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HBM--人體放電模型

2025-02-14
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HBM是 Human-Body Model的簡稱,即我們所熟知的ESD靜電放電里的人體放電模型,表征芯片的抗靜電能力,電子工程師都知道這個參數越高代表芯片的抗靜電能力越強。但是不同芯片供應商通常都是根據自己的理解、或者自身的經驗、或者合作方的資源、或者芯片適用的應用場景來選取不同的測試標準,標準不同,意味著測試方法或者測試條件就會有差異,就無法直接單純從規格書標注的HBM數字來橫向對比芯片的抗靜電能力。
目前非車規芯片常用的測試標準有ANSI/ESDA/JEDEC JS-001和MIL-STD-883,車規芯片會采用AEC Q100-002標準。ANSI(American National Standards Institute),即美國國家標準學會;ESDA(Electrostatic Discharge Association),即美國靜電放電協會;JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council),即固態技術協會;MIL-STD(US Military Standard),即美國軍標。
網絡上可以搜到這些標準對HBM的具體測試方案,通過對比可以知道,三種標準測試選取的RC值都是R=1.5kΩ、C=100pF,測試的峰值電流和電流波形也沒有明顯差異,但是測試打的脈沖數和打脈沖的時間間隔完全不同:


圖片.png


在這三種測試條件下相同的芯片會表現出什么樣的測試數據差異沒辦法做理論分析,只能采用實際測試來對比,RS722PXK和RS722PXK-Q1采用的是相同的晶粒封裝,分別采用ANSI/ESDA/JEDEC JS-001和AEC Q100-002標準的HBM數據如下:

注:按照JEDEC JEP155,500 V的HBM即能滿足正常的生產操作。
可以看出HBM數據差異巨大,因為封裝材料對ESD參數的影響因素很小,相同晶粒下芯片的抗靜電能力應該是相當的。MIL-STD-883標準比其他兩個標準更嚴苛,測試數據還會更小。當然更嚴格來說,取同一批次的樣品、采用不同的測試標準來測試,數據會更有說服力,網絡上也可以搜到電子愛好者提供的實測對比數據,總結來看,MIL-STD-883標準最嚴苛、測試的HBM數據更小;ANSI/ESDA/JEDEC JS-001標準測試出的HBM數據會比較大。
這里需要強調的是,芯片的ESD測試遵循的規范與整機產品打ESD測試遵循的規范完全不同,靜電的能量等級更是相差甚遠,并不能直接采用整機的ESD測試設備直接對芯片管腳打ESD測試。在系統級電路設計上,尤其是對外的接口處,需要特別注意防靜電和抗浪涌的保護處理,這些集成芯片都比較嬌貴,不能指望用集成芯片去扮演分立保護器件的功能。

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