在芯片制造與使用的領域中,靜電是一個不容小覷的威脅。芯片對于靜電極為敏感,而HBM(人體模型)測試和CDM(充放電模型)測試是評估芯片靜電敏感度的重要手段。
那么,HBM和CDM,這兩種測試所代表的風險,哪個更大呢?
HBM測試主要是模擬人體在接觸芯片時所產(chǎn)生的靜電放電情況。在日常生活中,我們的身體在活動過程中會積累靜電,當這些靜電通過手指等接觸芯片引腳時,就可能對芯片造成損害。在HBM測試中,通過特定的電路模擬出人體靜電的放電波形和能量(如下圖一)。其測試電壓范圍較廣,一般從幾百伏到上萬伏不等。
這種測試方式所代表的風險主要在于:如果芯片在較低的HBM電壓下就出現(xiàn)失效,那么在日常使用中,只要有類似人體靜電放電的情況發(fā)生,芯片就可能損壞。比如一些消費電子類芯片,經(jīng)常會有用戶觸摸操作,如果HBM抗靜電能力差,產(chǎn)品在使用過程中就容易出現(xiàn)故障。
圖一(引用自《ANSI/ESDA/JEDECJS-001-2024》標準)
CDM測試則聚焦于芯片自身帶電所產(chǎn)生的靜電放電情況。在芯片的生產(chǎn)、運輸和組裝過程中,芯片可能會因為摩擦等原因而帶上靜電。當芯片與接地的物體接觸時,這些靜電就會瞬間釋放。
CDM測試的特點是放電時間非常短,通常在皮秒級別,但其放電電流卻很大。這意味著芯片在這種情況下所承受的能量沖擊是非常強烈的。例如在芯片制造的自動化生產(chǎn)線中,芯片在高速傳輸過程中如果CDM抗靜電能力不足,就可能在與設備接觸瞬間被靜電損壞,導致生產(chǎn)良率下降。
從芯片的使用場景來看,對于那些經(jīng)常會被人體接觸的芯片,如手機芯片、電腦鼠標等設備中的芯片,HBM測試所代表的風險就顯得尤為關(guān)鍵。
但對于芯片的生產(chǎn)環(huán)節(jié),特別是自動化程度高、芯片頻繁在設備之間傳輸?shù)那闆r,CDM測試的風險則更為突出。
如今隨著芯片功能迭代的增加,采用了先進制程、更小晶體管尺寸的芯片,更大規(guī)模的封裝,充放電量更大,更容易被瞬間的大電流破壞;而HBM的ESD能量不變,比較穩(wěn)定,在迭代過程中風險相對小,所以從某種程度上來說,CDM的風險相對而言大一些。(如下圖二)
圖二(引用自《JEP157》標準)
季豐電子
季豐電子成立于2008年,是一家聚焦半導體領域,深耕集成電路檢測相關(guān)的軟硬件研發(fā)及技術(shù)服務的賦能型平臺科技公司。公司業(yè)務分為四大板塊,分別為基礎實驗室、軟硬件開發(fā)、測試封裝和儀器設備,可為芯片設計、晶圓制造、封裝測試、材料裝備等半導體產(chǎn)業(yè)鏈和新能源領域公司提供一站式的檢測分析解決方案。
季豐電子通過國家級專精特新“小巨人”、國家高新技術(shù)企業(yè)、上海市“科技小巨人”、上海市企業(yè)技術(shù)中心、研發(fā)機構(gòu)、公共服務平臺等企業(yè)資質(zhì)認定,通過了ISO9001、 ISO/IEC17025、CMA、CNAS、IATF16949、ISO/IEC27001、ISO14001、ANSI/ESD S20.20等認證。公司員工近1000人,總部位于上海,在浙江、北京、深圳、成都等地設有分公司。
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原文標題:技術(shù)文章 | 芯片靜電測試之HBM與CDM,哪個風險更大?
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