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[問題求助] 針對IEC6100-4-2的on-chip ESD 保護設計

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1#
發表於 2008-12-30 15:56:44 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
請問如果我的IC本身已經達到HBM +/-4kV的要求,但是當客戶在system level上打ESD的時候IC內部的電路有部份電晶體被打壞,那麼我還可以做什麼?
, i  j/ x+ L3 q  ]  q有沒有針對IEC 61000-4-2 的on-chip ESD 保護設計? * |$ L/ p' ]8 U% W% W2 |0 }* E
我個人認為當IC 啟動的時候,所有ESD Clamp 和ESD diode 是完全在關閉的狀態,所以即使hbm過了+/-4kV,system-level亦不一定過+/-15kV8 H8 r% J5 O# B: X2 n) i; \' b$ [
我的想法正確嘛?
" y9 U$ S/ h+ ^2 X謝謝....
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2#
 樓主| 發表於 2009-1-10 00:40:29 | 只看該作者
好像沒有人遇到這個問題.....
! l7 k) I' _* j* H# B  D這兒有沒有人負責IC ESD 設計?
3#
發表於 2009-1-17 10:54:01 | 只看該作者
System-Level是說沒有機殼的搭配嗎8 P) H2 k+ G! I  u( }$ H* F, b
目前這樣的問題+/-15KV也是diode的設計基本值了
: `: C! U, X6 s. n$ {# g: B* t) v所以越好的diode啟動保護越快效果越佳% ^3 J( A9 G( }
但因為是limit值所以會有穩定的誤差值
) R9 d; X8 m6 Q2 J7 r# W大部分要搭配機構去防護
4#
 樓主| 發表於 2009-1-19 15:09:34 | 只看該作者
是呀, 沒有機殼的搭配, 只是加上一些PCB的external component,我們的客戶說打ESD GUN 是把我們的IC被打死,要求我們改善.5 d+ |  [- [+ x( j: J" p2 H6 k
請問你所說的didoe 是IC PAD 內的diode,還是IC 外的TVS DIODE?
. R7 _: S$ I+ s6 L2 b客戶不用TVS
5#
發表於 2009-1-20 16:04:30 | 只看該作者
原帖由 ritafung 於 2008-12-30 15:56 發表 5 x* g! S1 V* B6 ~, v2 P
請問如果我的IC本身已經達到HBM +/-4kV的要求,但是當客戶在system level上打ESD的時候IC內部的電路有部份電晶體被打壞,那麼我還可以做什麼?' x% C) Q( G/ d  \8 A: j
有沒有針對IEC 61000-4-2 的on-chip ESD 保護設計?
" J8 M5 H# c1 B我個人認為當IC 啟動 ...

3 n9 [9 d5 M- |% n7 M9 U. \& u* |- K
我有过这方面的经验,我们的片子hbm-6k没有问题,system level 15k也没有问题,外部没有加任何的钳卫器件。不知道你的片子里面用什么样的结构,不要用gcnmos,ggnmos可以用但是目前看来效果不太好,scr的效果很好

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semico_ljj + 2 + 2 对大家有帮助。

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6#
 樓主| 發表於 2009-1-20 18:56:37 | 只看該作者
請問你有沒有做一些ESD detection 的circuit? 我們做的是mix-signal, 很多時候打system level 是IC 當機.. 我可以做些什麼? 我的片子那麼好... 我們的有~100根pin,要達到4kV已經是很好了1 u' A; u5 L0 C- c6 K9 E
ESD protection 則用PNDIO + RC-GTNMOS
7#
發表於 2009-1-20 21:08:46 | 只看該作者
"ESD protection 則用PNDIO + RC-GTNMOS",这个是不是代工厂提供的标准IO?
8#
發表於 2009-1-20 21:10:46 | 只看該作者
SCR是不错,但是几乎所有代工厂不推荐,也不提供,LatchUp可能是主要问题。SCR研究的很多,主流量产产品好像不多见。
9#
發表於 2009-1-21 11:42:24 | 只看該作者
原帖由 ritafung 於 2009-1-20 18:56 發表 ; o; V- @& X7 h5 v4 |5 p/ V
請問你有沒有做一些ESD detection 的circuit? 我們做的是mix-signal, 很多時候打system level 是IC 當機.. 我可以做些什麼? 我的片子那麼好... 我們的有~100根pin,要達到4kV已經是很好了
+ J8 Q4 l& q# hESD protection 則用PNDIO  ...

