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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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發表於 2008-12-30 15:56:44 | 顯示全部樓層 |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?- r2 E5 ?  A, f8 K7 J8 J3 ]) N
有沒有針對IEC 61000-4-2 的on-chip ESD 保護設計?
( Z4 C: T( p9 w9 m$ B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+/-15kV. Q' e& i( N, K9 ~7 K1 `
我的想法正確嘛?. w3 x5 h7 }+ `0 X) F9 {& h: F
謝謝....
 樓主| 發表於 2009-1-10 00:40:29 | 顯示全部樓層
好像沒有人遇到這個問題.....& z" I/ K% f6 @
這兒有沒有人負責IC ESD 設計?
發表於 2009-1-17 10:54:01 | 顯示全部樓層
System-Level是說沒有機殼的搭配嗎) C2 I- R' |! p
目前這樣的問題+/-15KV也是diode的設計基本值了
% F/ T! a/ d- F) ?+ ]; Y1 B  J所以越好的diode啟動保護越快效果越佳" L9 ~5 ]9 `/ t5 }# z; C
但因為是limit值所以會有穩定的誤差值
* [& B, \" d3 r: Z3 B" D5 Q# B大部分要搭配機構去防護
 樓主| 發表於 2009-1-19 15:09:34 | 顯示全部樓層
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.
7 X1 R2 P) E3 d' g7 V請問你所說的didoe 是IC PAD 內的diode,還是IC 外的TVS DIODE?# ^0 S" f; Z% K
客戶不用TVS
發表於 2009-1-20 16:04:30 | 顯示全部樓層
原帖由 ritafung 於 2008-12-30 15:56 發表 # F" k, V9 g* o. m, c/ {
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?1 _- T! o) A) P1 D9 m2 ?
有沒有針對IEC 61000-4-2 的on-chip ESD 保護設計? " L9 q3 W- m+ u* A2 ]
我個人認為當IC 啟動 ...

/ f& D$ }$ Q& E/ ?" F5 x8 Q. j& ]- K3 `2 c0 G
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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 樓主| 發表於 2009-1-20 18:56:37 | 顯示全部樓層
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
- V% e( g, }+ ?" ^. S' FESD protection 則用PNDIO + RC-GTNMOS
發表於 2009-1-20 21:08:46 | 顯示全部樓層
"ESD protection 則用PNDIO + RC-GTNMOS",这个是不是代工厂提供的标准IO?
發表於 2009-1-20 21:10:46 | 顯示全部樓層
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。
發表於 2009-1-21 11:42:24 | 顯示全部樓層
原帖由 ritafung 於 2009-1-20 18:56 發表 ; z# x6 N4 Z. ^0 _9 J
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' Z& t0 ~3 Q! Q2 b5 Y6 {
ESD protection 則用PNDIO  ...

/ `, V& x, @/ I4 d" Z0 u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。
 樓主| 發表於 2009-1-21 11:53:47 | 顯示全部樓層
原帖由 semico_ljj 於 2009-1-20 09:08 PM 發表 . r4 B& Z8 f* E, H7 t
"ESD protection 則用PNDIO + RC-GTNMOS",这个是不是代工厂提供的标准IO?

  Z+ }* S6 D% |+ L( I5 s1 q! `這是代工廠的建議( x9 q2 C) o4 h% C5 X! ~  d
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
 樓主| 發表於 2009-1-21 12:02:24 | 顯示全部樓層
原帖由 semico_ljj 於 2009-1-20 09:10 PM 發表
  n+ q/ \0 X# b  J0 ~7 t) f7 K) dSCR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。

0 n+ q& C- J" B2 x! ?SCR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8 f! T% Z( C- @& L5 Z( r* I/ y% W
但我聽說大陸有很多的設計是用SCR的
發表於 2009-1-21 13:30:29 | 顯示全部樓層
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
6 b- o$ l" H) i% |8 D) J3 e, t( [, S, Q; ^, H
[ 本帖最後由 semico_ljj 於 2009-1-21 01:40 PM 編輯 ]
發表於 2009-1-21 16:45:25 | 顯示全部樓層
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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發表於 2009-1-21 20:38:01 | 顯示全部樓層
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。
* Q1 u7 \4 e+ t“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!: n% h1 }( _) P8 Q6 x9 ~$ |
pass 15K 是什么标准要求这么高啊,以前没做过。
 樓主| 發表於 2009-1-22 11:02:33 | 顯示全部樓層
原帖由 semico_ljj 於 2009-1-21 08:38 PM 發表
( V2 r* b7 I/ I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。) [' m: m2 G( ^8 C$ }2 z( y
“gcmos的结果最弱”倒是不清楚,觉得gcmos开&#2155 ...
* i* l1 ?+ d9 F5 [, g6 P
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.
+ Y6 C8 L. L) v7 s+ \" A9 t
/ Y* ?$ |: m- J7 {. r0 U2 u% u7 x5 p15k 是IEC61000-4-2是system 上的ESD 要求
/ e0 X* u; X) ?! k) e% _Air discharge 一般要+-15kV6 ~1 e9 C5 G7 i% G: `: `2 Z
Contact discharge 一般要+-8kV# M2 }. o  H1 l/ y
這個跟JEDEC/ESDA 的HBM standard 是完全不同
* @6 ?  k, z5 V7 M* G: M/ r+ I8 W4 o) c% O! N1 Z( _
[ 本帖最後由 ritafung 於 2009-1-22 11:06 AM 編輯 ]
發表於 2009-1-22 11:17:29 | 顯示全部樓層

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. |3 ^# P# Z2 F& \
Diode到底好还是不好,大家可以进一步讨论。
 樓主| 發表於 2009-1-22 13:30:20 | 顯示全部樓層

回復 16# 的帖子

那就奇怪了
$ b9 `7 K, V2 V% a# Z! a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% G0 w+ R1 }: w0 O) u! T# y
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
6 v+ o; n# N% y% |# C而在我們的產品內,power clamp 的設計就是GTNMOS
* d/ T3 O6 B/ }6 K& D
; O7 w& o/ x7 S0 B( {- j[ 本帖最後由 ritafung 於 2009-1-22 01:42 PM 編輯 ]
 樓主| 發表於 2009-1-22 13:40:34 | 顯示全部樓層

回復 13# 的帖子

你的GCNMOS的電阻有沒有調效不同的電阻值?
$ j2 e% K( @0 Q0 l+ Z' P: Y# f/ ~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% L9 g' F: x9 O9 ^1 N1 x4 p
如果沒有TLP,可直接用MKII機台打ESD
發表於 2009-2-3 15:43:49 | 顯示全部樓層
原帖由 ritafung 於 2009-1-22 13:40 發表
5 j# q- C/ v& b+ l( W& U' |你的GCNMOS的電阻有沒有調效不同的電阻值?" g  y/ V: G! \' ]. X# X, Y
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 R1 S% l% p! i7 ~( j0 X. U/ P3 ^
如果沒有TLP,可直接用MKII機台打ESD
* Y- w$ i# O8 W1 U+ Y# Q  D
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
發表於 2010-11-29 18:48:26 | 顯示全部樓層
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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