ul26静电保护芯片说明书.docx
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ul26静电保护芯片说明书
ul26静电保护芯片说明书
PS:
2020.03.16ESD真的是我们IC设计师一定要会的内容啊,真的很重要,如果ESDfail了,那么你这个芯片的可靠性就得不到保证,那哪个客户还敢买你司的产品呢?
难道你只能降低芯片价格来祈求获得订单?
可能10年前你可以这么做,但是现在竞争这么激烈,ESD每fail一次,你的产品delay一次,你们可能就会永久失去这个市场。
嗟叹!
ESD知识真的是万分重要。
本文会参考台湾著名Ming-Dou-Ker教授的文件,来给大家普及一下相关知识。
文章结尾会放上柯教授的网址,大家可以互相查阅!
一、为什么需要ESD?
一颗芯片从硅上面千辛万苦的生长出来,然后经过划片,chip_probe,封装等各个步骤,凝聚了众多相关行业的人员心血,成功从一个石头脱胎成能够为社会进步发挥自身作用的扛把子,这还不够热血吗?
但是,这么一块集才华与智慧的扛把子竟然就仅仅被一个渺小的人类把玩了一下,就变成了歪把子,又回到他石头的身份,你气不气?
你不气我气。
ESD静电防护就是用来防止这类荒谬事情的发生的,这足以体现ESD静电防护的重要性。
(ESD:
Electro-Staticdischarge是静电释放的意思)
二、ESD静电释放的模式
1.人体放电模式(humanbodymode)
对,就是之前讲的那个渺小的人类,他整天无所事事,喝水喝得又少,天气又干燥,但是他喜欢去摸芯片,因此该模式以他的名字命名,叫做人体放电模式。
Pic1
那么人体对于一个芯片来讲又意味着什么呢?
Pic2
仅仅相当于一颗100PF的电容和一个1.5K的电阻。
平时没事的时候,这个人类就接在A上,在生活中到处给自己的电容充电,等他闲下来的时候,他就准备去摸芯片了,这个时候就接B,几十ns的时间里面产生最高几万伏特的电压,如下图所示。
Pic3
那么我们设计ESD的时候,HBM的标准到底是什么呢?
是几万伏特?
如下图所示。
Pic4
总共分成三个等级,各个等级如上图所示,对于一般的消费类电子产品,我们一般需要满足Class2,一般来说2500V,3000V或者要求高一点3500V都可以。
一般汽车类电子,可能会达到Class3,毕竟汽车这种安全至上的东西不能随随便便损坏。
对于一般航天类电子,可能会达到,我也不知道,大家往大了猜吧。
总之,就是人体放电模式是ESD放电模式中主要成分,毕竟那个人类不会太安分。
2.机器放电模式(machinemode)
芯片在制造、生产、测试、运输等各个环节中,不可避免地会与金属接触,金属自身也会存在静电,所以除了人类以外,芯片还得防止金属把自己打坏。
Pic5
金属通常可以认为阻抗为0,在接触芯片的时候,自身相当于一个200PF的电容。
看到这里大家的就可以警觉起来,这家伙竟然没有电阻,那么电流岂不是要飘到天上去!
Pic6
是的,他漂了!
仅仅200V的金属释放的瞬间电流就超过了2000V的人体放电,好可怕!
Pic7
那么机器模式的防范标准呢?
如图7所示,一般我们消费类电子产品在机器模式下要达到M3,通常需要pass200V~300V。
(3)元器件充电模式(chargeddevicemode)
好了,以上讲了两个外在因素对芯片的静电释放,那么芯片自己本身会不会积累静电呢?
答案是会的,在运输过程中,存在摩擦芯片管脚的情况,芯片自身也会存在静电电荷,一旦某个管教接到地,芯片就会瞬间释放电荷,产生大电流,有可能会对芯片造成损坏。
Pic8
Pic9
CDM释放能量的过程比上面提到的两种模式更加剧烈。
所以他的标准也较为严格。
Pic10
一般的消费类电子中,需要passCLass3,较为常见的情况是300V,500V。
但庆幸的是,一般芯片在CDM下失效的情况较少见。
(4)电场感应模式(Field-InducedMode)
这种模式是由于外在电场影响芯片电荷引起的,过程类似于CDM,这种模式一般在消费类电子中不会有考量,很少有芯片去进行这种测试,所以大家不必过多关注,只需要care前面讲的三种mode即可。
作为电路界的小学生,本文素材来自于经典的ESD文献——柯明道教授ESD教义!
本文精选了讲义中大部分图,感谢柯教授。
感兴趣的童鞋可以查看他们的网站(参考文献)。
下一章主要讲一下实际设计电路中ESD的使用方法和测试方法,是的,作为IC电路设计师,我们只要会使用PDK中自带的ESD和注意一些使用场景就可以了,其他的都可以交给专门的ESD设计师去设计。
PS:
拉扎维sansen课本精粹会继续更新下去,但是相关行业其他知识也会给大家展现,毕竟,不仅要学会走路,也要会抬头看天。
感谢关注微信公众号:
芯路
参考文献:
1.柯明道教授ESDtechnology
site:
http:
//www.ics.ee.nctu.edu.tw/~mdker/ESD/index/index1.html
发布于2020-03-1623:
59
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