隔離技術
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
隔離技術的實例教程
那為什么MMU可以實現進程級隔離呢？
因為MMU的翻譯是基于頁表進行的，頁表記錄了進程虛擬頁到物理頁的映射。操作系統為不同的進程分配的不同的頁表起始地址，存儲在對應寄存器中。當MMU翻譯地址時，根據頁表起始地址加偏移量定位到具體的頁表項，進而完成地址翻譯。不難看出，這種機制使得進程擁有天然隔離的零散的地址空間。
圖4 MMU工作原理
安全隔離小結
安全隔離的底層原理是避免軟件對內存的不合理訪問，以滿足功能安全要求。硬件層面上，有MPU、MMU這樣的硬件進行程序內存空間的保護和約束；軟件層面上，容器化技術和虛擬化技術也能幫助用戶制定更靈活的隔離策略。但并不是說實現了這些安全隔離機制就等于完全滿足了安全隔離需求，還需要結合軟件和系統的正確設計來共同達成目標。
經緯恒潤功能安全團隊成立于2008年，系國內較早從事功能安全技術研究的團隊。作為功能安全、預期功能安全國家標準委員會成員，經緯恒潤的研發流程、生產流程已通過功能安全開發過程認證，功能安全開發過程達到ASIL-D，相關產品已成功服務于近百家國內外整車及零部件企業。
經緯恒潤功能安全軟件團隊可提供功能安全軟件開發技術咨詢服務，包括功能安全軟件階段流程/產品咨詢、L2監控算法開發集成和L3安全機制（安全通信、隔離、監控、執行和芯片AOU）的開發集成，控制器覆蓋動力域、底盤域、智駕域和車身域等。
未來，經緯恒潤將緊跟行業發展趨勢和市場需求，結合自身汽車電子產品研發和國內外咨詢實踐，一如既往地堅持自主創新道路，為智能汽車安全保駕護航。
了解更多：請致電 010-64840808轉6117或發郵件至market_dept@hirain.com（聯系時請說明來自技術鄰）
展開 本文將介紹如何利用全新隔離技術來保證這些高電壓系統的安全，從而提高可靠性，同時縮小解決方案尺寸并降低成本。
隔離方法
集成電路 (IC) 實現隔離的方式是阻斷直流和低頻交流電流，而允許電源、模擬信號或高速數字信號通過隔離柵傳輸。圖 1 展示了三種用于實現隔離的常用半導體技術：光學（光耦合器）、電場信號傳輸（電容式）和磁場耦合（變壓器）。
(a)
(b)
(c)
圖 1：半導體隔離技術：光耦合器 (a)；
電容式 (b)；變壓器 (c)
TI 利用電容隔離技術和專有集成平面變壓器（磁隔離），以及先進的封裝和工藝技術，力求提升我們大型且品類齊全的隔離式 IC 產品系列的可靠性、集成度和性能。
電容隔離
電容隔離技術基于穿過電介質的交流信號傳輸。TI 的電容隔離器使用介電強度很高的 SiO2 電介質構建。因為 SiO2 為無機材料，所以在不同濕度和溫度條件下都非常穩定。此外，我們專有的多層電容器和多層鈍化方法可降低高電壓性能對任何單層的依賴，從而提高隔離器的質量和可靠性。我們的電容技術支持的工作電壓 (VIOWM) 為 2kVRMS，可承受的隔離電壓 (VISO) 為 7.5kVRMS，并且能夠承受 12.8kVPK 的浪涌電壓。
磁隔離
磁隔離通常用于需要高頻直流/直流電源轉換的應用。IC 變壓器耦合隔離的一個優勢是可以傳輸超過數百毫瓦的功率，通常無需次級側偏置電源。也可以使用磁隔離來發送高頻信號。在需要同時輸送電力和傳輸數據的系統中，您可以使用相同的變壓器繞組線圈來滿足功率和信號需求，如圖 2 所示。
展開 本文說明了 CAN 故障的潛在原因，并介紹了常見的隔離技術。然后文中介紹了來自 Texas Instruments、RECOM Power、NXP Semiconductors 和 Analog Devices 等供應商的解決方案（設計人員可使用這些解決方案保護 CAN 設備），以及如何有效實施這些解決方案（包括使用評估板）的指導。所提供的解決方案包括分立實施方案（即基于單個 CAN 收發器）以及基于單芯片和雙芯片隔離 CAN 總線設計的集成解決方案。
