ESD(Electrostatic Discharge)静电放电,是指两个物体之间由于静电效应产生的放电现象。在走动、穿衣服、拿取物品等日常生活中,身体与物品接触容易发生静电,同时在生产制造、运输、储存和使用等环节也会产生静电,这些情况都有可能引起电子元器件的损坏。
在ESD现象研究中,人们将ESD的放电波形分为三种电压,分别是人体模拟波(HBM, Human Body Model)、机器模拟波(MM, Machine Model)和直接放电波(CDM, Charged Device Model)。
HBM是模拟人体静电情况下的放电,通常称作人体模拟波。该波形是通过放电器对静电充电直接使用,可以模拟人体的放电过程。HBM在放电过程中,能量传递速度非常快,因此在很短的时间内就能够导致器件损伤。
测试方法:使用标准HBM放电枪,将电极的短路电阻与放电器的电容、电阻及发生器串联,即形成了HBM放电电路。
MM是模拟生产设备上的放电情况,因此也称作机器模拟波。该波形是通过特定的感性及电阻元件串联,提供固定的电路间隙,并给定固定的电源电压来模拟机器的放电过程。MM的电源电压通常为200V,而放电电流最高值通常为30A。
测试方法:使用标准MM放电器,将电极与放电器的电容、电感及发生器串联,即形成了MM放电电路。
CDM是模拟集成电路内部放电情况,因此也称为芯片放电模型。与HBM和MM不同,CDM是基于电荷、电压、电流的物理机制而建立的放电模型,该模型是从物理角度对半导体中电荷传输的过程进行描述和解释。
测试方法:使用标准CDM放电器,将半导体芯片或存储器等元件与放电器的电容、电阻及发生机串联,即形成了CDM放电电路。
三种电压标准的设定,旨在推动集成电路芯片的技术发展。根据测试结果,设计师们可以加强对芯片、电路布局、PCB布局的结构和布线,以改善集成电路芯片抵抗ESD损伤的能力。
在集成电路设计中,各种电压模型都需要进行综合分析,根据实际情况设计出适用的芯片电路,并确定芯片的ESD等级标准,从而确保集成电路在生产、发送、使用等环节中不会受到ESD的影响。