  f( `7 }- P, p( x  _+ T我们的pin比较少,没有像你们的那么多,不过那个成功的片子用的是scr结构(完全利用其击穿机制,没有加任何的detection circuit),是自己做的,代工厂没有提供相应的参考结构,现在已经量产,也做过相应的latch-up实验,并且pass.不知道兄弟用的什么样的结构,可否详细的描述一下,如果可以,我愿意尽自己的微薄之力的。
10#
 樓主| 發表於 2009-1-21 11:53:47 | 只看該作者
原帖由 semico_ljj 於 2009-1-20 09:08 PM 發表
* V$ Z3 K: f0 c7 P9 R+ x  B"ESD protection 則用PNDIO + RC-GTNMOS",这个是不是代工厂提供的标准IO?
) h4 ~. _5 L1 E# y& r
這是代工廠的建議+ z" n' ]0 `/ y: n
而我們則覺得它是最省空間, 我們的ESD design 全是custom 的, 沒有用代工廠的標準IO library
11#
 樓主| 發表於 2009-1-21 12:02:24 | 只看該作者
原帖由 semico_ljj 於 2009-1-20 09:10 PM 發表 $ ]* h, F; X- _1 ]% p" p
SCR是不错,但是几乎所有代工厂不推荐,也不提供,LatchUp可能是主要问题。SCR研究的很多,主流量产产品好像不多见。

6 y1 k6 j5 V* W$ b, b9 ?5 |- pSCR放電的能力是非常好,但它對Process的variation亦非常敏感,所以我們都不會用..大家亦不希望量產時有任何失誤而賠錢...做研究就好,用在產品就免了
5 A* x9 a9 M  |' X, z但我聽說大陸有很多的設計是用SCR的
12#
發表於 2009-1-21 13:30:29 | 只看該作者
SCR也试着做过,HBM效果很好的,但是不敢推广!呵呵,“Process的variation亦非常敏感”,想挑战8KV以上的可以尝试
+ A3 w* e/ P$ d5 Y% M# T+ S6 Y
; p& g' g2 ]: b3 M% d" n/ x[ 本帖最後由 semico_ljj 於 2009-1-21 01:40 PM 編輯 ]
13#
發表於 2009-1-21 16:45:25 | 只看該作者
关于芯片级的esd,我们同一个片子做过ggmos/gcmos/scr三种结构,也有过相应的验证,HBM8k没有问题,但是拿到系统级上面,ggmos/gcmos无法满足客户的15k要求,只有scr结构能够ass,而且我们选的工艺比较稳定,所以选用了scr。个人感觉,pass15k,常规的esd结构很难,其中gcmos的结果最弱(有实验证明的),ggmos居中,scr最好,关于PNDIO + RC-GTNMOS,我没有用过,但是根据别的项目的经验,貌似想pass+/-15k很难

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semico_ljj + 3 + 3 细致。

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14#
發表於 2009-1-21 20:38:01 | 只看該作者
代工厂普遍采用“PNDIO + RC-GTNMOS”,不知为什么?当然还有只用Diode的。是不是这种结构最成熟稳定。
/ C- |6 U  Z3 V& V# b“gcmos的结果最弱”倒是不清楚,觉得gcmos开启速度比ggmos快,应该比ggmos更好才是啊。SCR当然是最好的!# `  B& y$ o$ K" A1 O5 q
pass 15K 是什么标准要求这么高啊,以前没做过。
15#
 樓主| 發表於 2009-1-22 11:02:33 | 只看該作者
原帖由 semico_ljj 於 2009-1-21 08:38 PM 發表 . q$ O) \/ {/ [7 p
代工厂普遍采用“PNDIO + RC-GTNMOS”,不知为什么?当然还有只用Diode的。是不是这种结构最成熟稳定。
6 q4 m5 E8 Z5 |“gcmos的结果最弱”倒是不清楚,觉得gcmos开&#2155 ...