故障的原因和隔離的必要性
CAN 總線故障可能由多種原因引起：子系統之間的接地電勢差；共模能量和輻射能量等一般噪聲源；以及配電總線上的高壓噪聲和尖峰。為確保汽車和工業系統中 CAN 總線互連器件的穩健運行，需要兩種隔離類型：
與電源總線隔離
連接各子系統的通信總線的隔離
與集成解決方案相比，電源和信號路徑單獨隔離的解決方案通常成本更低，效率更高。這些解決方案還使設計人員能夠獨立優化兩條路徑的隔離電平。設計人員可自由選擇最適合具體應用的隔離技術類型。選擇包括磁隔離、光隔離和電容隔離。有關各種隔離選擇的詳細討論不在本文的討論范圍內，但為了更好地了解，請參閱“如何為物聯網傳感器選擇正確的電隔離技術”。
基本電氣絕緣（使用不允許電流流動的材料）與強化絕緣之間也有區別。所需的絕緣水平取決于所涉及的電壓電平，以及是否存在從可接觸部件到地面的連接。基本絕緣提供一級防電擊保護。電壓大于 60 V DC 或 30 V AC 的系統視為危險系統，需要至少一級保護。系統不一定具有故障保險措施，但任何故障都將限制在系統內。強化或雙重絕緣可提供二級保護。這樣可以在發生故障時確保用戶的安全。
展開 DTI的機制如下（圖9）：Si-SiO2界面可用作隔離墻阻止電子擴散，降低串擾；Si-SiO2組成了類波導結構，將光線限制在硅中，實現了光學隔離，并且延長光在硅中的光程，提高量子效率、降低串擾。與前兩種解決方案相比，DTI結構的隔離效果最為顯著（圖10）。另外，溝槽越深，DTI的隔離性越好，串擾越小。由圖11結果知，DIT的深度一般要超過4μm。
圖9 DTI結構抑制串擾、增加光程的機制
圖10 （a）不同隔離方案量子效率比較，（b）P+注入和DTI隔離后像素的光學特性比較
圖11 串擾和DTI深度的關系
綜上，采用DTI隔離技術在體硅上制備的CMOS傳感器的靈敏度和分辨率最高，目前STM、三星具備采用DTI隔離技術制備CMOS傳感器的能力。
2.4 iPhoneX的近紅外圖像傳感器架構：DTI + SOI襯底
iphoneX中的近紅外CMOS傳感器是由蘋果和STM聯合開發的，器件的截面圖如圖12所示。
下面對該結構像素隔離的方案進行解析：首先，iphoneX采用了DTI隔離技術；另外，與2.3節介紹的體硅隔離不同，iphoneX采用的是SOI襯底。根據圖8和圖12，推測SOI襯底上近紅外圖像傳感器的采用了DTI 與SOI襯底相結合的隔離架構（圖13），該架構的特點是DTI結合SOI襯底的BOX層能夠實像素的全隔離：通過DTI隔離像素間的光學和電學串擾；通過BOX隔離來自襯底的噪聲，隔離金屬污染；DTI和BOX形成了全反射腔，大大增加了有效光程，光捕獲能力增大。因此，該架構能夠提高量子效率、減少串擾，從而大幅提高了近紅外傳感器的靈敏度和分辨率。
展開 以硬件設計中的芯片來舉例，智能駕駛芯片的開發本就極為復雜，車規級芯片更是需要經過復雜的測試認證流程，關鍵技術涉及先進封裝、安全機制、核心IP、隔離技術、多芯片高速、低延時互聯架構技術等。
本次研討會首場直播將深入探討智能駕駛領域的挑戰和解決方案，特別聚焦于智駕域控制的硬件設計難點。邀請了包括上汽研發總院智能駕駛中心硬件開發團隊系統經理陳龍、村田電子貿易（上海）有限公司電容產品技術經理周耀俊、黑芝麻智能智能高級產品市場經理額日特、村田電子貿易（上海）有限公司傳感器產品技術副經理王徐崢等業內專家共同參與并作主題分享。通過與會專家分享和交流，我們將探討如何應對技術與產業挑戰，推動智能駕駛系統的發展和應用。
