Methoden zum Schutz der Leiterplatte vor ESD-Schäden
Jun 08, 2021
Hier werden wir beweisen, dass analoge Bauteile mit größeren Geometrien am besten zum Schutz von feldprogrammierbaren Gate-Arrays (FPGAs) mit ihren kleineren Geometrien geeignet sind.
Große Stahlkonstruktionen, Autos, Berge und sogar Menschen können echte atmosphärische Blitze überleben. Menschen können auch ihre eigenen Miniaturblitze (Funken) erzeugen und überleben. Wenn diese Funken jedoch den IC erreichen, können sie größere Ausfälle verursachen. Transistoren im Nano--Maßstab müssen geschützt werden, damit sie selbst unter menschlichen Funken verschont bleiben.
Mikroprozessoren erhöhen seit langem die Dichte digitaler Halbleiter. Die Fertigungstechnologie hat zu immer kleineren Transistoren geführt. 1971 wurde die Intel® 4004 Computer Processing Unit (CPU) mit einer geometrischen Größe von 10 µm eingeführt. In den 1980er und 1990er Jahren machte dieser Prozess das Volumen des Teils kleiner als das Volumen der Bakterien. Im Jahr 2012 war die IC-Dichte 1,000-mal kleiner als die Technologie von 1971, und die Funktionen auf dem Chip waren kleiner als Viren. 2012 kann man ein 28 nm--fähiges FPGA und 6,8 Milliarden Transistorpakete kaufen, und die Dichte wird sich in den nächsten Jahren voraussichtlich verdoppeln. Kleine Transistoren sind dicht gepackt und müssen mit niedrigen Spannungen (normalerweise 1 V und darunter) betrieben werden, um die erzeugte Wärme zu kontrollieren.
Um durch 28 nm zu sehen, achten Sie auf die Null: Es ist ein 2,8-milliardstel Meter (0.000000028). Die Entfernung zwischen San Francisco und New York City soll einen Meter (ungefähr 4000 Kilometer oder 2500 Meilen) darstellen. 28 Seemeilen (eines von 36 Millionen Teilen) sind jetzt 0,11 Meter oder 4,4 Zoll. Wie viel Blitz muss ein Gerät mit solch einer kleinen geometrischen Größe durch Blitze beschädigen? Wie schützt man dieses notwendige und nützliche FPGA?
Die einfache Antwort ist die Verwendung von E/A-Schnittstellengeräten, die eine Brücke zwischen der digitalen und der analogen Welt schlagen. Die geometrischen Abmessungen von analogen Mixed{0}}-ICs sind relativ groß (10- bis 100-mal größer als digitale integrierte Schaltkreise) und haben eine höhere Spannung (normalerweise 20 V bis 80 V oder mehr), wodurch sie robuster als Miniaturen sind digitale Transistoren.