Metodes PCB aizsardzībai pret ESD bojājumiem

Šeit mēs pierādīsim, ka analogās detaļas ar lielākām ģeometrijām ir vispiemērotākās lauka programmējamo vārtu masīvu (FPGA) aizsardzībai ar to mazākajām ģeometrijām.

Lielas tērauda konstrukcijas, automašīnas, kalni, un pat cilvēki var izdzīvot reālu atmosfēras zibens. Cilvēki var arī izveidot savu miniatūru zibens (dzirksteles) un izdzīvot. Tomēr, kad šīs dzirksteles sasniedz IC, tās var izraisīt lielas kļūmes. Nano-mēroga tranzistori ir jāaizsargā, lai tos varētu saudzēt pat zem cilvēka dzirkstelēm.

Mikroprocesori jau ilgu laiku palielina digitālo pusvadītāju blīvumu. Ražošanas tehnoloģija ir novedusi pie mazākiem un mazākiem tranzistoriem. 1971. gadā tika ieviests Intel® 4004 datorapstrādes bloks (CPU) ar ģeometrisko izmēru 10 μm. 1980. un 1990. gados šis process padarīja daļas apjomu mazāku par baktēriju tilpumu. 2012. gadā IC blīvums bija 1000 reižu mazāks nekā tehnoloģija 1971. gadā, un mikroshēmas funkcijas bija mazākas nekā vīrusiem. 2012. gadā cilvēki var iegādāties 28 nm jaudīgu FPGA un 6,8 miljardus tranzistoru iepakojumu, un paredzams, ka tuvākajos gados blīvums divkāršosies. Mazie tranzistori ir cieši iepakoti kopā, un tiem jādarbojas ar zemu spriegumu (parasti 1 V un zemāk), lai kontrolētu radīto siltumu.

Lai redzētu caur 28 nm, pievērsiet uzmanību nullei: tā ir viena 2,8 miljardā daļa no metra (0,0000000028). Lai attālums starp Sanfrancisko un Ņujorku ir viens metrs (aptuveni 4000 kilometri jeb 2500 jūdzes). 28 jūras jūdzes (viena no 36 miljoniem detaļu) tagad ir 0,11 metri jeb 4,4 collas. Cik daudz zibens ir jābojā šāda maza ģeometriska izmēra ierīcei, ko sabojā zibens? Kā aizsargāt šo nepieciešamo un noderīgo FPGA?

Vienkārša atbilde ir izmantot ievadizvades interfeisa ierīces, kas savieno digitālo un analogo pasauli. Analogo jaukto signālu IC ģeometriskie izmēri ir salīdzinoši lieli (10 līdz 100 reizes lielāki nekā digitālās integrālās shēmas) un tiem ir augstāks spriegums (parasti 20 V līdz 80 V vai augstāks), kas padara tos izturīgākus nekā miniatūras digitālie tranzistori .