關鍵芯片組外部ESD保護要求

業界正在采用最先進的技術製造先進的係統級芯片(SoC)。設計人員為了優化功能及芯片尺寸，正在持續不斷地減小其芯片設計的最小特征尺寸。但相應的代價是：隨著特征尺寸減小，器件更易於遭受ESD損傷。當今的集成電路(IC)給保護功能所留下的設計窗口已經減小。ESD保護必須在安全過壓及過流區工作。隨著業界趨向以更小幾何尺寸和更低電壓製造更先進IC，IC的安全工作區也在縮小。

有效ESD保護的關鍵是限製ESD事件期間的電壓，令其處於給定芯片組的安全電壓窗口內。ESD保護產品實現有效ESD保護的方式，是在ESD事件期間提供接地的低阻抗電流路徑
；用於新集成電路的保護產品需要更低的動態阻抗(Rdyn)
，從而避免可能導致損傷的電壓。

由於給保護功能所留的設計窗口減小，選擇具有低動態阻抗的ESD保護產品變得更加重要
，以此確保鉗位電壓不超過新芯片組的安全保護窗口。因此，ESD保護產品供應商必須提供保護產品有效性的信息


，而非僅是保護產品自身的存續等級。

矽ESD保護技術與無源ESD保護技術比較

安森美半導體的保護及濾波方案基於先進的矽工藝。相比較而言
，其它幾種低成本無源方案結合使用了陶瓷、鐵氧體及多層壓敏電阻(MLV)材料。這些類型器件傳統上ESD鉗位性能較弱。在某些無源方案中，下遊器件會遭受的電壓比安森美半導體矽方案高出一個或多個數量級
，下圖中的ESD屏幕截圖所示，其中比較了安森美半導體矽方案與競爭技術在8 kV ESD應力條件下的表現。競爭技術的導通電壓如此之高，以致於它根本不會激活，所測的電壓隻不過是在50 Ω測量電路上的電壓降。其它一些更老技術甚至在經曆較少幾次ESD衝擊後性能就會下降。由於材料成分原因，某些無源器件往往在不同溫度條件下的性能表現不一致，因此在惡劣環境下的可靠性更低。

圖1：安森美半導體矽器件與無源競爭器件以50 Ω係統在8 kV測得的ESD鉗位性能比較

消除信號完整性問題的PicoGuard XS ESD保護技術

傳統ESD保bao護hu產chan品pin貼tie裝zhuang在zai信xin號hao走zou線xian與yu地di之zhi間jian
，在zai信xin號hao路lu徑jing上shang不bu會hui產chan生sheng中zhong斷duan。為wei了le將jiang高gao速su數shu據ju線xian路lu的de信xin號hao完wan整zheng性xing下xia降jiang問wen題ti減jian至zhi最zui輕qing，電dian容rong必bi須xu最zui小xiao化hua，如ru圖tu2所示。

圖2：傳統ESD保護設計方法與PicoGuard XS比較

安森美半導體優異的PicoGuard XS技術通過使信號路徑穿越保護產品，提供阻抗匹配的信號路徑，故而消除了信號完整性問題。PicoGuard XS技術平衡了封裝串聯電感與保護二極管電容，提供極佳的100 Ω信號路徑
，與PCB上走線的阻抗匹配。此外，這種設計事實上省下了與保護二極管串聯的電感，因而將ESD事件起始階段的封裝引致電壓尖峰減至最小。

電磁幹擾(EMI)濾波：單端濾波器與共模濾波器(CMF)

安森美半導體提供兩種類型的EMIlvboqi
，fenbieshidanduanlvboqijigongmolvboqi。danduanlvboqicaiyongbutongzhenliepeizhilaizhizao，yongyubingxingjiekou。zhexielvboqibaokuoyongyuyinpindengdisuxinhaodetongyongdianzu-電容(RC)型濾波器和用於較高速度及功率敏感型接口的電感-電容(LC)型濾波器。低通濾波器提供700 MHz至最高6 GHz範圍的截止頻率。截止頻率如圖8所示的S21tusuoshi。danduanlvboqiwufamanzugaosuchafenjiekoudexuqiu。chafenjiekouyongyouguyoudezaoshengyizhi，dantamenbunengwanquanmianshoukenengcunzaiyulaiziwaibuyuandegongmozaoshengdeyingxiang，yibunengfangzhijiekouxinhaofushezhixitongqitayuanjian。

圖3：單端低通濾波器特性

這些應用中能使用共模濾波器(CMF)來消除不想要的共模噪聲
，並防止高速信號輻射有害的共模噪聲信號至係統其它元件。同時，CMF還使想要的高速數據事實上不受影響地通過。典型的CMF特性如圖4所示，圖中顯示消除了共模噪聲，同時支持差模信號無損通過。

圖4：典型的CMF特性