芯片的HBM靜電都有哪些測試標(biāo)準(zhǔn),各標(biāo)準(zhǔn)之間有沒有差異

在做芯片選型的時候，我們通常會對比各廠家芯片的ESD性能，比如A廠家芯片的HBM靜電指標(biāo)為2KV，B廠家的達到了4KV，如果在各方面條件都差不多的情況下，用戶會更傾向于選擇靜電指標(biāo)更高的芯片。

我們知道，芯片的靜電測試標(biāo)準(zhǔn)主要有HBM，MM和CDM，通過前面文章，我們知道了如下兩點信息。

1.上面三種測試標(biāo)準(zhǔn)，MM現(xiàn)在只是可選項，不做強制要求，參考文章：

芯片規(guī)格書里的靜電指標(biāo)為什么很少看到機器模型(MM)了

2.芯片的靜電測試和產(chǎn)品的靜電測試標(biāo)準(zhǔn)不同，且差異較大，參考文章：

為什么MCU規(guī)格書上靜電等級4KV，在產(chǎn)品上測試卻2KV都不過？

本文討論一下芯片規(guī)格書中最常見的HBM標(biāo)準(zhǔn)。

先提出如下幾個問題，看看大家是怎樣理解的。

1、芯片數(shù)據(jù)手冊上的HBM測試數(shù)據(jù)一般參考了什么標(biāo)準(zhǔn)？ 2、如果兩款芯片的HBM靜電指標(biāo)都為2KV，但采用的測試標(biāo)準(zhǔn)不同，你覺得兩者抗靜電能力是相同還是不同？ 3、如果各靜電測試標(biāo)準(zhǔn)有差異，差異有多大？

先看第一個問題，從不同的廠家數(shù)據(jù)手冊上截取有關(guān)芯片HBM的參考標(biāo)準(zhǔn)，列舉如下：

芯片1

芯片2

芯片3

芯片4

芯片5

從上面的數(shù)據(jù)可以看出，以上所列出的芯片包含了5種HBM測試標(biāo)準(zhǔn)，且靜電數(shù)據(jù)都是2000V，所涉及的測試標(biāo)準(zhǔn)如下：

相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)組織和協(xié)會如下：

JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)，固態(tài)技術(shù)協(xié)會

ESDA(Electrostatic Discharge Association)，美國靜電放電協(xié)會

ANSI(AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE)，美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會

AEC(Automotive Electronics Council)，汽車電子委員會

MIL-STD (US Military Standard)，美國軍標(biāo)

回到第二個問題，上述5個測試標(biāo)準(zhǔn)，是否有差異？

我們先查找JS-001的標(biāo)準(zhǔn)文檔，里面有描述：

從上文可以看出，JS-001合并了JESD22-A114和ANSI/ESD STM5.1-2007這兩份標(biāo)準(zhǔn)為一種標(biāo)準(zhǔn)。

基于此，本文只對ESDA/JEDEC JS-001、AEC Q100-002和MIL-STD-883,Method 3015.7這3個標(biāo)準(zhǔn)的差異進行分析。

要知道這些靜電標(biāo)準(zhǔn)的差異，就需要知道靜電測試的電壓和電流以及測試方法，而電壓電流和測試所選取的RC取值直接相關(guān)，但是以上3種測試標(biāo)準(zhǔn)的RC取值都一樣：R=1.5KΩ，C=100pF。僅僅從RC的取值找不到各標(biāo)準(zhǔn)的差異。

我們知道，同等的測試電壓，測試環(huán)境的寄生效應(yīng)會導(dǎo)致電流波形存在差異，峰值電流也會和寄生參數(shù)直接相關(guān)。

下面對比各個標(biāo)準(zhǔn)的測試流程，峰值電流以及電流波形，如下：

MIL-STD-883

測試次數(shù)和時間間隔：

電流波形：

電流峰值對照表：

ESDA/JEDEC JS-001

測試次數(shù)和時間間隔：

電流波形：

電流峰值對照表：

AEC_Q100-002D

測試次數(shù)和時間間隔：

電流波形：

電流峰值對照表：

以上3種測試標(biāo)準(zhǔn)，僅從峰值電流和電流波形看，還是看不出太大區(qū)別。

但測試的脈沖數(shù)和測試間隔時間存在較大差異。

對比如下：

從這個表格可以看出3種標(biāo)準(zhǔn)的測試方法是存在差異的，并且沒有數(shù)據(jù)表明這些差異不會對測試結(jié)果產(chǎn)生影響。

要搞清楚這幾種標(biāo)準(zhǔn)對測試結(jié)果是否有影響，最直接的方法就是進行試驗驗證。

第3項為車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，僅列參考，下面只對前面2項靜電標(biāo)準(zhǔn)進行對比測試說明。

實驗1（數(shù)據(jù)來自互聯(lián)網(wǎng)），某芯片測試對比數(shù)據(jù)如下：

此芯片的靜電測試結(jié)果如下：

1.采用MIL-STD-883標(biāo)準(zhǔn)，2顆50V不過，1顆過200V。

2.采用JS-001標(biāo)準(zhǔn)，1顆過50V，1顆過400V，1顆過500V。

3.測試數(shù)據(jù)顯示：JS-001測試指標(biāo)比MIL-STD-883更好。

上述網(wǎng)上收集的數(shù)據(jù)雖然具有一定參考性，但是50V的靜電指標(biāo)，和我們?nèi)粘Ｊ褂玫?000V左右的芯片靜電數(shù)據(jù)差異太大，因此有必要找出更接近實際應(yīng)用的芯片數(shù)據(jù)對比參考。

實驗2，外購的芯片，委托國內(nèi)的一家測試機構(gòu)實測數(shù)據(jù)如下：

此芯片的靜電測試結(jié)果如下：

1.采用MIL-STD-883標(biāo)準(zhǔn)：2顆過1000V，1顆過1500V。

2.采用JS-001標(biāo)準(zhǔn)：3顆都過2000V。

3.測試數(shù)據(jù)顯示：JS-001測試指標(biāo)比MIL-STD-883更好。

總結(jié)：

1、在閱讀芯片靜電指標(biāo)時，所參考的測試標(biāo)準(zhǔn)也需要了解。2、從本文的對比數(shù)據(jù)來看，MIL-STD-883標(biāo)準(zhǔn)和JS-001存在差異，且MIL-STD-883標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)。3、從MIL-STD-883標(biāo)準(zhǔn)和JS-001測試方法對比來看，測試脈沖的次數(shù)對測試數(shù)據(jù)結(jié)果有較大的影響。