在做芯片選型的時候,我們通常會對比各廠家芯片的ESD性能,比如A廠家芯片的HBM靜電指標為2KV,B廠家的達到了4KV,如果在各方面條件都差不多的情況下,用戶會更傾向于選擇靜電指標更高的芯片。
我們知道,芯片的靜電測試標準主要有HBM,MM和CDM,通過前面文章,我們知道了如下兩點信息。
1.上面三種測試標準,MM現在只是可選項,不做強制要求,參考文章:
芯片規格書里的靜電指標為什么很少看到機器模型(MM)了
2.芯片的靜電測試和產品的靜電測試標準不同,且差異較大,參考文章:
為什么MCU規格書上靜電等級4KV,在產品上測試卻2KV都不過?
本文討論一下芯片規格書中最常見的HBM標準。
先提出如下幾個問題,看看大家是怎樣理解的。
1、芯片數據手冊上的HBM測試數據一般參考了什么標準? 2、如果兩款芯片的HBM靜電指標都為2KV,但采用的測試標準不同,你覺得兩者抗靜電能力是相同還是不同? 3、如果各靜電測試標準有差異,差異有多大?
先看第一個問題,從不同的廠家數據手冊上截取有關芯片HBM的參考標準,列舉如下:
芯片1
芯片2
芯片3
芯片4
芯片5
從上面的數據可以看出,以上所列出的芯片包含了5種HBM測試標準,且靜電數據都是2000V,所涉及的測試標準如下:
相關的標準組織和協會如下:
JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council),固態技術協會
ESDA(Electrostatic Discharge Association),美國靜電放電協會
ANSI(AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE),美國國家標準學會
AEC(Automotive Electronics Council),汽車電子委員會
MIL-STD (US Military Standard),美國軍標
回到第二個問題,上述5個測試標準,是否有差異?
我們先查找JS-001的標準文檔,里面有描述:
從上文可以看出,JS-001合并了JESD22-A114和ANSI/ESD STM5.1-2007這兩份標準為一種標準。
基于此,本文只對ESDA/JEDEC JS-001、AEC Q100-002和MIL-STD-883,Method 3015.7這3個標準的差異進行分析。
要知道這些靜電標準的差異,就需要知道靜電測試的電壓和電流以及測試方法,而電壓電流和測試所選取的RC取值直接相關,但是以上3種測試標準的RC取值都一樣:R=1.5KΩ,C=100pF。僅僅從RC的取值找不到各標準的差異。
我們知道,同等的測試電壓,測試環境的寄生效應會導致電流波形存在差異,峰值電流也會和寄生參數直接相關。
下面對比各個標準的測試流程,峰值電流以及電流波形,如下:
MIL-STD-883
測試次數和時間間隔:
電流波形:
電流峰值對照表:
ESDA/JEDEC JS-001
測試次數和時間間隔:
電流波形:
電流峰值對照表:
AEC_Q100-002D
測試次數和時間間隔:
電流波形:
電流峰值對照表:
以上3種測試標準,僅從峰值電流和電流波形看,還是看不出太大區別。
但測試的脈沖數和測試間隔時間存在較大差異。
對比如下:
從這個表格可以看出3種標準的測試方法是存在差異的,并且沒有數據表明這些差異不會對測試結果產生影響。
要搞清楚這幾種標準對測試結果是否有影響,最直接的方法就是進行試驗驗證。
第3項為車規標準,僅列參考,下面只對前面2項靜電標準進行對比測試說明。
實驗1(數據來自互聯網),某芯片測試對比數據如下:
此芯片的靜電測試結果如下:
1.采用MIL-STD-883標準,2顆50V不過,1顆過200V。
2.采用JS-001標準,1顆過50V,1顆過400V,1顆過500V。
3.測試數據顯示:JS-001測試指標比MIL-STD-883更好。
上述網上收集的數據雖然具有一定參考性,但是50V的靜電指標,和我們日常使用的2000V左右的芯片靜電數據差異太大,因此有必要找出更接近實際應用的芯片數據對比參考。
實驗2,外購的芯片,委托國內的一家測試機構實測數據如下:
此芯片的靜電測試結果如下:
1.采用MIL-STD-883標準:2顆過1000V,1顆過1500V。
2.采用JS-001標準:3顆都過2000V。
3.測試數據顯示:JS-001測試指標比MIL-STD-883更好。
總結:
1、在閱讀芯片靜電指標時,所參考的測試標準也需要了解。2、從本文的對比數據來看,MIL-STD-883標準和JS-001存在差異,且MIL-STD-883標準更嚴。3、從MIL-STD-883標準和JS-001測試方法對比來看,測試脈沖的次數對測試數據結果有較大的影響。
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原文標題:芯片的HBM靜電都有哪些測試標準,各標準之間有沒有差異?
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