介绍三种芯片级ESD事件
一.esd的分类：
esd按照发生阶段主要分为两类：
1.发生在芯片上pcb板前的过程中（生产 、封装、运输、销售、上板）这类esd事件完全需要由芯片自己承受。业界对于这类esd事件进行了分类主要分为三种模型：hbm（human body model），mm（machine model），cdm（charged device model），sdm（socket device model），顾名思义hbm模型是仿真人体接触模型（就是憨憨用手直接摸芯片），mm模型仿真机械接触，cdm模型是仿真芯片因为摩擦或者热等原因内部集聚了电荷，然后通过探针或者封装等途径从芯片内部放电到外部，起初cdm模型有两种分类，其中一种是non-socket device model，是在测试的时候探针直接扎入pad，而另一种socket device model是测试的时候把芯片放入一个基座然后探针扎入基座，后来这两种方式的结果差距有些大，就把sdm单独拎出来了。目前还是以mil-883作为主流标准。
2.芯片已经在pcb上电工作后发生的esd事件。这类esd事件主要包含：接触放电，空气放电，热插拔，浪涌这几种。这类esd事件普遍能量大，时间久。但是与前一类最大的区别，这类pcb上电后的esd事件，芯片可以靠外援，通过tvs或者esd阵列芯片进行泄放，芯片本身在外界的帮助下可以不需要承受静电流。而这类esd事件的详规主要在iec61000-4-2和iec61000-4-5中，目前国内硬件工程师主要解决这方面的esd事件。
二.esd的原理
不同的esd产生的原理不同：1.hbm模型。hbm是目前片级esd防护比较成熟的模型。通过建立人体放电模型，仿真人体无保护直接接触芯片的情况。
图1.hbm放电模型
图2.hbm放电波形
图3.hbm等级
一般以电压来表达hbm等级，不同的ic根据使用场景对于hbm等级有不同的要求。而随着越来越规范的生产制度，hbm模型造成的失效比例在一步步的降低。
图4.hbm测试模型
2.mm模型。
mm与hbm模型相似，仿真的是机械设备接触芯片的情况。
图5.mm放电模型
图6.mm放电波形
图7.mm放电等级
mm放电模型也随着高度规范的生产流程，慢慢淡出人们的视线。现在业界将hbm与mm进行整合，制定了hmm模型。
3.cdm模型
这是本期的重点，因为随着ic规模越来越大，esd失效中cdm的比重正在快速上升，尤其是数-模不同电压域的芯片，更易发生cdm事件。
cdm的场景是芯片因为摩擦或者其它原因在衬底内部集聚了很多电荷，当在封装或者测试时芯片引脚接触到探针后发生的放电事件。cdm放电事件主要会对mos器件的栅极造成损坏，造成（dielectric failure）。cdm是三种模型中最难处理的情况，放电时间短，电流幅值大。放电路径与hbm和mm有差异。
图8.cdm放电模型
图9.cdm放电模型
图10.cdm放电等级
cdm模型500v折算电流是10.4a。而且cdm的脉冲时间极短，大约~0.3ns达到电流最大值。
图11.cdm放电测试模型
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2.芯片已经在pcb上电工作后发生的esd事件。这类esd事件主要包含：接触放电，空气放电，热插拔，浪涌这几种。这类esd事件普遍能量大，时间久。但是与前一类最大的区别，这类pcb上电后的esd事件，芯片可以靠外援，通过tvs或者esd阵列芯片进行泄放，芯片本身在外界的帮助下可以不需要承受静电流。而这类esd事件的详规主要在iec61000-4-2和iec61000-4-5中，目前国内硬件工程师主要解决这方面的esd事件。
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不同的esd产生的原理不同：1.hbm模型。hbm是目前片级esd防护比较成熟的模型。通过建立人体放电模型，仿真人体无保护直接接触芯片的情况。
图1.hbm放电模型
图2.hbm放电波形
图3.hbm等级
一般以电压来表达hbm等级，不同的ic根据使用场景对于hbm等级有不同的要求。而随着越来越规范的生产制度，hbm模型造成的失效比例在一步步的降低。
图4.hbm测试模型
2.mm模型。
mm与hbm模型相似，仿真的是机械设备接触芯片的情况。
图5.mm放电模型
图6.mm放电波形
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mm放电模型也随着高度规范的生产流程，慢慢淡出人们的视线。现在业界将hbm与mm进行整合，制定了hmm模型。
3.cdm模型
这是本期的重点，因为随着ic规模越来越大，esd失效中cdm的比重正在快速上升，尤其是数-模不同电压域的芯片，更易发生cdm事件。
cdm的场景是芯片因为摩擦或者其它原因在衬底内部集聚了很多电荷，当在封装或者测试时芯片引脚接触到探针后发生的放电事件。cdm放电事件主要会对mos器件的栅极造成损坏，造成（dielectric failure）。cdm是三种模型中最难处理的情况，放电时间短，电流幅值大。放电路径与hbm和mm有差异。
图8.cdm放电模型
图9.cdm放电模型
图10.cdm放电等级
cdm模型500v折算电流是10.4a。而且cdm的脉冲时间极短，大约~0.3ns达到电流最大值。
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