JEDEC은 2015년 7월 ESD model중에서 MM을 제외한다고 발표했다.
"DISCONTINUING USE OF THE MACHINE MODEL FOR DEVICE ESD QUALIFICATION"
문서의 서문이다.
지난 수십 년 동안 소위 "Machine model(MM)" 과 필요한 ESD 구성 요소 자격에 대한 그것의 적용은 완전히 오해되어 왔다.
본 JEDEC 문서의 범위는 제조에 대한 IC 구성요소의 ESD 신뢰도를 저하시키지 않고 이 특정 모델 스트레스 시험을 중단하기 위한 증거를 제시하는 것이다. 이와 관련하여 이 문서의 목적은 IC자격에 이 모델을 더 이상 사용하지 말 것을 강력히 권고하는 데 필요한 기술적 주장을 제공하는 것이다.
배경
1) 역사적으로, 몇몇 일본 반도체 기업에서 유래되어 Machine model로 알려지게 된 200 pF, "0 옴" model은 인체모형(HBM)의 worst case였다.
방전 임피던스가 낮은 두 물체의 접촉,
즉, 장비와 빈 소켓(기능 테스트, 연소, 신뢰성 테스트, 선택 및 배치 작업 등)과의 접촉으로 인한 갑작스런 방전이 모델이 필요하다고 생각했다.
이것은 금속제 방전의 매우 빠른 상승 시간이 잘 이해되지 않았던 시기에 제기됐는데,
그 이후로, 충전된 장치 모델(CDM)은 이러한 현상을 잘 대변한다고 입증했다.
결자해지
2) M. 2011년 9월 JEITA 회의의 다나카상(Renessas)은 MM 테스트를 제거하자는 주장을 했고, 그를 뒷받침하는 자료를 제시했다. 그의 설명에 따르면, 소위 Machine model 은 약 45년 전 히타치(현재의 Renessas)에서 시작되었으며,
그들의 IC 제품 테스트 보고서에 HBM 테스트를 나타내는 테스트 케이스로 일본 반도체 고객들에게 소개되었다.
이 시험방법은 일본 고객기반에 널리 보급되었으며, 이후 1981년 EIAJ에 의해 ESD 시험표준으로 제정되었다. 1985년경부터 어떤 이들은 시험을 MM 으로 잘못 말하기 시작했다.
그 후, 1991년부터 ESDA, JEDEC 및 IEC는 새로운 시험 표준으로 모델과 명칭을 채택하였다.
모델의 사용이 증가함에 따라, MM model이 많은 오해를 불러일으킨다는 것이 밝혀졌다.
3) ESD 장치 시험 초기에는 HBM 시험(2 kV 이상)의 높은 사전 충전 전압을 피하고 싶은 욕구가 있었음.
"MM"의 200 pF와 저임피던스는 HBM과 동일한 고장 메커니즘과 동일하고, 전압은 낮아 테스트하기 쉬운 모델로 인식 했음.
MM 전압과 HBM 전압사이 관계를 찾기 어려웠다.
ESD 보호 설계는 전통적으로 HBM 요건을 충족시키는 데 초점을 맞추었지만,
MM 테스터는 임피던스가 낮아 기생 회로 요소에 취약하며, 시뮬레이터에서 릴레이 스위칭 네트워크에서 Rining 현상이 많이 발생했다. 즉, 반복성있는 안정적인 평가가 어려웠다.
그런데도, 깊이 있는 연구 없이 200 V MM이 사실상의 표준으로 확립되었다.
HBM 2K와 MM 200V를 동시에 만족해야만 품질수준이 높은 부품이란 잘못된 인식이 퍼지게 됐다.
제외 이유
MM을 중단하는 다음 중요한 이유는 금속 표면으로의 또는 금속 표면으로부터의 빠른 방전이 MM에 의해 올바르게 표현되지 않기 때문이다.
MM 상승 펄스의 특성은 Machine 펄스에 대한 측정의 비교에 기초하여 확립된 것이 아니라, 이미 개발된 HBM 시뮬레이터의 특성에 의해 결정되었다.
금속 대 금속 방전의 빠른 rising 기울기는 실제로 현재의 표준 CDM 시험 방법을 사용하여 더 효과적으로 평가할 수 있다. (고성능 oscilloscope로 확인) 그러나, 1980년대에는 MM이 CDM을 잘 대변한다는 오해가 있었다. 이러한 오해는 실제로 오늘날 사용되는 CDM 표준 개발과 수용을 지연시켰다.
1990년대 후반에는 CDM을 위한 훨씬 개선되고 정확한 테스트와 빠른 방전이 CDM만으로 적용된다는 인식이 확대되면서 MM에 대한 테스트는 CDM으로 대체되는 경우가 더 잦아졌다.
아래 그림을 보면 HBM과 MM failure 위치는 같은데, CDM평가후 failure 위치가 다르다.
Failure위치를 보면 MM은 HBM의 중복 평가처럼 보인다.
하지만, 필드에서 발생한 불량을 보자.
그림 4는 출하된 210억 유닛에 대한 HBM ESD의 레벨이 500 V ~ 2000 V (그림 4의 HBM FAR window부분 )과 MM 레벨과의 상관관계를 보여준다. , 출하된 장치의 측정된 MM 값이 50V인지 300V인지 여부는 중요하지 않다.
다양한 측정된 MM 수준을 가진 기기는 실제 EOS 고장 복귀와 아무런 상관관계가 없었다.
결론
지난 20년 동안, 전자 산업의 표준 기구는 MM과 그것의 IC 자격 요건에 관한 그들의 관점을 바꾸었다. 현재 일본의 JEITA는 MM을 추천하지 않는다.
자동차 전자 협회의 AEC Q100 표준은 HBM과 MM 중에서 선택권을 주지만, CDM은 반드시 필요하다.
최근 몇 년 동안 JEDEC은 테스트 가변성과 실제 고장 모드와의 상관 관계 때문에 ESD 평가시 MM 사용을 중단할 것을 강력히 권고해 왔다.
표준 기관은 다음을 인식하게 되었다.
• HBM 및 CDM에 평가로 IC에서 필요한 모든 ESD 테스트 요구 사항을 제공한다.
• IC의 MM 테스트는 HBM의 중복되며, 필드에서 발생하는 ESD failure과 관련이 없다.
• 수십억 개의 IC 부품이 전 세계적으로 출하되었으며, MM없이 HBM 및 CDM 테스트로만 품질이 입증된 제품들이다.
MM test로 예방될 field 불량은 현재까지 발견되지 않았다.
출처 : https://www.esdindustrycouncil.org/ic/docs/JEP172.pdf
#MMmodel제외이유