아래내용은 Industry Council on ESD 협회에서 발행한 whitepaper내용을 제가 이해하기 쉽도록 정리해놓은 문서입니다.
여러분에게도 도움이 되었으면 좋겠습니다.
Q1 : 소자 (Compoent) HBM ESD 레벨이 낮아지는 것이 전체 시스템 신뢰도에 영향을 미칠 것인가?
이것은 종종 오해되는 개념이다. HBM 성능이 낮은 부품을 사용한다고 해서, 시스템 레벨 고장이 더 많이 발생했다는 증거는 없다. 시스템 레벨 테스트는 외부 인터페이스 핀에만 적용되며 시스템 보호 설계 전략과 소자 보호 전략은 완전히 다르다.
Q2 : 시스템 레벨 ESD 테스트가 시스템 레벨(구성 요소 포함) ESD 성능을 보장하지 않는 경우, 구성 요소 레벨 HBM ESD가 높은 것이 낮은것보다 낫지 않은가?
이는 분석하는데 비용과 시간을 많이 허비하는 방향이다.
시스템 ESD 보호는 핀 적용에 따라 달라지며, 부품 ESD 보호 방법과는 다른 전략이 필요하다.
시스템 수준 ESD와 구성요소 수준 ESD는 서로 관련이 없다.
과도한 소자 ESD level 요구에 초점을 맞춘다면, 더 나은 시스템 수준 ESD를 얻는데 멀어지는 방향이 될것이다.
Q3 : EOS 고장의 근본 원인이 ESD 고장과 관련이 있는가?
ESD 레벨이 낮은 기기는 EOS 장애를 더 많이 유발하는가?
ESD 레벨이 낮은 기기는 더 많은 시스템 고장을 유발하는가?
이러한 잘못된 가정이 여러 해 동안 지속되어 왔다.
ESD(1nS ~ 1usS)가 EOS의 하위 개념이고, EOS 이벤트는 pulse 폭이 훨씬 더 길다(us_
수십 ms)이며, 보다 높은 열 에너지를 갖는다.
EOS 실패는 다른 이유로 발생한다.
주요 연구물과 기업 제품 수백만 개를 몇차례 걸쳐 추적한 결과 이 둘 사이(ESD와 EOS)의 연관성을 찾지 못했다.
우리는 몇 개의 pin의 HBM 레벨 500V 이하이지만, 8kV의 시스템 레벨 ESD를 통과하는 제품을 보여주는 사례 연구를 보았다.
뿐만아니라, HBM 2 kV 수준에서 소자도 시스템에서 IEC 시험 8kV를 잘 통과했다.
소자의 낮은 수준 HBM ESD 결과는 고장 메커니즘과 보호 방법이 같지 않기 때문에 낮은 시스템 수준 ESD 성능으로 이어지지 않는다.
Q4 : 1kV 또는 500V HBM이 적절하고 안전하다는 데 동의하지만 ESD를 마케팅 장점으로 사용하는 경쟁사에는 어떻게 대처할 것인가?
이 문서(ESD council white paper) 를 통해 정보를 얻는 대부분의 고객들에게 알리고 싶다.
중요한 것은 사양을 기초로 한 일관된 회로의 ESD 성능과 적기에 개발 되는 제품 뿐이라는 것을 알 수 있기를 바란다.
소자의 ESD 최소 요구조건을 (여기서 권장한 대로) 충족하고 정전기를 제어 할 수 있는 방법이 있다면,
System ESD 성능이나 EOS 고장율을 낮추기 위한 다른 방법(소자수준 ESD 개선말고)을 찾는 것이 더 효율적이다.
Q5 : 여기에서 제안하는 ESD 레벨이 제조자에게 부담을 이전하는가?
아니다. 제조업체는 기본적인 ESD 제어장치를 제공할 의무가 있다.
제조 및 취급 프로세스에서 이러한 제어장치의 검증은 부품의 ESD 가 어떤 수준이든 간에 필요하다.
현재 HBM ESD 목표 레벨은 마진있게 높게 설정 되어있는게 사실이긴 하지만 과도하게 여유를 갖는것은 아니다.
Q6 : 기본 ESD 제어 수준이 1kV ~ 500V HBM 이면 충분한가, 아니면 특별한 예방책이 필요한가?
기본 ESD 제어는 HBM 500V 이상인 장치를 안전하게 처리할 수 있도록 한다. ANSI ESD S20.20 및 IEC 61340-5-1과 같은 ESD 제어장치를 적용한다면, HBM 100v 수준의 부품을 안전하게 다룰 수 있을것이다.
Q7 : 이러한 제안이 HBM과 MM만 다루는 경우 CDM 수준 요구사항도 자동으로 감소되는가?
우선 HBM/MM에 초점을 맞추고 관련 데이터를 수집한 후 이 모델에 대한 현실적이고 안전한 수준의 제안서를 제시하기로 결정했다. (이문서에서 CDM까지는 다루고 있지 않음, 하지만 중요하다고 생각하고 있음. 아래 내용)
CDM은 실제 세계 고장 모드로서도 중요하며, 사실 기술과 설계 제약으로서 더 심각한 위협을 내포하고 있다.
실제 필요한 CDM 요구 사항 수준과 CDM 테스터 스트레스가 실제 세계 사건과 어떻게 상관되어 있는지를 이해하기 위한 연구는 많지 않았다. 패키지 치수가 스트레스 수준에 상당한 영향을 미친다는 것이 알려졌을 때 특정 CDM 수준을 요구하는 데 많은 혼란이 있다.
- Whitepaper 발간당시는 CDM에 촛점을 맞추지 않았으나. 2020년 현재, 취급 부주의로 인한 고장은 CDM 유형이 상당수를 차지한다. (한달에일퍼센트씩 의견)
- 부품 레벨 CDM 500V 요구가 많음.
다음 포스팅에서 계속 이어집니다.
함께 읽으면 도움이 되는 글:
2020/03/22 - [ESD engineering] - 문답식으로 알아보는 System Level ESD(첫번째)
2020/03/22 - [ESD engineering] - 문답식으로 알아보는 System Level ESD(두번째)
2020/04/22 - [ESD engineering] - 문답식으로 알아보는 시스템 레벨 ESD/EOS (세번째)
2020/04/25 - [ESD engineering] - 문답식으로 알아보는 시스템 레벨 ESD/EOS (네번째)