आईसी की विश्वसनीयता सुनिश्चित करना: क्यों ESD-883D सेमीकंडक्टर अनुसंधान एवं विकास के लिए एचबीएम/एमएम सिम्युलेटर आवश्यक है।

सेमीकंडक्टर डिवाइस के अनुसंधान एवं विकास, पैकेजिंग, निर्माण, परिवहन और असेंबली की पूरी प्रक्रिया के दौरान, इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज चिप की संभावित विफलताओं का एक प्रमुख कारण है। इलेक्ट्रोस्टैटिक पल्स मानव संपर्क, स्वचालित उपकरणों के संपर्क और सामग्री घर्षण से उत्पन्न हो सकते हैं। यहां तक ​​कि दृश्य डिस्चार्ज घटनाओं के बिना भी, चिप गेट ऑक्साइड परतों और पीएन जंक्शनों को अपरिवर्तनीय क्षति हो सकती है। ऐसी क्षति से शायद ही कभी डिवाइस की तत्काल पूर्ण विफलता होती है; इसके बजाय, अप्रत्यक्ष दोष उत्पन्न होते हैं जो बाद में स्थापना और अंतिम-उपयोगकर्ता संचालन के दौरान यादृच्छिक कार्यात्मक दोषों को जन्म देते हैं, जिससे तैयार उत्पादों की गुणवत्ता को लेकर गंभीर जोखिम पैदा होते हैं। घटक वितरण से पहले इलेक्ट्रोस्टैटिक सहन क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए, आईसी के लिए एचबीएम/एमएम ईएसडी सिम्युलेटर सेमीकंडक्टर विश्वसनीयता प्रयोगशालाओं में एक अनिवार्य परीक्षण उपकरण बन गया है। यह शोधपत्र निम्नलिखित पर केंद्रित है: LISUN ESD-883D HBM/MM सेमीकंडक्टर ESD जनरेटर, जो IC के लिए HBM/MM ESD सिम्युलेटर के कार्य सिद्धांत, हार्डवेयर विशेषताओं, मानक अनुपालन और औद्योगिक अनुप्रयोग परिदृश्यों को दर्शाता है। 

आईसी के लिए एचबीएम/एमएम ईएसडी सिम्युलेटर के मूल सिद्धांत और उपकरण की स्थिति
ESD-883D सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज जनरेटर एक उच्च परिशुद्धता वाला ESD प्रतिरक्षा परीक्षण उपकरण है जिसे डिज़ाइन किया गया है। LISUN यह विशेष रूप से चिप्स, डायोड, ट्रांजिस्टर और आईसी मॉड्यूल जैसे सेमीकंडक्टर घटकों के लिए बनाया गया है। इसका मुख्य कार्य सेमीकंडक्टर उत्पादन, परिवहन और असेंबली के दौरान होने वाले दो सामान्य ईएसडी मॉडल (मानव-शरीर मॉडल (एचबीएम) और मशीन मॉडल (एमएम)) का अनुकरण करना है। मानकीकृत उच्च-वोल्टेज पल्स इंजेक्शन के माध्यम से, यह सेमीकंडक्टर उपकरणों की इलेक्ट्रोस्टैटिक शॉक सहन क्षमता का आकलन करता है, इलेक्ट्रोस्टैटिक तनाव के कारण होने वाली संभावित विफलताओं, जैसे गेट ब्रेकडाउन और पीएन-जंक्शन क्षति, का पहले से पता लगाता है, और सेमीकंडक्टर घटकों के विश्वसनीयता डिजाइन और गुणवत्ता निरीक्षण के लिए महत्वपूर्ण परीक्षण प्रमाण प्रदान करता है। आईसी के लिए एक मुख्यधारा के एचबीएम/एमएम ईएसडी सिम्युलेटर के रूप में, यह उपकरण तैयार उत्पाद परीक्षण के लिए आईईसी 61000-4-2 का अनुपालन करने वाले सिस्टम-स्तरीय ईएसडी जनरेटर से भिन्न है। यह घटक-स्तरीय चिप तनाव परीक्षण के लिए समर्पित है और जेईडीईसी, आईईसी और एमआईएल-एसटीडी-883 मानकों द्वारा परिभाषित डिस्चार्ज तरंगों को सटीक रूप से पुन: उत्पन्न करता है।

