Metody ochrony PCB przed uszkodzeniem ESD
Jun 08, 2021
Tutaj udowodnimy, że części analogowe o większej geometrii są najbardziej odpowiednie do ochrony macierzy programowalnych bramek (FPGA) z ich mniejszymi geometriami.
Duże konstrukcje stalowe, samochody, góry, a nawet ludzie mogą przetrwać prawdziwe atmosferyczne błyskawice. Ludzie mogą również tworzyć własne miniaturowe błyskawice (iskry) i przeżyć. Jednak gdy te iskry dotrą do układu scalonego, mogą spowodować poważne awarie. Tranzystory w skali nano- muszą być chronione, aby można je było oszczędzić nawet pod wpływem ludzkich iskier.
Mikroprocesory od dawna zwiększają gęstość półprzewodników cyfrowych. Technologia produkcji doprowadziła do coraz mniejszych tranzystorów. W 1971 roku wprowadzono procesor komputerowy (CPU) Intel® 4004 o rozmiarze geometrycznym 10 µm. W latach 80. i 90. ten proces powodował, że objętość części była mniejsza niż objętość bakterii. W 2012 r. gęstość układów scalonych była 1,000 razy mniejsza niż w technologii z 1971 r., a funkcje na chipie były mniejsze niż wirusy. W 2012 roku ludzie będą mogli kupić układy FPGA 28 nm-i 6,8 miliarda pakietów tranzystorowych, a gęstość ma się podwoić w ciągu najbliższych kilku lat. Małe tranzystory są ciasno upakowane i muszą działać przy niskich napięciach (zwykle 1 V i niższych), aby kontrolować wytwarzane ciepło.
Aby widzieć przez 28 nm, zwróć uwagę na zero: jest to jedna 2,8 miliardowa metra (0.000000028). Niech odległość między San Francisco a Nowym Jorkiem wynosi jeden metr (około 4000 kilometrów lub 2500 mil). 28 mil morskich (jedna z 36 milionów części) to teraz 0,11 metra lub 4,4 cala. Ile piorunów musi zniszczyć urządzenie o tak małych rozmiarach geometrycznych? Jak zabezpieczyć ten niezbędny i użyteczny układ FPGA?
Prostą odpowiedzią jest użycie urządzeń interfejsu I/O, które łączą świat cyfrowy i analogowy. Wymiary geometryczne układów scalonych analogowych-sygnałów są stosunkowo duże (10 do 100 razy większe niż cyfrowe układy scalone) i mają wyższe napięcie (zwykle od 20 V do 80 V lub wyższe), co czyni je bardziej wytrzymałymi niż miniaturowe tranzystory cyfrowe .