活動議程：
開播時間
2024年3月15日，13:30-16:00
嘉賓
上汽研發總院智能駕駛中心硬件開發團隊系統經理
陳龍
嘉賓
村田中國電容產品技術經理
周耀俊
嘉賓
黑芝麻智能高級產品市場經理
額日特
嘉賓
村田中國傳感器產品技術副經理
王徐崢
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隔離技術的最新內容
國內企業針對托卡馬克裝置的強電磁干擾環境，在聚變電源的電磁兼容設計方面持續突破，采用多級屏蔽、濾波、隔離等技術，優化電源內部電路布局與接地設計，減少電磁干擾對電源系統的影響。中科海奧、森木磊石等企業通過優化控制算法，提升電源的抗干擾能力，確保電源在強電磁環境下仍能保持穩定輸出與精準控制，有效提升了聚變電源的電磁兼容性能。
優異的電磁兼容性能，是聚變電源穩定運行的重要保障。
安全隔離的需求
功能安全開發中，軟件階段由軟件V模型左邊的軟件安全需求SSR開始。SSR是從技術安全需求TSR中提取出軟件的功能安全需求，大多數情況下具有不同的ASIL等級。
圖1 功能安全軟件開發V模型
隨后，軟件安全需求會被分配到軟件架構中的軟件組件中。不同ASIL等級的軟件安全需求被分配到軟件組件過后，帶來了級聯失效的問題。若放任不同ASIL
以硬件設計中的芯片來舉例，智能駕駛芯片的開發本就極為復雜，車規級芯片更是需要經過復雜的測試認證流程，關鍵技術涉及先進封裝、安全機制、核心IP、隔離技術、多芯片高速、低延時互聯架構技術等。
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本次研討會首場直播將深入探討智能駕駛領域的挑戰和解決方案，特別聚焦于智駕域控制的硬件設計難點。
通過結合低ECC和高隔離度技術，OPPO可以進一步提升超級低頻四天線的吞吐量并降低網絡延遲。面向握持對信號強度的影響，OPPO對低頻天線進行了特殊設計，構建了OPPO自研手持狀態下的信號模型，改善手持狀態下的手機信號狀況，實現了最高7dB，平均3dB的信號強度提升。
圖 1 展示了三種用于實現隔離的常用半導體技術：光學（光耦合器）、電場信號傳輸（電容式）和磁場耦合（變壓器）。
隔離電路：實現高低壓模塊間電氣隔離
隔離器件實現高低壓模塊間的電氣隔離，技術路線包括光耦隔離和數字隔離。隔離器件是可 以將輸入信號進行轉換并輸出，以實現輸入、輸出兩端電氣隔離的一種安規器件。電氣隔離 能夠保證強電電路和弱電電路之間信號傳輸的安全性，如果沒有進行電氣隔離，一旦發生故 障，強電電路的電流將直接流到弱電電路，對電路及設備造成損害。
容器化是輕量級的虛擬化隔離技術，允許單個內核上運行多個獨立的空間實例，這些實例稱為容器，不受宿主機環境差異的影響。
微服務是一種構建復雜應用系統的技術方案。
1.動力系統故障診斷隔離技術。
2.彈道在線規劃和重構技術。
除此之外，使用的還是多發動機組合，也是目前世界上發動機數量最多的火箭，除此以外還有著更多的核心技術，最終獵鷹誕生了。
而看向我國的長征系列火箭，就說長征-5號，是我國運力最大的運載火箭，長征五號是我國研制的大型低溫液體捆綁式運載火箭，起飛質量為869噸，總長56.97米，具備著近地軌道25噸的運載能力。
IGBT 模塊封裝的作用 IGBT 模塊封裝采用了膠體隔離技術，防止運行過程中發生爆炸;第二是電極結構采用了彈簧結構，可以緩解安裝過程中對基板上形成開裂，造成基板的裂紋;第三是對底板進行加工設計，使底板與散熱器緊密接觸，提高了模塊的熱循環能力。
對底板設計是選用中間點設計，在我們規定的安裝條件下，它的幅度會消失，實現更好的與散熱器連接。后面安裝過程我們看到，它在安裝過程中發揮的作用。