एचबीएम मॉडल आवेशित मानव उंगली द्वारा चिप पिनों को छूने पर उत्पन्न होने वाले विद्युतस्थैतिक निर्वहन का अनुकरण करता है, जो विनिर्माण कार्यशालाओं में ऑपरेटरों द्वारा घटकों को संभालने की वास्तविक परिस्थितियों को दर्शाता है। एमएम मॉडल आवेशित धात्विक स्वचालित उपकरणों, जैसे पिक-एंड-प्लेस मशीन और प्रोब स्टेशन, द्वारा चिप्स के संपर्क में आने से उत्पन्न होने वाले निर्वहन का अनुकरण करता है। एमएम निर्वहन लूप में लगभग कोई श्रृंखला प्रतिरोध नहीं होता है और यह उच्च शिखर निर्वहन धारा उत्पन्न करता है, जिससे अर्धचालक उपकरणों पर अधिक विनाशकारी प्रभाव पड़ते हैं। आईसी के लिए एचबीएम/एमएम ईएसडी सिम्युलेटर आंतरिक धारिता-प्रतिरोध नेटवर्क के माध्यम से दोनों मॉडलों के समतुल्य परिपथों को पुन: उत्पन्न करता है। परीक्षण के तहत उपकरण के पिनों पर श्रेणीबद्ध स्तरों के उच्च-वोल्टेज पल्स लगाए जाते हैं। तनाव के बाद विद्युत प्रदर्शन माप से यह निर्धारित करने में मदद मिलती है कि उपकरण को कोई क्षति हुई है या नहीं, घटक ईएसडी संवेदनशीलता स्तरों का निर्धारण होता है, और ऑन-चिप ईएसडी सुरक्षा परिपथों के पुनरावर्ती अनुकूलन के लिए परीक्षण डेटा प्राप्त होता है।

ESD-883D इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ईएसडी) आईसी परीक्षक

आईसी के लिए ईएसडी-883डी एचबीएम/एमएम ईएसडी सिम्युलेटर का हार्डवेयर विन्यास और प्रमुख तकनीकी विशिष्टताएँ
मॉड्यूलर सर्किट आर्किटेक्चर को अपनाते हुए, ESD-883D HBM और MM परीक्षण मोड के बीच एक-क्लिक स्विचिंग की सुविधा देता है और इसमें उच्च परिशुद्धता वाला वोल्टेज फीडबैक सिस्टम एकीकृत है, जिसमें डिस्चार्ज वोल्टेज त्रुटि ±3% के भीतर है। धूल-रोधी और जंग-रोधी आवरण इसे क्लास 1000 सेमीकंडक्टर क्लीन-रूम वातावरण में उपयोग करने योग्य बनाता है। एक द्विभाषी चीनी-अंग्रेज़ी एंड्रॉइड टच स्क्रीन मानव-मशीन इंटरफ़ेस के रूप में कार्य करती है, जिससे HBM 2 kV, 4 kV और 8 kV जैसे मानक परीक्षण स्तरों को पहले से सेट किया जा सकता है। संगत टूलिंग में TO-पैकेज फिक्स्चर और SMD टेस्ट जिग्स शामिल हैं, जो DIP, SOP, QFP और अन्य पैकेज प्रकारों वाले सेमीकंडक्टर उपकरणों को बार-बार फिक्स्चर बदले बिना कवर करते हैं। मुख्य तकनीकी विशिष्टताएँ नीचे दी गई तालिका में सूचीबद्ध हैं।

आईसी के लिए इस एचबीएम/एमएम ईएसडी सिम्युलेटर में विस्तार की सुविधा है। एक वैकल्पिक ईएसडी-सीडीएम मॉड्यूल प्लेटफ़ॉर्म को अपग्रेड करके एचबीएम/एमएम/सीडीएम त्रि-इन-वन परीक्षण का समर्थन कर सकता है, जिसमें तीन प्रमुख घटक-स्तरीय ईएसडी मॉडल शामिल हैं, जो कठोर अर्धचालक विश्वसनीयता सत्यापन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। हार्डवेयर सर्किट पैरामीटर जीबी/टी 4937.26-2023, जीबी/टी 4937.27-2023, आईईसी 60749-26, आईईसी 60749-27, एएनएसआई/ईएसडीए/जेईडीईसी जेएस-001-2024 और एईसी-क्यू100 द्वारा परिभाषित एचबीएम और एमएम सर्किट आवश्यकताओं का पूर्णतः अनुपालन करते हैं, जिससे तरंगरूप अनुपालन सुनिश्चित होता है और उत्पाद प्रमाणीकरण के लिए परीक्षण डेटा प्रस्तुत करना संभव होता है।

