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集成电路的隐形杀手是什么

2020年11月26日 17:40 网络整理 作者:网络整理 用户评论(0

集成电路的隐形杀手是什么

1998年8月24日,英一教授将芯片植入自己手臂内获得成功。说起芯片,大家都知道,芯片里含有集成电路,那么,集成电路害怕什么呢?

我们可能体会不到,人走过化纤的地毯可能产生静电大约有35 000伏电压,翻阅塑料说明书时大约为7000伏电压,人在静电放电时会感到皮肤酸麻疼痛,对于集成电路中的电子元器件来说,这么高的电压就可能造成致命的危害。静电放电过程以极高的强度迅速地发生,通常会产生足够的热量熔化半导体芯片的内部电路或者将绝缘层击穿,即使被静电作用一次,就可能使整块集成电路永久报废。任何一家制造商都面临着静电带来的威胁。全球电子制造工业中,每年因为静电放电而造成的损失高达数十亿美元。可以说,静电是集成电路的“隐形杀手”。

为解决这个问题,在集成电路器件的制造、测试、搬运、组装、生产阶段以及使用阶段,人们都会采用多种方式严格地保护电子元件。例如要求所有进入静电保护区域的工作人员必须接地,防止电荷累积;在制造车间,操作人员穿着防静电服装、防静电鞋袜,佩戴接地的防静电腕带;工作场所的地面是导电的,或者铺设导电垫;保持环境空气湿度。此外,为了中和产生的静电电荷,最有效的方法是使用离子发生器——它可以在工作区域吹出离子化空气流,中和累积在绝缘材料上的电荷;在装配期间,电路板包装也采用专门的屏蔽袋。例如我们见到的一些电子元件外面包有一层灰色的半透明塑料包装,这层塑料中加入了导电材料,它可以有效屏蔽电流,保护电子元件不受影响。不仅如此,设计人员还将静电保护电路制造在集成电路芯片中,提供静电电流的放电路径,从而避免静电将内部电路击穿

解析集成电路杀手——静电

ESA(ElectroStaTIcAttracTIon)静电吸附

我们知道IC生产工艺要求的是洁净车间或超净车间。但国内很少有厂家能做到无尘室里一粒parTIcle都没有,现在要求灰尘颗粒粒径由原来的0.3μm降低到现在的0.1μm,但如果吸附的灰尘粒子的粒径大于线条宽度时,很容易使产品报废。

有时候客户会问,我们生产晶片的整道工序静电防护做的很好,该接地的都接了,要用的防静电设备也用了,而且净化等级做的也很高,为什么放置一段时间后还会吸灰呢?那是因为生产加工晶片的机台或工作车间都装有FFU高效过滤器,当气流与产品进行摩擦后就会产生静电,静电累积到一定量的时候就会吸附灰尘。所以我们建议在高效过滤器下端装不带气源的静电消除器来保证整个空间的动态平衡。

ESD(ElectroStaTIcDischarge)静电放电

静电放电是电荷积累的过程,当电荷积累到一定的程度,有个导体接近它就会产生静电放电。举个很简单的例子,在干燥的冬季,人走动、摩擦后很容易积聚静电,当我们碰到金属把手或开汽车门的时候会有触电的感觉,这就是静电放电,一般人体带有3000-5000V的静电时就会有明显放电的感觉。

半导体元器件也是同样的道理,如果带有一定静电量的半导体器件单独放置或装入电路模块时,它马上就会被击穿。器件受到静电放电的影响后,有可能不会立即出现功能性的损坏,但会影响元器件的可靠性。

静电放电造成的损失每年可达到几十亿美元以上。因此,许多大型的元件和设备制造厂引进专业技术以减小生产环境中的静电积累。

EMI(ElectroMagneticInterference)电子干扰

静电放电会辐射出很多的无线电波,而这些电波都是有频率的,会对周边的微处理器造成很大的干扰,比如会出现混乱的程序指令、混乱的资料、不明的错误信息等等,而这些问题一般不被人重视,但一旦出现故障它带来的危害将是巨大的。

以上的危害给我们带来的损失是惊人的。据有关报道估计我国电子工业每年因静电造成直接经济损失高达数十亿人民币;美国每年因静电造成的电子工业直接经济损失达100多亿美元;英国也曾有过损失近20亿英镑的事实;日本在上世纪90年代,不合格微电子器件中有45%是因静电造成的。这些数字是十分触目惊心的,把全球这些损失加起来应该可以建造几十个像华宏NEC这样的芯片厂家,那会给我们大家带来多少收益。
责任编辑:YYX

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( 发表人:姚远香 )

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