近些年來(lái),信息技術(shù)高速發(fā)展,各種新型電子設(shè)備層出不窮,信號(hào)傳輸也由于數(shù)據(jù)量的劇增而對(duì)傳輸速率要求越來(lái)越高,這也意味著在半導(dǎo)體工藝越來(lái)越先進(jìn)、芯片越來(lái)越小、器件越來(lái)越脆弱的時(shí)候,靜電防護(hù)顯得尤其重要;其不僅僅需要有強(qiáng)悍的防護(hù)特性,同時(shí)也需要寄生參數(shù)盡可能的小,這樣才可以避免影響到整個(gè)高速接口電路信號(hào)傳輸。本文針對(duì)兩種不同的高速接口芯片:多媒體芯片和USB Type-C接口芯片的實(shí)際失效案例,進(jìn)行失效分析、反向設(shè)計(jì),找到芯片主要薄弱點(diǎn)并進(jìn)行ESD防護(hù)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了幾種新型的防護(hù)器件,在保證器件電流泄放能力的同時(shí)減小了器件面積。另外,還分析了一些EOS失效案例并總結(jié)了主要的EOS防護(hù)手段,提出了協(xié)同仿真防護(hù)方案。主要的研究?jī)?nèi)容與成果如下:1、針對(duì)一款多媒體接口芯片——VBO接口芯片在實(shí)際使用過(guò)程中遇到的ESD失效問(wèn)題,進(jìn)行了詳細(xì)的失效分析和失效機(jī)理研究,并針對(duì)其防護(hù)器件魯棒性差、器件面積大、防護(hù)窗口不合適等特點(diǎn),設(shè)計(jì)出了一款符合實(shí)際電路需求的防護(hù)器件,并在28 nm CMOS工藝下進(jìn)行流片,經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)器件魯棒性提升到了 53.7 mA/μm,同時(shí)大幅減小了器件面積。器件滿(mǎn)足了 ESD窗口實(shí)際需要,觸發(fā)電壓為1.86 V,相當(dāng)于三個(gè)二極管串聯(lián),維持電壓1.67 V,有效的避免栓鎖。2、針對(duì)兩款手機(jī)上使用的USB 3.1 Type-C接口芯片,進(jìn)行全面的ESD性能測(cè)試,包括:TLP測(cè)試、失效分析、解剖與反向工程等,并對(duì)兩款芯片的ESD防護(hù)方案進(jìn)行了全方位的總結(jié)與對(duì)比。3、分析了幾個(gè)EOS失效案例,并總結(jié)了幾種常見(jiàn)的EOS防護(hù)方案;針對(duì)業(yè)界常用的TVS二極管,也設(shè)計(jì)了一款新的TVS防護(hù)器件,并在0.18 μm CMOS工藝下進(jìn)行流片,通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證了性能。同時(shí)提出了一種片上防護(hù)與片外防護(hù)的協(xié)同仿真方法,使用實(shí)際案例來(lái)驗(yàn)證其有效性。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN402
【部分圖文】：

ＥＳＤ設(shè)計(jì)窗口變窄了邋［３］。逡逑靜電的主要產(chǎn)生原因包括：（１）摩擦和分離（２）感應(yīng)產(chǎn)生電荷（３）電容的逡逑充放電［４］。圖１－１描述的是兩種材質(zhì)的物體彼此接觸后分離，將會(huì)產(chǎn)生大量極性逡逑相反的電荷，如果此時(shí)這些靜電電荷接觸到芯片，將有可能通過(guò)芯片管腳流入地逡逑并產(chǎn)生擁有快速上升沿的過(guò)沖，如果芯片抗靜電能力弱的話(huà)，將極有可能出現(xiàn)損逡逑壞［５］。影響靜電產(chǎn)生的因素包括溫度與濕度，靜電電荷更容易在高溫，干燥的環(huán)逡逑境中積累，表１－１總結(jié)了幾種靜電產(chǎn)生的途徑［６］。值得注意的是，雖然在高濕度逡逑的環(huán)境下，產(chǎn)生的靜電電壓會(huì)出現(xiàn)很大衰減，然而還是會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生損害。逡逑圖１－１兩種靜電產(chǎn)生途徑逡逑１逡逑