आईसी के लिए एचबीएम/एमएम ईएसडी सिम्युलेटर के लिए परीक्षण प्रक्रिया और विफलता-मानदंड तर्क
ESD-883D का उपयोग करके HBM और MM परीक्षण करते समय, परीक्षण किए जा रहे अर्धचालक उपकरण को विशेष फिक्स्चर पर लगाया जाना चाहिए और पिन कनेक्शन मानक आवश्यकताओं के अनुसार पूरे किए जाने चाहिए। डिस्चार्ज वोल्टेज, ध्रुवीयता, शॉट संख्या और डिस्चार्ज अंतराल सहित परीक्षण स्थितियों को कॉन्फ़िगर किया जाता है। परीक्षण में आमतौर पर स्टेप-अप वोल्टेज रणनीति अपनाई जाती है: धीरे-धीरे बढ़ते वोल्टेज स्तरों के साथ इलेक्ट्रोस्टैटिक पल्स लगाए जाते हैं। प्रत्येक तनाव अनुक्रम के बाद DC पैरामीट्रिक परीक्षण और कार्यात्मक सत्यापन किया जाता है। बढ़ी हुई लीकेज धारा, कार्यात्मक खराबी या संचार विफलता यह दर्शाती है कि उपकरण अपनी इलेक्ट्रोस्टैटिक सहन सीमा तक पहुँच गया है।

चिप की खराबी को विनाशकारी खराबी और अप्रत्यक्ष खराबी में वर्गीकृत किया जाता है। विनाशकारी खराबी पूरी तरह से असामान्य विद्युत मापदंडों के साथ प्रत्यक्ष ओपन-सर्किट या शॉर्ट-सर्किट के रूप में प्रकट होती है। अप्रत्यक्ष खराबी में डिवाइस के चालू रहने के दौरान पैरामीट्रिक विचलन दिखाई देता है, लेकिन विश्वसनीयता गंभीर रूप से कम हो जाती है और तापमान में उतार-चढ़ाव या कंपन जैसे बाद के तनाव के कारण पूर्ण खराबी हो सकती है। आईसी के लिए एचबीएम/एमएम ईएसडी सिम्युलेटर का महत्व मानकीकृत इलेक्ट्रोस्टैटिक तनाव के माध्यम से अनुसंधान एवं विकास और निर्माण से उत्पन्न अप्रत्यक्ष दोषों को उजागर करने में निहित है। अनुसंधान एवं विकास के दौरान, परीक्षण परिणाम ऑन-चिप ईएसडी सुरक्षा डायोड और क्लैम्पिंग सर्किट के अनुकूलन में मार्गदर्शन करते हैं। पैकेजिंग कंपनियां यह मूल्यांकन करने के लिए नमूना परीक्षणों का उपयोग करती हैं कि क्या पैकेजिंग और वायर-बॉन्डिंग प्रक्रियाएं घटक की ईएसडी प्रतिरक्षा प्रदर्शन को कम करती हैं।

सेमीकंडक्टर उद्योग श्रृंखला में ESD-883D का व्यावहारिक अनुप्रयोग मूल्य
चिप डिज़ाइन अनुसंधान एवं विकास चरण में, एमसीयू, पावर-मैनेजमेंट आईसी, आरएफ चिप्स के साथ-साथ एसआईसी और जीएएन वाइड-बैंडगैप उपकरणों की विश्वसनीयता सत्यापन के लिए आईसी के लिए एचबीएम/एमएम ईएसडी सिम्युलेटर का उपयोग किया जाता है। डिज़ाइन इंजीनियर एचबीएम और एमएम परीक्षण का उपयोग सुरक्षा सर्किट प्रदर्शन को सत्यापित करने, घटक ईएसडी संवेदनशीलता स्तरों को परिभाषित करने और चिप लेआउट और सुरक्षा उपकरण मापदंडों को अनुकूलित करने के लिए करते हैं, जिससे टेप-आउट के बाद अपर्याप्त ईएसडी मजबूती के कारण होने वाले महंगे रीडिज़ाइन से बचा जा सके।

