วยแก้ปัญหาการรบกวนในโมดูลเสาอากาศแบบโฟสอาร์เรย์ (Materials Science Advances 2023)

คำถามที่พบบ่อย (FAQs)

สิ่งรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) คืออะไร?

EMI คือ การรบกวนที่เกิดจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งส่งผลกระทบต่อการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อาจทำให้เกิดการบิดเบือนสัญญาณ การผิดพลาดของข้อมูล หรือความล้มเหลวของระบบ

เหตุใด EMI จึงกลายเป็นปัญหาที่ใหญ่ขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา?

การเพิ่มขึ้นของปัญหา EMI ส่วนใหญ่เกิดจากขนาดอุปกรณ์ที่เล็กลง การเพิ่มขึ้นของความสามารถไร้สาย และการนำแหล่งจ่ายไฟความถี่สูงเข้ามาใช้งาน เช่น เทคโนโลยี 5G และอุปกรณ์อัจฉริยะ

ตัวกรอง EMI แบบแอคทีฟและแบบพาสซีฟมีความแตกต่างกันอย่างไร?

ตัวกรองแบบแอคทีฟต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก และสามารถขยายสัญญาณได้ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ความถี่ต่ำกว่า ตัวกรองแบบพาสซีฟไม่ต้องการแหล่งจ่ายไฟภายนอก และมีประสิทธิภาพดีที่ความถี่สูง แต่ให้เพียงการลดทอนสัญญาณเท่านั้น

ทำไมการกรอง EMI จึงมีความสำคัญในเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์?

เมื่อขนาดของโหนดเซมิคอนดักเตอร์หดตัวลงจนถึงระดับย่อย 10 นาโนเมตร คุณสมบัติทางไฟฟ้าของชิ้นส่วนจะก่อให้เกิดปัญหาด้าน EMI การกรองที่มีประสิทธิภาพจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันปัญหาการรบกวนในสภาพแวดล้อมที่มีขนาดเล็กเช่นนี้

เทคโนโลยี 5G ส่งผลต่อประเด็นด้าน EMI อย่างไร?

ความถี่สูงและสภาพแวดล้อมที่หนาแน่นของ 5G ทำให้เทคนิคการกรองและป้องกัน EMI แบบดั้งเดิมถึงขีดจำกัด จำเป็นต้องใช้วิธีการทางวิศวกรรมขั้นสูงเพื่อรักษาระดับความสมบูรณ์ของสัญญาณ