第一章緒論逡逑靜電防護(hù)裝置都會(huì)增加容性負(fù)載，并且在大多數(shù)情況下這些防護(hù)器件或芯片要想逡逑徸到足夠強(qiáng)的抗靜電能力就必須在尺寸和寄生參數(shù)上做出犧牲［１２］。圖１－２展示逡逑了業(yè)界一些使用了高速接口的電子設(shè)備。逡逑Ｉ：．］前應(yīng)川Ｔｙｐｆ－Ｃ接Ｉ邋Ｉ的設(shè)備邐丨－４前收界宣稱(chēng)使用ＵＳＢ３．１邋Ｃ手機(jī)逡逑ＺＵＫ邋Ｚｌ邐？５０逡逑？邋ｕ，，邐ｉＨｉｉｉｌｎ邐Ｎｕｂｉａ邋Ｚ９邋Ｍａｘ逡逑８Ｐｒｏ｜邋叄皺迮校戾巍頡＃靛義希蓿蓿齲校校幔觶椋椋椋錚蹂危蓿齲儒危牽椋紓幔螅澹戾澹停佩危懾義希插衛(wèi)皺澹卞澹校潁錚鄭停幔蜽滃料逡逑物６邐}0ＣＨ逡逑Ｌｕｉｕｉａ邐＾ｐｕｐｉ’ｉ＇ｐｐｆＰ巧：？邐＿逡逑９５０／９５０ＸＬ邐ｗ逡逑ｓ：存儲(chǔ)器筆記本１２，ｊ邐ｉｗ邋＿灥』逡逑ＭａｃＢｏ°ｋ邐＾ｓＴ逡逑小米４ｃ逡逑圖１－２幾種使用高速接口的電子設(shè)備逡逑如何在不增加防護(hù)器件面積，盡量減少防護(hù)器件寄生參數(shù)，避免對(duì)高速接口逡逑信號(hào)傳輸產(chǎn)生負(fù)面影響的同時(shí)，又保證器件防護(hù)能力是一大研究難點(diǎn)，也具有很逡逑強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。逡逑１．２幾種ＥＳＤ／ＥＯＳ模型與測(cè)試方法逡逑為了理解物理現(xiàn)象，尤其是ＥＳＤ現(xiàn)象，量化ＥＳＤ事件的特征時(shí)間和空間范逡逑圍非常重要［１３］。ＥＳＤ現(xiàn)象的空間范圍包括從微觀(guān)到宏觀(guān)，包含納米級(jí)器件內(nèi)部逡逑機(jī)理、電氣與熱學(xué)傳輸、微米級(jí)的電路電子、毫米級(jí)的芯片設(shè)計(jì)到米級(jí)的系統(tǒng)設(shè)逡逑計(jì)［１４］。而時(shí)間范圍包括皮秒（ｐｓ）到微秒（ｕｓ）、電流范圍從納安（ｎＡ）到幾十逡逑安培（Ａ）、電壓范圍從伏特（Ｖ）到幾千伏特（ｋＶ）、溫度從室溫到幾千開(kāi)爾文逡逑的５１０２融化溫度。這些參數(shù)的范圍都非常廣

￣ｉ邐ｒｎ邐逡逑Ｔ邋ＣＤＭ邐ＭＭ邋Ｔ邋ＨＢＭ邐Ｔ逡逑ＥＯＳ逡逑圖丨－３靜電放電（ＥＳＤ）時(shí)間常數(shù)圖逡逑１．２＿１人體模型（ＨＢＭ）逡逑ＨＢＭ模型是基本的ＥＳＤ模型之一，它被用來(lái)描述帶有電荷的人體和電學(xué)元逡逑件或芯片進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移時(shí)的相互作用。ＨＢＭ模型假設(shè)已充電人體通過(guò)皮膚接觸逡逑電學(xué)元件或芯片，在兩者接觸的瞬間就會(huì)有靜電電荷流過(guò)。圖１－４即ＨＢＭ模型逡逑的原理。ＨＢＭ模型的特征時(shí)間與等效人體的電子元件有關(guān)。在ＨＢＭ標(biāo)準(zhǔn)中，逡逑用一個(gè)１００邋ｐＦ的電容和一個(gè)１．５邋ｋＤ的電阻串聯(lián)來(lái)等效已充電的人體［１８］。具體逡逑等效電路圖如圖１－５所示。逡逑Ｒ邐Ｒｈｂｍ逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王煒槐;納米集成電路ESD防護(hù)研究[D];浙江大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2824880