ESD设计服务业简介.ppt

1、ESD 设计服务简介,问题：,什么是IC的ESD保护? ESD保护与一个IC公司的产品是否紧密相关？ IC公司的产品研发团队中是否已经配备专业的ESD研发人员？ IC公司的产品在量产前，是否有信心能够通过将来必须的ESD测试？如果无法通过测试接下来该怎么办？ 如何选择一个最合适的ESD设计合作伙伴？,南京翔芯电子科技有限公司,2,什么是IC的ESD保护？,静电放电（Electro-Static Discharge，简称ESD）。 根据ESD产生的原因及其对集成电路放电的不同方式，通常将静电放电事件分为以下三类模型： (1) 人体模型（Human-Body Model, HBM） (2) 机器模

2、型（Machine Model, MM） (3) 器件充电模型（Charged-Device Model, CDM）,另外，为了获得ESD防护器件的关键性能指标，传输线脉冲技术（Transmission Line Pulse，简称TLP）也是ESD测试模型中不可或缺的一种手段。,南京翔芯电子科技有限公司,3,人体模型（Human-Body Model, HBM）,人体模型（HBM）的ESD是指因人体在地上走动摩擦或其它因素在人体上已积累了静电，当此人去触碰IC时，人体上的静电便会经由IC的引脚而进入IC内，再经由IC放电到地去。此放电的过程会在短到几百纳秒的时间内产生数安培的瞬间放电电流，把I

3、C内的元件烧毁。对一般商用IC的2KV ESD放电电压而言，其瞬间放电电流的峰值大约为1.33A。,南京翔芯电子科技有限公司,4,机器模型（Machine Model, MM）,机器放电模型的ESD是指当IC在制造和使用的过程中，机器（如机械手臂）本身累积了静电，当此机器去接触IC时，静电便经由IC的引脚放电。,南京翔芯电子科技有限公司,5,器件充电模型（Charged-Device Model, CDM）,这一放电模型是指IC因摩擦或其它因素而在IC内部积累了静电，但在静电累积的过程中IC并未损伤。此带有静电的IC在处理过程中，当其引脚去碰触到接地面事，IC内部的静电便会经由引脚自IC内部流

4、出来，而造成了放电现象。此种模型的放电时间更短，而且放电现象更难以真实地被模拟。,南京翔芯电子科技有限公司,6,HBM、MM、CDM比较,IC产品的ESD通用测试标准,HBM(2KV)、MM(200V)与CDM(1KV)的电流比较,南京翔芯电子科技有限公司,7,TLP模型（ Transmission Line Pulse ）,TLP的基本原理就是在待测器件上加一个方波，并去测试器件上的电流和电压。,传输线首先被充电到指定的测试电压，然后合上开关向DUT放电。,南京翔芯电子科技有限公司,8,ESD保护与一个IC公司的产品是否紧密相关？,损失,美国公布的因静电造成的损失调查结果显示：平均每年的直接

5、经济损失高达200多亿美元,对比,9.11恐怖袭击事件给美国所造成的经济损失为207亿美元,回报,美国知名专家Ryne C. Allen研究表明在静电防护中每投入1元，其回报达 到95元,即回报率(ROI)为95:1,需求,美国、欧盟及日本等国都对电子产品有着极为严格的静电防护规范。国内厂商的产品如不能达到要求就可能拿不到订单。例如：欧盟的CE规范规定必须通过八千伏静电测试，有些重视产品可靠度的大厂甚至要求达到一万五千伏。,南京翔芯电子科技有限公司,9,实例,1. 曾经有一家封装厂在封装0.13um芯片时，大部分芯片都损坏了。后来才发现在芯片移动过程中摩擦产生静电打坏了芯片。,2. 静电保护能

6、力不足，除了会造成生产量率下降，甚至在出货运输过程中也会累积一定静电，当客户拆封时也会对芯片造成致命伤害，这个现象在液晶屏厂商中就发生过。,3. 曾经有一家台湾的设计公司设计的一款芯片经测试后其他功能都很好，唯独ESD测试过不了，只能重新设计。结果重复了11次才最终通过。不但增加了大量的研发成本，而且耽误了产品推向市场的日程，损失惨重。,趋势,随着制程越来越先进，芯片面临的静电破坏也越来越严重。而ESD保护的设计难度却变得更高。如果在产品设计初期没有做好ESD保护设计的话，后期一旦需要修改设计，光是重新开发一套光罩就需要大笔资金，恐怕修改的次数还不只一次。对设计公司来说，产品开发的成本将暴增到