" d; G7 ~- x& A* V, Z8 A( q/ `  q如果只用diode而沒有其他的power clamp, 那麼在打VDD PS mode 就需要透過diode 的reverse breakdown, 這樣的話ESD的抵抗能力一定會只有幾百伏左右.
& V! ~7 _7 L  g5 {% w# Z
6 U7 t6 x& d5 @% M15k 是IEC61000-4-2是system 上的ESD 要求
9 G4 L( d( O" P4 n" U/ W. v; D+ L9 @Air discharge 一般要+-15kV0 k. S& ]# T* l
Contact discharge 一般要+-8kV- R5 g4 M$ n4 P) N
這個跟JEDEC/ESDA 的HBM standard 是完全不同5 ^: _, r. I$ U- J0 e4 j6 d8 z5 L
/ q* P8 q) D1 Q0 S3 x( N. `
[ 本帖最後由 ritafung 於 2009-1-22 11:06 AM 編輯 ]
16#
發表於 2009-1-22 11:17:29 | 只看該作者

回復 15# 的帖子

"如果只用diode而沒有其他的power clamp, 那麼在打VDD PS mode 就需要透過diode 的reverse breakdown, 這樣的話ESD的抵抗能力一定會只有幾百伏左右."这句话有误!实践证明,foundry提供的只有DIODE的标准IO,可以通过至少2KV∼3KV以上!到了亚微米的工艺,厂商就是推荐直接采用Diode的ESD保护。$ d) h! x. G4 w' D* X
Diode到底好还是不好,大家可以进一步讨论。
17#
 樓主| 發表於 2009-1-22 13:30:20 | 只看該作者

回復 16# 的帖子

那就奇怪了0 y/ E- L2 m$ [' \! E+ W
我對標準IO 的了解不是很多,所以不知道它除了diode以外還有沒有其他的配套3 x) c7 N: C* O  S) B6 }& a
Foundry給我們的ESD design rules都有提到,如果I/O 用diode 的話,一定要有power-clamp& [9 U$ w8 S) [+ d- n
而在我們的產品內,power clamp 的設計就是GTNMOS
* B( r8 R6 i  ^- e5 C& [: v; Q- k5 T8 @# D
[ 本帖最後由 ritafung 於 2009-1-22 01:42 PM 編輯 ]
18#
 樓主| 發表於 2009-1-22 13:40:34 | 只看該作者

回復 13# 的帖子

你的GCNMOS的電阻有沒有調效不同的電阻值?0 E8 {9 u, e+ p% W; x4 c
我們通常會先做一些test key,然後用TLP測試它的I-V curve而選出最小面積和最高It2值的T/K 來設計產品的ESD 保護電路3 l( k/ H7 ]+ B
如果沒有TLP,可直接用MKII機台打ESD
19#
發表於 2009-2-3 15:43:49 | 只看該作者
原帖由 ritafung 於 2009-1-22 13:40 發表 8 i: B) Z6 a$ T' i4 a8 F
你的GCNMOS的電阻有沒有調效不同的電阻值?
( c( E4 L% C/ c+ U1 G我們通常會先做一些test key,然後用TLP測試它的I-V curve而選出最小面積和最高It2值的T/K 來設計產品的ESD 保護電路1 O$ R9 M8 w7 h; c% B
如果沒有TLP,可直接用MKII機台打ESD
( P0 H  F$ L! _3 f% J$ _
有调过的,在芯片级8k没有问题的,但是系统级就不行了。我们没有做TLP,自己倒是做了ESD TEST
20#
發表於 2010-11-29 18:48:26 | 只看該作者
System level ESD 與 Chip level ESD 是兩個完全不同的規範,Syetem ESD 也是模擬 Humam body model ,但是放電能量要比 Chip HBM 大了約 5.6 倍 ( 儲能電容不同,限流電阻不同 ),所以 Chip 要直接承受System ESD 的 15 KV,可說是難上加難,一般系統會用一些方法把能量導走,不要讓 ESD 進到 IC,或是加分立式保護元件,才可能過的了15KV。
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