Metoder för att skydda PCB från ESD-skador
Jun 08, 2021
Här kommer vi att bevisa att analoga delar med större geometrier är mest lämpliga för att skydda fältprogrammerbara grindmatriser (FPGA) med sina mindre geometrier.
Stora stålkonstruktioner, bilar, berg och till och med människor kan överleva verkliga atmosfäriska blixtar. Människor kan också skapa sina egna miniatyrblixtar (gnistor) och överleva. Men när dessa gnistor når IC kan de orsaka stora fel. Transistorer i nanoskala måste skyddas så att de kan skonas även under mänskliga gnistor.
Mikroprocessorer har ökat densiteten hos digitala halvledare under lång tid. Tillverkningstekniken har lett till mindre och mindre transistorer. År 1971 introducerades Intel® 4004-datorbehandlingsenheten (CPU) med en geometrisk storlek på 10 μm. Under 1980- och 1990-talen gjorde denna process volymen av delen mindre än bakteriens volym. År 2012 var tätheten av ICs 1 000 gånger mindre än tekniken 1971, och funktionerna på chipet var mindre än virus. År 2012 kan människor köpa en 28 nm-kapabel FPGA och 6,8 miljarder transistorpaket, och densiteten förväntas fördubblas under de närmaste åren. Små transistorer är tätt packade tillsammans och måste arbeta vid låga spänningar (vanligtvis 1 V och lägre) för att styra värmen som genereras.
För att se igenom 28 nm, var uppmärksam på noll: det är en 2,8 miljarder meter (0,000000028). Låt avståndet mellan San Francisco och New York City representera en meter (cirka 4000 kilometer eller 2500 miles). 28 nautiska mil (en av 36 miljoner delar) är nu 0,11 meter eller 4,4 tum. Hur mycket blixt måste en anordning av så liten geometrisk storlek skadas av blixten? Hur skyddar man detta nödvändiga och användbara FPGA?
Det enkla svaret är att använda I/O-gränssnittsenheter som överbryggar de digitala och analoga världarna. De geometriska dimensionerna av analoga blandade signal-ICs är relativt stora (10 till 100 gånger större än digitala integrerade kretsar) och har en högre spänning (vanligtvis 20 V till 80 V eller högre), vilket gör dem mer robusta än miniatyr digitala transistorer .