7、无法想象的地步，而且会严重影响产品推向市场的速度。,南京翔芯电子科技有限公司,10,IC公司的产品研发团队中是否已经配备专业的ESD研发人员？,现状,一些国外知名的大公司拥有自己的ESD设计团队。,对比,国内许多设计公司尚未拥有自主的ESD设计能力，即使是一些较大规模的公司也只是由资深的模拟工程师与版图工程师做一些参考性的设计，并没有定量的、系统的认识。,实例,贵公司的产品中将要采用的IO和ESD是否适合该产品？ 许多设计公司无法设计适合自己需求的IO和ESD，只能使用foundry提供的IO库。这些库一般只能满足最基本的设计要求，并且通常尺寸都很大，会增加许多不必要的成本。,代工厂不提供ES

8、D的设计规则时，如何进行设计？ 多数非专业的ESD设计人员只能凭感觉去试，这样极可能会需要多次流片修改，引发高昂的成本浪费。,南京翔芯电子科技有限公司,11,原因,虽然高速发展的EDA工具可以帮助工程师完成很复杂的IC设计，但ESD设计目前还难以去模拟和仿真，这给国内设计公司进行这方面的设计带来了很大困难。,ESD保护设计人员需要具有制程、器件、电路、版图、全芯片布局等多方面的经验，而这些经验只能从大量的实际产品和试验中积累而来，多数公司是不可能承受如此高昂的试验费用的。因此ESD方面的设计人才严重不足，培养和维护这样的设计团队也需要高昂的成本。,南京翔芯电子科技有限公司,12,IC公司的产品

9、在量产前，是否有信心能够通过将来必须的ESD测试？如果无法通过测试接下来该怎么办？,现状,当产品需要使用一些特殊的IO（比如：较高的ESD保护能力、较小的IO尺寸）时，代工厂提供的基本IO库就可能无用武之地了。即使可以勉强使用这些IO库，如果不具备全芯片的ESD保护设计经验，经常会出现虽然IO库没有问题，但芯片最终还是遇到ESD问题。因此没有专业的设计，产品能否通过ESD测试只能是碰运气。,改进,专业的ESD设计团队可以协助这些公司做好全芯片的ESD保护设计，同时也可以针对具体产品或制程设计出最符合产品需求的IO和ESD，提升整个芯片的ESD保护能力。这样可以大幅度缩短设计周期、提升产品竞争力

10、、减少产品的设计成本和生产成本。,南京翔芯电子科技有限公司,13,现状,流片测试结果没有通过ESD测试该怎么办？ 不少公司前期没有做好相应的准备，发现测试结果不好后，只能病急乱投医，比如参考书本上的理论知识做一些修改。可是如此一来，多次修改也未必能成功，却造成时间和资金上的大量浪费。,改进,专业的ESD设计人员可以借助先进的测试手段对产品进行失效分析，在最短的时间内拿出最有效的解决方案，确保修改成功。这样不但提高了产品的可靠性，而且保证了产品推向市场的日程不受影响。,南京翔芯电子科技有限公司,14,如何选择一个最合适的ESD设计合作伙伴？,南京翔芯电子科技有限公司,专业的ESD设计服务供应商必

11、须具备以下条件：,熟悉各个主流IC代工企业的相关工艺，特别是ESD器件特性，与这些企业之间保持良好的合作关系。 拥有丰富的ESD器件、电路设计经验和产品量产经验。 拥有丰富的ESD失效分析和技术服务经验。 拥有丰富的ESD设计规则开发经验。 拥有ESD方面的自主知识产权，能够根据实际应用开发最合适的ESD保护架构。 拥有丰富的IO单元库开发和应用经验。,目前，部分主流的IC代工企业会给其大客户提供部分ESD设计服务，但也仅限于订单比较大的客户。而专业的ESD设计服务供应商可以满足大多数IC公司在ESD设计方面的需求，确保产品成功量产。目前，专业的ESD设计服务在国内还很少，其中又以南京翔芯电子等少数ESD设计服务供应商为主。,15,南京翔芯电子科技有限公司,专业的ESD设计服务供应商一般能够提供以下服务：,针对客户产品的生产工艺和实际应用，提供全定制