오늘날 반도체 기술의 진전은 이전보다 더 높은 주파수에서 더 많은 양의 EMI를 억제할 수 있을 뿐만 아니라, ESD 보호 기능이 추가된 제품을 가능하게 했다. 이는 미래의 스마트폰 설계를 위해 필요한 더 작은 공간을 차지하는 비용 효율적인 노이즈 억제/ESD 보호 솔루션의 등장을 의미하는 것이다.

스마트폰과 태블릿 기능 제품들이 고성능 가전과 경쟁하기 시작했다. 일반적으로 800만~1,200만 화소의 카메라 해상도와 더 커진 디스플레이를 갖춘 스마트폰은  대부분의 홈TV 시스템보다 더 높은 해상도와 픽셀 밀도를 제공하며 MHL 또는 HDMI 비디오 출력 장치까지 구비하고 있어서 기술자들의 포켓 미디어 센터가 되고 있다. 한편 폼팩터와 EMI 문제가 스마트폰 설계자들의 주요 관심사로 남아있는 가운데, 모든 하이엔드 주변장치를 휴대하기 편한 형태로 만드는 것과 무선 송수신 기능을 방해하지 않으면서 깨끗한 EMI 에코시스템을 만드는 일은 복잡한 도전과제로 남아있다.
MIPI(Mobile Industry Processor Interface), HDMI(High Definition Multimedia Interface), MHL (Mobile High-Definition Link), USB(Universal Serial Bus) 같은 새롭게 부상하고 있는 고속 시리얼 인터페이스는 전통적인 패럴럴 인터페이스를 대체하고 있으며 하이엔드 주변장치들을 지원하는데 필요한 데이터 속도를 제공한다. 시리얼 인터페이스는 베이스밴드 또는 애플리케이션 프로세서와 다양한 주변장치 구성요소(주/보조 디스플레이, 카메라 인터페이스 등) 간에 통신을 위해 필요한 라인 수를 줄이면서도 데이터가 더 높은 속도로 이동할 수 있게 해준다. 스마트폰 설계에 드리워진 기본적인 문제는 나란한 배치 문제다. 카메라, 디스플레이, 커넥터 등에서 노이즈성 데이터들이 밀접하게 배치되어 있어 EMI와 노이즈 전달의 문제가 일어나기 쉬운 환경이 만들어지며, 이는 카메라나 디스플레이가 동작하는 동안 스마트폰이 새로운 접속을 만들거나 접속을 유지시키는 것을 방해해 성능 저하를 유발할 수 있다.
EMI 문제는 수동 필터링 소자를 이용해서 효과적으로 대처할 수 있다. 인터페이스가 시리얼 방식이기 때문에 세라믹 구조이든, 페라이트 구조이든 관계없이 전통적인 CMF(common mode filter) 소자가 적합하다는 것이 과거의 셀폰 설계에서 입증된 바 있다. 그러나 저주파 CMF는 낮은 주파수의 커먼 모드 노이즈를 적절히 감소시켜주지만 풍부한 콘텐츠를 제공하는 최신 스마트폰에서는 더 이상 적절하지 않다. 전통적인 CMF는 적당량의 잡음을 억제하는데 상당한 공간을 요구하므로, 이는 대부분의 콤팩트하고 인기 있는 스마트폰에 부적합하다.
좀 더 크기가 작은 종래의 CMF는 700~2500 MHz 주파수 범위 내에서 잡음을 강력하게 억제시키지 못한다. 페라이트 기반의 제품들은 낮은 주파수의 잡음을 감소시킬 수는 있지만 더 높은 주파수에서는 잡음을 제거하지 못해 3/4 G 셀룰러 무선 대역에서 문제를 일으킨다. 게다가 세라믹 및 페라이트 기반의 CMF는 ESD 보호 기능이 없기 때문에, ESD 손상에 매우 민감한 미세 선폭기술의 칩셋을 사용하는 스마트폰에서 매우 중요한 문제다. 실리콘 기반의 ESD 보호장치가 없으면 베이스밴드 및 애플리케이션 프로세서가 수 kV 크기의 ESD에 노출되며, 이러한 ESD는 프로세서와 폰 성능을 저하시킬 가능성이 있다.
또한 세라믹이나 페라이트 소재는 원래 깨지기 쉬운 성질이 있기 때문에, 최신 스마트폰에 사용되는 연성 PCB나 경성 PCB가 의도하지 않은 힘에 의해 구부러지게 되면 CMF에 손상이 가해질 수 있다. 또한 이 제품들은 원래 높은 온도에서 동작할 때 쉽게 성능 상의 문제를 일으킬 수 있어서 페라이트 코어는 +85 ℃ 이상에서 포화되고, 저항 크기를 증가시키며, 필터링 동작에 영향을 미친다. 스마트폰의 내부 전력증폭기(PA)가 동작하고 핸드셋이 네트워크를 통해 통신하는 동안 내부 온도가 +85 ℃에 이를 수 있다.

