Metodi per proteggere il PCB dai danni ESD

Qui dimostreremo che le parti analogiche con geometrie più grandi sono più adatte per proteggere gli FPGA (Field Programmable Gate Array) con le loro geometrie più piccole.

Grandi strutture in acciaio, automobili, montagne e persino persone possono sopravvivere a veri fulmini atmosferici. Gli esseri umani possono anche creare i propri fulmini in miniatura (scintille) e sopravvivere. Tuttavia, quando queste scintille raggiungono l'IC, possono causare gravi guasti. I transistor su scala nanometrica devono essere protetti in modo che possano essere risparmiati anche sotto scintille umane.

I microprocessori hanno aumentato la densità dei semiconduttori digitali per molto tempo. La tecnologia di produzione ha portato a transistor sempre più piccoli. Nel 1971 fu introdotta l'unità di elaborazione del computer (CPU) Intel® 4004 con una dimensione geometrica di 10 μm. Negli anni 1980 e 1990, questo processo ha reso il volume della parte più piccolo del volume dei batteri. Nel 2012, la densità dei circuiti integrati era 1.000 volte inferiore rispetto alla tecnologia nel 1971 e le funzioni sul chip erano più piccole dei virus. Nel 2012, le persone possono acquistare un FPGA da 28 nm e 6,8 miliardi di pacchetti di transistor, e la densità dovrebbe raddoppiare nei prossimi anni. I piccoli transistor sono strettamente imballati insieme e devono funzionare a basse tensioni (di solito 1 V e inferiori) per controllare il calore generato.

Per vedere attraverso 28 nm, prestare attenzione a zero: è un 2,8 miliardesimo di metro (0,000000028). Lascia che la distanza tra San Francisco e New York City rappresenti un metro (circa 4000 chilometri o 2500 miglia). 28 miglia nautiche (una delle 36 milioni di parti) sono ora 0,11 metri o 4,4 pollici. Quanti fulmini deve essere danneggiato da un fulmine un dispositivo di dimensioni geometriche così ridotte? Come proteggere questo FPGA necessario e utile?

La risposta semplice è quella di utilizzare dispositivi di interfaccia I/O che collegano il mondo digitale e quello analogico. Le dimensioni geometriche dei circuiti integrati analogici a segnale misto sono relativamente grandi (da 10 a 100 volte più grandi dei circuiti integrati digitali) e hanno una tensione più elevata (di solito da 20 V a 80 V o superiore), il che li rende più robusti dei transistor digitali in miniatura.