Μέθοδοι για την προστασία PCB από ζημιά ESD
Jun 08, 2021
Εδώ θα αποδείξουμε ότι τα αναλογικά μέρη με μεγαλύτερες γεωμετρίες είναι τα πλέον κατάλληλα για την προστασία των προγραμματιζόμενων συστοιχιών πύλης πεδίου (FPGA) με τις μικρότερες γεωμετρίες τους.
Μεγάλες κατασκευές από χάλυβα, αυτοκίνητα, βουνά, ακόμη και άνθρωποι μπορούν να επιβιώσουν από πραγματικούς ατμοσφαιρικούς κεραυνούς. Οι άνθρωποι μπορούν επίσης να δημιουργήσουν τους δικούς τους μικροσκοπικούς κεραυνούς (σπινθήρες) και να επιβιώσουν. Ωστόσο, όταν αυτοί οι σπινθήρες φτάσουν στο IC, μπορεί να προκαλέσουν μεγάλες βλάβες. Τα τρανζίστορ νανο-κλίμακας πρέπει να προστατεύονται, ώστε να μπορούν να προστατευτούν ακόμη και κάτω από ανθρώπινους σπινθήρες.
Οι μικροεπεξεργαστές έχουν αυξήσει την πυκνότητα των ψηφιακών ημιαγωγών εδώ και πολύ καιρό. Η τεχνολογία κατασκευής έχει οδηγήσει σε όλο και μικρότερα τρανζίστορ. Το 1971, παρουσιάστηκε η μονάδα επεξεργασίας υπολογιστών Intel® 4004 (CPU) με γεωμετρικό μέγεθος 10 μm. Στις δεκαετίες του 1980 και του 1990, αυτή η διαδικασία έκανε τον όγκο του τμήματος μικρότερο από τον όγκο των βακτηρίων. Το 2012, η πυκνότητα των IC ήταν 1,000 φορές μικρότερη από την τεχνολογία του 1971 και οι λειτουργίες στο τσιπ ήταν μικρότερες από τους ιούς. Το 2012, οι άνθρωποι μπορούν να αγοράσουν πακέτα FPGA με δυνατότητα 28 nm και 6,8 δισεκατομμύρια τρανζίστορ και η πυκνότητα αναμένεται να διπλασιαστεί τα επόμενα χρόνια. Τα μικρά τρανζίστορ είναι σφιχτά συσκευασμένα μεταξύ τους και πρέπει να λειτουργούν σε χαμηλές τάσεις (συνήθως 1 V και κάτω) για τον έλεγχο της παραγόμενης θερμότητας.
Για να δείτε στα 28 nm, δώστε προσοχή στο μηδέν: είναι ένα 2,8 δισεκατομμυριοστό του μέτρου (0.000000028). Αφήστε την απόσταση μεταξύ Σαν Φρανσίσκο και Νέας Υόρκης να αντιπροσωπεύει ένα μέτρο (περίπου 4000 χιλιόμετρα ή 2500 μίλια). Τα 28 ναυτικά μίλια (ένα από τα 36 εκατομμύρια μέρη) είναι τώρα 0,11 μέτρα ή 4,4 ίντσες. Πόσος κεραυνός πρέπει να καταστραφεί από κεραυνό μια συσκευή τόσο μικρού γεωμετρικού μεγέθους; Πώς να προστατέψετε αυτό το απαραίτητο και χρήσιμο FPGA;
Η απλή απάντηση είναι να χρησιμοποιήσετε συσκευές διεπαφής I/O που γεφυρώνουν τον ψηφιακό και τον αναλογικό κόσμο. Οι γεωμετρικές διαστάσεις των IC αναλογικών μικτών-σημάτων είναι σχετικά μεγάλες (10 έως 100 φορές μεγαλύτερες από τα ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα) και έχουν υψηλότερη τάση (συνήθως 20 V έως 80 V ή μεγαλύτερη), γεγονός που τα καθιστά πιο στιβαρά από τα μικροσκοπικά ψηφιακά τρανζίστορ.