系統(tǒng)層級靜電放電與芯片層級靜電放電之差異性

隨著半導體制程技術的不斷演進，以及集成電路大量的運用在電子產品中，靜電放電已經成為影響電子產品良率的主要因素。美國最近公布因為靜電放電而造 成的國家損失，一年就高達兩百多億美金，而光是電子產品部份就達到一百多億美金之多。為了有效的防范靜電放電所造成的損害，國際間眾多的靜電放電協(xié)會，分別針對不同的環(huán)境應用下制定了不同的靜電測試規(guī)范。其中針對IC在生產、制造、測試及運輸過程的靜電放電規(guī)范，是以美國軍方所制定的人體靜電放電模型最具 代表性，又稱之為芯片層級靜電放電測試。而針對終端消費者所使用的電子產品，則以IEC 61000-4-2所制定的人體靜電放電模型為測試主流，這就是一般認知的系統(tǒng)層級靜電放電測試。

由于芯片層級和系統(tǒng)層級靜電放電測試都是模擬人體靜電放電，并且都是以kV為單位，所以常常造成大家的誤解和困惑，我們在這里特別將這兩種人體靜電放電測試規(guī)格做一個比較整理：

模型電容電阻值規(guī)范不同：芯 片層級靜電放電模型為對一100pF電容充電后透過一串聯(lián)1.5kΩ電阻對待測物放電。而系統(tǒng)層級靜電放電模型為對一150pF電容充電后透過一串聯(lián) 330Ω電阻放電。由此可以看出在相同的靜電電壓下，系統(tǒng)層級靜電放電模型將會具有較多的電荷容量和較大的放電電流，其放電能量約為芯片層級靜電放電能量 的五倍之多，因此系統(tǒng)層級靜電放電測試將會比芯片層級靜電放電測試還要更嚴苛。而會如此規(guī)范的原因是，晶圓廠都會做工廠靜電消除管理，所以IC在制造生產 的過程中受到靜電的威脅較小。而電子產品用戶所處的環(huán)境卻是不受控制的，因此受到靜電放電的威脅較大，這也是為何系統(tǒng)層級靜電放電規(guī)范會制定的如此嚴格。

要求的靜電放電電壓等級不同：一般IC只會要求到芯片層級靜電放電測試±2kV，而電子產品會要求到系統(tǒng)層級靜電放電接觸測試±8kV，空氣放電±15kV。會這樣規(guī)范的主要原因也是電子產品所處的環(huán)境是比IC所處的環(huán)境還要更嚴苛。

測試的失效準則不同：芯片層級靜電放電測試是在IC針腳浮接的狀態(tài)下做測試，一般造成的損害為硬件的損害。而系統(tǒng)層級靜電放電測試是在電子產品上電運作的狀態(tài)，除了可能造成硬件 的損害，也有可能造成當機或系統(tǒng)運作不穩(wěn)定的情況。系統(tǒng)層級靜電放電測試的失效問題是比芯片層級靜電放電測試還要多更多。

以上就是系統(tǒng)層級 靜電放電和芯片層級靜電放電的基本差異，可以發(fā)現(xiàn)不論是在放電能量、靜電電壓和失效準則，系統(tǒng)層級都較芯片層級靜電放電要求更嚴峻。隨著電子產品要求高質 量的目標，系統(tǒng)層級靜電放電的失效準則要求更有提高到Class A的趨勢，這樣更加深了系統(tǒng)靜電放電設計工作人員的困難度。日前聽聞國際上一些IC大廠為了加速產品上市量產的時間，有意將芯片層級靜電放電要求電壓下降 到±1kV，如此一來將更造成電子產品通過系統(tǒng)層級靜電放電測試的困難度。因此了解系統(tǒng)層級和芯片層級靜電放電規(guī)范的不同，和選用更高效能的瞬時抑制組 件，才能因應未來更嚴格的系統(tǒng)靜電放電測試要求。