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面向存储芯片的ESD防护设计从HBM到CDM的片上保护网络优化.docx

更新时间：2026-08-20 08:28:49 大小：39K 上传用户：潇潇江南查看TA发布的资源 标签：ESD防护存储芯片HBMCDM片上保护网络 下载积分：2分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

面向存储芯片的ESD防护设计从HBM到CDM的片上保护网络优化

——从器件级ESD失效机理到全芯片级保护网络设计

引言

静电放电（ESD）是存储芯片面临的主要可靠性威胁之一。在芯片制造、封装、测试和系统组装过程中，ESD事件可能导致存储芯片的永久性损伤。随着工艺节点向1c nm以下微缩，晶体管的栅氧化层厚度已缩小至1nm至2nm，ESD耐受能力显著降低。同时，存储芯片的I/O数量持续增加（DDR5的I/O数量超过3000个），ESD保护网络的设计面临更大的挑战。本文系统分析存储芯片的ESD失效机理，探讨从HBM（人体模型）到CDM（充电器件模型）的片上保护网络优化策略。

ESD事件模型与失效机理

ESD事件模型

存储芯片的ESD测试采用三种标准模型：

1. 人体模型（HBM）：模拟人体带电后接触芯片的放电过程。HBM模型通过1.5kΩ电阻和100pF电容放电，峰值电流约1.3A（2kV HBM），上升时间约2ns至10ns，持续时间约100ns至200ns。

2. 机器模型（MM）：模拟机器带电后接触芯片的放电过程。MM模型通过0Ω电阻和200pF电容放电，峰值电流约4A（200V MM），上升时间约5ns至10ns，持续时间约50ns至100ns。

3. 充电器件模型（CDM）：模拟芯片自身带电后对外放电的过程。CDM模型通过极低的寄生电感和电容放电，峰值电流可达10A至20A，上升时间小于0.5ns，持续时间约1ns至5ns。

ESD失效机理

ESD事件在存储芯片中引起的失效模式包括：

1. 栅氧化层击穿：ESD高压导致晶体管栅氧化层的电场强度超过击穿阈值（约10 MV/cm），造成永久性击穿。


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