Módszerek a PCB esd károsodás elleni védelmére
Jun 08, 2021
Itt bebizonyítjuk, hogy a nagyobb geometriájú analóg alkatrészek a legalkalmasabbak a terepi programozható kaputömbök (FPGA-k) kisebb geometriákkal való védelmére.
A nagy acélszerkezetek, autók, hegyek és még az emberek is túlélhetik a valódi légköri villámlást. Az emberek saját miniatűr villámokat (szikrákat) is létrehozhatnak és túlélhetnek. Amikor azonban ezek a szikrák elérik az IC-t, jelentős hibákat okozhatnak. A nanoméretű tranzisztorokat védeni kell, hogy emberi szikrák alatt is megkímélhetők legyenek.
A mikroprocesszorok már régóta növelik a digitális félvezetők sűrűségét. A gyártási technológia kisebb és kisebb tranzisztorokhoz vezetett. 1971-ben bevezették az Intel® 4004 számítógép-feldolgozó egységet (CPU) 10 μm geometriai mérettel. Az 1980-as és 1990-es években ez a folyamat kisebbé tette az alkatrész térfogatát, mint a baktériumok térfogata. 2012-ben az IC-k sűrűsége 1000-szer kisebb volt, mint a technológia 1971-ben, és a chip funkciói kisebbek voltak, mint a vírusok. 2012-ben az emberek vásárolhatnak egy 28 nm-es FPGA-t és 6,8 milliárd tranzisztor csomagot, és a sűrűség várhatóan megduplázódik a következő néhány évben. A kis tranzisztorok szorosan össze vannak csomagolva, és alacsony feszültségen (általában 1 V-on és annál alacsonyabb hőmérsékleten) kell működniük a keletkező hő szabályozásához.
Ahhoz, hogy átlásson a 28 nm-en, figyeljen a nullára: ez egy méter 2,8 milliárdod része (0,0000000028). Hagyja, hogy a San Francisco és New York City közötti távolság egy métert képviseljen (kb. 4000 kilométer vagy 2500 mérföld). 28 tengeri mérföld (a 36 millió rész egyike) most 0,11 méter vagy 4,4 hüvelyk. Mennyi villámlást kell egy ilyen kis geometriai méretű eszköznek villámcsapásnak károsítania? Hogyan lehet megvédeni ezt a szükséges és hasznos FPGA-t?
Az egyszerű válasz az, hogy olyan I/O interfész eszközöket használjunk, amelyek áthidalják a digitális és analóg világokat. Az analóg vegyes jelű IC-k geometriai méretei viszonylag nagyok (10-100-szor nagyobbak, mint a digitális integrált áramkörök), és nagyobb feszültséggel rendelkeznek (általában 20 V-tól 80 V-ig vagy annál magasabb), ami robusztusabbá teszi őket, mint a miniatűr digitális tranzisztorok .