皆さんこんにちは、もうアイデアが尽きてしまったので助けていただけると嬉しいです...
PN5190B1HN/C121E(ホスト:CC1352 MCU over SPI)を搭載したカスタムボードを持っています。新生産ロット(約100台)では、約75%の故障率が示されています。RFフィールドが初めてオンになった瞬間にSPIで応答しなくなり、VENリセット後にのみ回復します。前のロットのユニット(プロトタイプ5個)は同じデザインとBOMで正常に動作します。測定結果から、アンテナ/マッチング、送信機のショート、静的電源、SYS3Vの電圧低下、チップのファームウェア、シリコンロットの問題は除外しました。我々は、確認済みの根本原因、考えられるシリコンの不具合、または見落としている可能性のあるEEPROM/電源構成を探しています。
ハードウェア
- NFCフロントエンド：PN5190B1HN/C121E — GetVersionレポートによると、HW=0x52、ROM=0x02、FW=0x0201です。
- TX電源＝内部TX_LDO。VUP_TX（ピン6）= 3.3V（LDO入力）。VDDPA（ピン9）＝TX_LDO出力（GNDのみにデカップリング）。VBAT / VBATPWR = 3.3 V。内部DC-DCコンバータは使用されていません（BOOST_LXインダクタは取り付けられていません）。
- メインレールSYS3V = TPS62840降圧コンバータ（最大0.7A）からの3.3V。
- 27.12 MHz水晶発振子（村田製作所製 XRCGB27M120F3M00R0）。
- DPCは無効になっています。ULPCD（超低消費電力カード検出）を使用。VDDPAを最小値に設定（TX_LDO_VDDPA_HIGH/LOW、EE 0x06/0x07 = 0x00）。
- 差動アンテナTX1/TX2、EMCフィルタ（L = 160 nH）+整合回路。測定された共振周波数は約12.56MHz（最終的な金属環境なし）（良品と不良品で同一）。
症状（詳細な特徴）
- フィールドONの前にフルSPIが動作します：SWITCH_MODE_NORMAL、GetVersion、GetDieId、EEPROMの読み書きはすべてSUCCESS（ステータス0x0000）を返します。
- 最初のFieldOn(RF_ON)では、ホストがフィールドオンイベントを待つためにタイムアウトします。その直後、すべてのSPIレジスタの読み取りがタイムアウトします（CLIF_STATUS、SYSTEM_CONFIG、GetDieIdの読み取りはすべてHAL IOタイムアウトを返します）。VENリセットを行うまで、このチップはSPIに対して全く反応しません。
- VENリセット後、チップは再び正常になります（GetVersion OK）。その後、FieldOnが再びチップを破損させ、無限リトライループが発生します。
- RFフィールドは放射されません(NFCテストLEDは点灯しません)。基板は約20mAの電流を消費し、低電力状態に戻ることはありません。
- 良品と不良品は、ファームウェア（0x0201）、DIEIDロット、EEPROM構成、アンテナ（VNA）、およびDC抵抗において同一である。唯一の違いは、FieldOnでは不良ユニットが破損してしまう点です。
- ホストMCUはハング中も生き続けます(I²Cキーパッドエキスパンダーが応答し続けます)。つまり、故障するのは基板全体ではなくPN5190側です。
- 正常ユニットと不良ユニットの電流消費量は約2.7秒までは同一ですが、約2.7秒で正常ユニットは処理を完了して低電力に低下し、不良ユニットは約20mAのままになります。
除外された項目（それぞれ直感ではなく、測定に基づいて）
仮説 除外された経緯
| アンテナ／マッチング／チューニング | miniVNAを4つの良品ユニットと4つの不良品ユニットで測定したところ、両者は区別がつかなかった。共振周波数は良品12.565MHz、不良品12.593MHz、RL ≈ −9dB、|Z| ≈ 24.7Ω、SWR ≈ 2.08（いずれも同じ値）。 |
| TX短絡/過電流 | 直流抵抗 TX1–TX2 ≈ 1.2 kΩ、TX1–GND ≈ TX2–GND ≈ 1.15 kΩ、良品と不良品で同一 |
| 静電気による電源漏れ／デカップリング | 電流消費量は、約2.7秒までは正常と異常で同じである。 |
| SYS3V電圧低下 | 3.3Vで安定して測定。3.3Vレールすべてに47μFのバルクコンデンサを追加→変化なし、依然として故障。 |
| チップFW | ユニットを最新のPN5190ファームウェアにアップデートしましたが、依然として失敗し、同じ動作を示します。（未処理の良品と不良品の両方で、ファームウェアコード0x0201が報告される。） |
| シリコンロット | DIEID 正常 00000000 0DD0945E 5B38BDDC 892C0810 対 不良 00000000 0DD095A6 6938BDDC 892C0E64 — 同じプレフィックス/ロット構造 |
| TXドライバ振幅 | FieldOn前のCLIF_SS_TX1/2_RMCFG CW振幅の減少 → 変更なし |
| TX_LDO過電流保護 | TX_LDO_CONFIGビット11（0xAE → 0xA6）で無効化しましたが、変化はありませんでした。 |
| TX_LDO出力コンデンサ | VDDPA出力コンデンサ（4.7 µF + 100 pF）を取り外した → 変化なし |
EEPROM構成（良品と不良品で同一）
- DCDC_PWR_CONFIG (0x00) = 0x21 (DC-DCオフ、VUP = VBATPWR、ULPCD有効)
- TX_LDO_CONFIG (0x02 / 0x03) = 0xA7 / 0xAE (デフォルト)
- TX_LDO_VDDPA_HIGH / LOW (0x06 / 0x07) = 0x00 (最小値、約 1.5 V)
- DPCが無効になっています
質問
- これは報告された「最初の起動時/最初のRFフィールドオン時にPN5190チップ破損」と一致します。根本原因と最終的な解決策を確認できますか?(注:最新のPN5190ファームウェアをフラッシュしても解決しませんでした — 同じ失敗です。)
- このロット／日付コードに対応するシリコンに関する訂正情報はありますか？完全なDIEIDとチップの刻印の写真も提供できます。
- 当社のトポロジー（内部TX_LDO、VUP_TX = 3.3 V、VDDPA = LDO出力、DC-DCオフ、DPCオフ、ULPCD、VDDPA最小1.5 V）において、この構成は有効でしょうか？VDDPAを最低限の電圧で動作させることは問題でしょうか？また、比較対象となる正しいEEPROM電源構成（PNEV5190Bとの比較）は何でしょうか？
- 電源投入順序に関する要件（VENとサプライランプのどちらを優先するかなど）があり、それが満たされない場合にこのような問題が発生するのでしょうか？注:前の(動作中の)ロットと比べて、VENはI²Cエクスパンダ出力から直接MCU GPIOに移し、VENプルアップはDNPなので、ホスト起動時にVENは浮動します。
- ブラウンアウト、過電流、FW、シリコン、アンテナがすべて測定で除外されている中で、VENリセットまでチップがSPIに応答しなくなるRF_ON経路の他に何があるのでしょうか?
よろしくお願いいたします。
イグナシオ