EMI 및 ESD 기능의 통합
위에 언급한 이유로 인해 스마트폰의 진화가 계속될수록 기존의 CMF는 치명적인 문제를 야기할 수 있다. 이는 스마트폰의 성능과 복잡성에 제한이 되는 요소가 될 것이다
하지만 이에 대응하여 혁신적인 반도체 기술이 개발되어 제조업체들로 하여금 제품 로드맵에 있는 풍부한 기능의 스마트폰이 현실화되도록 하고, MIPI, USB, HDMI 같은 고속 시리얼 인터페이스를 채택할 수 있게 해주었다. 세라믹 및 페라이트 소재를 이용하는 CMF와는 다르게 실리콘 기판에 설치된 CMF 코일을 이용하는 필터 제품들은 MIPI와 HDMI가 필요로 하는 차동 신호가 사실상 방해받지 않고 통과할 수 있도록 해주며, 커먼 모드 잡음을 필터링하는 데 있어서 매우 효과적임이 입증됐다.
온세미컨덕터는 기존의 필터링 방식에서 옮겨가야 할 필요성이 커짐을 처음으로 인정한 IC 공급업체 중 하나였다. 온세미컨덕터는 공정을 통해 알루미늄 베이스에 구리가 얹혀 있고 코일의 쌍으로 이루어진 실리콘 기반의 CMF 제품 개발에 착수했다.



그림 1과 같이 집적 방식을 통한 개별 다이의 공통 패킹으로 노이즈 제거 및 ESD 보호소자가 통합된 형태가 되어 스마트폰 설계팀들을 위한 턴키 솔루션이 완성됐다. CMF와 TVS (Transient Voltage Suppressor) 다이오드를 별도 제품으로 사용하는 것과는 대조적으로 하나의 콤팩트 제품에서 필터링과 보호 기능을 제공함으로써 신호의 손실/왜곡이 발생하지 않으면서도 보드 공간을 절약할 수 있고, 회로 전체 가격을 낮출 수 있으며, 조달 과정이 간단해지고 공장에서 조립이 쉬워진다(그림 2 참조). 이러한 혁신적인 제품은 500 MHz~ 3 GHz의 차단 주파수에서 15 dB의 커먼 모드 제거 레벨을 가지며, ±15 kV 접촉 서지로부터의 보호 기능도 제공한다(이것은 바리스터 기반의 ESD 솔루션에 비해 이들을 10배 이상 효과적으로 만들어 준다). 이들은 신호의 손상(그림 3 참조) 없이 HDMI 1080p 24비트 풀컬러를 지원하는 신호를 통과시킨다.



결론적으로, 대역폭 집약적 애플리케이션들의 인기 상승, 패럴럴 인터페이스에서 시리얼 인터페이스로의 전환, 그리고 차세대 스마트폰에서 더 높은 해상도의 더 큰 디스플레이 구현은 데이터 전달 면에서 심각한 어려움을 야기한다. 현재 반도체 기술에서 이루어지고 있는 진전은 이전에 가능했던 것보다 더 높은 주파수에서 더 많은 양의 EMI를 억제할 수 있을 뿐만 아니라, ESD 보호 기능이 추가된 제품을 가능하게 했다. 이는 미래의 스마트폰 설계를 위해 필요로 하는 고도로 집적된 더 작은 공간의 비용 효율적인 노이즈 억제/ESD 보호 솔루션들을 제공할 수 있는 위치에 있다는 것을 의미한다.