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最新的ESD(ElectroStatic Discharge)静电介绍及其标准下载(见文尾)

2023-11-02 20:24| 来源: 网络整理| 查看: 265

最新的ESD(ElectroStatic Discharge)静电介绍及其标准下载(见本文后面)

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1. ESD综述

  在 1970 年代后期,ESD 成为电子行业的一个问题。来自人的低阈值水平 ESD 事件导致设备故障和产量损失。随着业界了解到这一现象,设备设计改进和工艺变更都进行了改进,以使设备更加稳健,并使工艺更有能力处理这些设备。

  在 1980 年代和 1990 年代初期,设备工程师在经历了学习曲线之后,能够创建能够承受更高水平 ESD 应力的保护结构,从而使设备对 ESD 事件不那么敏感。设备工程师和电路设计人员都能够确定关键技术参数和设计技术,帮助他们开发出更强大的设备。然而,在 1990 年代中后期,对提高性能的要求(在 1 GHz 及更高频率下运行的设备)和设备上电路密度的增加(摩尔定律)导致传统 ESD 保护电路出现问题。这些技术不断向低于 100 nm 的特征尺寸扩展,以实现更高的密度和性能,这加剧了这种情况。随着采用亚 50 纳米技术的 IC 芯片的出现,情况变得更糟,这些芯片正在迅速投入生产。随着对高速互联网操作的需求,大型、高引脚数(> 1000 个引脚)、包含高速 SerDes (HSS) 输入/输出 (IO) 的封装设备需要以每秒 10-15 吉比特 (Gbps) 的速度运行), 介绍。这些 IO 在 22 nm 和 18 nm 技术节点上达到了 20-30 Gbps,而随着当今先进的 10 nm 和 7 nm 技术节点,56 Gbps 到 112 Gbps 的 HSS IO 更为普遍。因此,必须调整人体模型 (HBM) 和带电设备模型 (CDM) 目标水平以适应这些新的 IO 性能水平。

  我们世界的无线连接推动了射频 (RF) 应用的增加以及更高的带宽要求。在移动领域,4G LTE 使用的频段高达 5.8 GHz。随着毫米波 5G 技术的引入,FCC 分配的频段进入 28 GHz 至 60 GHz 范围。对于这些 RF 应用,ESD 保护必须与性能平衡,因为这些较高的频率无法承受信号节点上的额外电容负载。内置于 RF 引脚的任何 ESD 稳健性通常与应用的匹配网络共同设计。这几乎总是导致 HBM 和 CDM 耐受电压降低。预计随着电路性能的提高将优先于 ESD 保护级别,这些趋势将继续下去。对于未来的设备认证,HBM 和 CDM 要求需要了解这些技术趋势。

  ESD通常有3种电路模型, 它们是:

人体模型(HBM)机器模型(MM)充电器件放电模型(CDM) 机器模型(MM)不是强制要求, 因此人体模型(HBM)和充电器件放电模型(CDM)被人们更多的关注及研究。

  当然, 除了这3种主要模型, 还有其它的如

Transmission Line Pulse (TLP)The Charged Strip Model(CSM)Charged Board Model (CBM)Transient Latch-Up (TLU)Cable DischargeElectrical OverStress(EOS)

下面就重点介绍人体模型(HBM)和充电器件放电模型(CDM)的基础知识及未来的发展趋势和挑战。

2. ESD基础 2.1. 人体模型(HBM) HBM电路模型 在这里插入图片描述HBM波形

在这里插入图片描述

HBM波形参数要求 在这里插入图片描述 2.2. 机器模型(MM) MM电路模型 在这里插入图片描述MM波形 在这里插入图片描述 -MM波形参数要求 在这里插入图片描述 2.3. 充电器件放电模型(CDM)

作用 – 器件因感应或摩擦而带电荷; – 器件上的电荷藉由管脚对外放电 在这里插入图片描述

CDM电路模型 在这里插入图片描述

CDM波形 在这里插入图片描述 特点: –上升时间极短:



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