物联网用可片上集成的5kV/8kV/15kV/30kV ESD

2016-03-03

导读

物联网可以说是当下最火的一个词语,从2008年的概念,到现在的我们可以看到的雏形,都意味着我们的生活会被这个技术带来翻天覆地的变化,但与物联网的核心集成电路系统却时刻面临着ESD的威胁,如何提高系统可靠性成为了重中之重。


静电释放(ESD)是影响集成电路芯片可靠性的关键因素之一,因静电原因每年造成的芯片失效占到芯片总失效数的12%以上。如何使集成电路在强电磁干扰或雷击环境中不受影响地工作,已成为提高集成电路芯片和电子系统可靠性及安全性的关键。2008年金融危机提出的物联网概念预计10年内可能大规模普及,这一技术将会发展成为一个上万亿美元规模的高科技市场,被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。在我国,“十三五”期末我国物联网相关产业规模将达到万亿级规模。其中智慧电网、智慧车联网等每个领域规模将达到2000多亿元规模。在物联网组网过程中,雷击瞬变干扰经常造成传输线在线芯片损坏。

对集成电路进行静电保护的途径有二:一是控制和减少静电产生和放电的发生,例如静电防护服、防静电腕带;二是在芯片外围设计静电释放器件,为静电提供泄放通路。途径二中的静电释放器件相当于芯片内的“避雷针”,避免静电放电时电流流入IC内部电路而造成损伤,它是目前最直接和常见的一种保护措施。传统的电气过压抑制器件有气体放电管、陶瓷放电管、压敏电阻、齐纳二极管及TVS(Transient Voltage Suppressor)阵列。放电管的耐电流能力很强,但是其反应速度慢,箝制电压也非常高(约为800V);压敏电阻的寄生电容大,导通电阻也高,且低电压的压敏电阻漏电流大;传统利用半导体制作的齐纳二极管虽然反应速度快,但因其结面积小,泄放能力不强,所以耐高电压、高电流的能力不足;TVS阵列则是利用导向二极管,通过共用齐纳管,实现多个引脚的静电泄放。

图1 芯片外围静电防护器件

外加TVS器件用于防止板上ESD或电气过载(EOS),外加TVS的常规防护等级为接触放电8KV。但是外加TVS器件,一方面将增加电子系统体积,增加系统成本,另一方面由于放置在片外,即使器件本身标称防护等级足够高,但如果未慎重考虑TVS在电路板上的放置位置和走线,则会由于板上寄生而造成泄放不及时,同样损毁芯片,降低系统可靠性。因此,若能实现TVS的片上集成,则可提高系统可靠性,减小体积,降低成本。要实现TVS的片上集成,一条途径是选用单位面积泄放效率高的ESD器件,经过适当设计使它既能用作ESD防护,又能作为泄放大能量的TVS防护元件使用。

图2 ESD cell芯片集成

湖南静芯微电子技术有限公司团队经过五年的艰苦奋斗,专门针对物联网芯片在恶劣环境工作的情况,掌握从器件预选型、器件参数设计、TCAD工艺仿真、器件仿真、结构选型、版图设计、流片测试、性能评估到实际电路应用的ESD设计全流程技术,累计设计并流片测试结构达3000余个,并在多个关键技术取得突破,开发成功系列5kV/8kV/15kV/30kV的ESD和TVS器件,公司以客户需求为导向,采用灵活的商务模式提供专门的人力、物力进行技术服务与产品的定制设计,以一站式的服务达到客户与自身双赢的目的。


湖南静芯微电子技术有限公司(SuperESD)是一家专业提供全芯片ESD设计服务和ESD/TVS器件的高科技公司,拥有一支经验丰富的研发团队,可以为您在IC片上静电防护、增加产品可靠性与加速新品开发方面创造价值!!

联系方式0731-85833886/18974887177

邮   箱:service@superesd.com

QQ交流群:488797417

公司网站:http://superesd.com/


SuperESD 专注于ESD片上集成

长按,识别二维码,加关注



本网站由阿里云提供云计算及安全服务 Powered by CloudDream