Методы защиты печатной платы от повреждения электростатического разряда
Jun 08, 2021
Здесь мы докажем, что аналоговые детали с большей геометрией наиболее подходят для защиты программируемых в полевых условиях вентильных массивов (FPGA) с их меньшей геометрией.
Большие стальные конструкции, автомобили, горы и даже люди могут пережить настоящие атмосферные молнии. Люди также могут создавать свои собственные миниатюрные молнии (искры) и выживать. Однако, когда эти искры достигают ИС, они могут вызвать серьезные сбои. Наноразмерные транзисторы должны быть защищены, чтобы их можно было пощадить даже под человеческими искрами.
Микропроцессоры уже давно увеличивают плотность цифровых полупроводников. Технология производства привела к созданию все меньших и меньших транзисторов. В 1971 году был представлен компьютерный® процессор Intel 4004 (CPU) с геометрическим размером 10 мкм. В 1980-х и 1990-х годах этот процесс сделал объем части меньше, чем объем бактерий. В 2012 году плотность ИС была в 1000 раз меньше, чем у технологии 1971 года, а функции на чипе были меньше, чем у вирусов. В 2012 году люди могут купить 28 нм FPGA и 6,8 миллиарда транзисторных корпусов, и ожидается, что плотность удвоится в ближайшие несколько лет. Небольшие транзисторы плотно упакованы вместе и должны работать при низких напряжениях (обычно 1 В и ниже) для контроля выделяемого тепла.
Чтобы увидеть сквозь 28 нм, обратите внимание на ноль: это одна 2,8 миллиардная часть метра (0,000000028). Пусть расстояние между Сан-Франциско и Нью-Йорком составляет один метр (около 4000 километров или 2500 миль). 28 морских миль (одна из 36 миллионов частей) теперь составляет 0,11 метра или 4,4 дюйма. Насколько молния должна быть повреждена молнией устройство такого маленького геометрического размера? Как защитить эту необходимую и полезную FPGA?
Простой ответ заключается в использовании интерфейсных устройств ввода-вывода, которые соединяют цифровой и аналоговый миры. Геометрические размеры аналоговых ИС со смешанными сигналами относительно велики (в 10-100 раз больше, чем цифровые интегральные схемы) и имеют более высокое напряжение (обычно от 20 В до 80 В или выше), что делает их более прочными, чем миниатюрные цифровые транзисторы.