Métodos para proteger o PCB contra danos esd

Aqui provaremos que partes analógicas com geometrias maiores são mais adequadas para proteger matrizes de portão programáveis de campo (FPGAs) com suas geometrias menores.

Grandes estruturas de aço, carros, montanhas e até mesmo pessoas podem sobreviver a verdadeiros raios atmosféricos. Os humanos também podem criar seus próprios raios em miniatura (faíscas) e sobreviver. No entanto, quando essas faíscas atingem o IC, elas podem causar grandes falhas. Transistores em escala nano precisam ser protegidos para que possam ser poupados mesmo sob faíscas humanas.

Os microprocessadores vêm aumentando a densidade de semicondutores digitais há muito tempo. A tecnologia de fabricação levou a transistores cada vez menores. Em 1971, a unidade de processamento de computador intel® 4004 (CPU) foi introduzida com um tamanho geométrico de 10 μm. Nas décadas de 1980 e 1990, esse processo tornou o volume da peça menor que o volume das bactérias. Em 2012, a densidade de ICs era 1.000 vezes menor do que a tecnologia em 1971, e as funções no chip eram menores que os vírus. Em 2012, as pessoas podem comprar um FPGA de 28 nm e 6,8 bilhões de pacotes de transistores, e a densidade deve dobrar nos próximos anos. Transistores pequenos são bem embalados e precisam operar em baixas tensões (geralmente 1 V e abaixo) para controlar o calor gerado.

Para ver através de 28 nm, preste atenção a zero: é um 2,8 bilionésimo de metro (0,0000000000008). Deixe que a distância entre São Francisco e Nova York represente um metro (cerca de 4000 quilômetros ou 2500 milhas). 28 milhas náuticas (uma das 36 milhões de partes) é agora de 0,11 metros ou 4,4 polegadas. Quanto relâmpago um dispositivo de tamanho geométrico tão pequeno deve ser danificado por raios? Como proteger este FPGA necessário e útil?

A resposta simples é usar dispositivos de interface de I/O que conectam os mundos digital e analógico. As dimensões geométricas das ICs analógicas de sinal misto são relativamente grandes (10 a 100 vezes maiores que circuitos integrados digitais) e têm uma tensão mais alta (geralmente de 20 V a 80 V ou mais), o que os torna mais robustos que transistores digitais em miniatura.