सेमीकंडक्टर पैकेजिंग कारखानों में, ESD-883D, DIP, SOP, QFP और अन्य पैकेजों सहित पैक किए गए घटकों के लिए आउटगोइंग सैंपलिंग निरीक्षण में सहायता करता है। मास सैंपलिंग, विनिर्माण प्रक्रिया में भिन्नता के कारण होने वाले डिवाइस-प्रदर्शन में गिरावट की निगरानी करता है और भेजे गए उत्पादों के लिए JEDEC विनिर्देशों के अनुरूपता की गारंटी देता है। ऑटोमोटिव सेमीकंडक्टरों को सख्त इलेक्ट्रोस्टैटिक विश्वसनीयता आवश्यकताओं का सामना करना पड़ता है। वाहन-ग्रेड MCU, मिलीमीटर-वेव रडार चिप्स और IGBT गेट-ड्राइवर IC को AEC-Q100 के अनुसार HBM और MM परीक्षण पूरा करना आवश्यक है। IC के लिए HBM/MM ESD सिम्युलेटर असेंबली के दौरान होने वाले इलेक्ट्रोस्टैटिक झटकों को पुन: उत्पन्न करता है और ऑन-बोर्ड सिस्टम को इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षति के कारण उत्पन्न होने वाले सुरक्षा खतरों, जैसे कि इंस्ट्रूमेंट-क्लस्टर ब्लैकआउट और ADAS सिग्नल की गलत रिपोर्टिंग, को कम करता है। सैन्य और एयरोस्पेस चिप्स भी MIL-STD-883 मेथड 3015 और GJB 548B-2020 के अनुसार कठोर ESD सत्यापन के लिए इस उपकरण पर निर्भर करते हैं।

तृतीय-पक्ष परीक्षण प्रयोगशालाएँ ESD-883D के साथ अनुपालन परीक्षण करती हैं और CE, UL और अन्य अंतर्राष्ट्रीय बाज़ार पहुँच प्रमाणपत्रों का समर्थन करने वाली CNAS-प्रमाणित परीक्षण रिपोर्ट प्रदान करती हैं। समय-समय पर उपकरण अंशांकन ISO 17025 प्रयोगशाला मान्यता के लिए उपकरण आवश्यकताओं को पूरा करता है और प्रयोगशाला क्षमता विकास को आधार प्रदान करता है। उपभोक्ता-इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों के लिए, SoC, ब्लूटूथ चिप्स और स्मार्ट-होम MCU भी अंतिम उत्पादों में सिस्टम क्रैश और हार्डवेयर क्षति जैसी बिक्री के बाद की विफलता दरों को कम करने के लिए HBM/MM ESD सिम्युलेटर फॉर IC पर ESD संवेदनशीलता मूल्यांकन से गुजरते हैं।

निष्कर्ष
इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षति सेमीकंडक्टर उपकरणों के लिए एक महत्वपूर्ण विश्वसनीयता जोखिम है। चिप की शुरुआती विफलताओं में से कई डिज़ाइन, पैकेजिंग और असेंबली के दौरान उत्पन्न होने वाले इलेक्ट्रोस्टैटिक तनाव के कारण होती हैं। ESD-883D द्वारा दर्शाया गया, IC के लिए HBM/MM ESD सिम्युलेटर घटक-स्तर पर HBM और MM इलेक्ट्रोस्टैटिक-डिस्चार्ज सिमुलेशन को पूर्ण रूप से साकार करता है और वैश्विक सेमीकंडक्टर ESD परीक्षण मानकों का अनुपालन करता है। यह चिप डिज़ाइन, पैकेजिंग, ऑटोमोटिव-ग्रेड और सैन्य-विशिष्ट सत्यापन और तृतीय-पक्ष प्रमाणन की पूरी प्रक्रिया को कवर करता है। मानकीकृत तनाव परीक्षण का उपयोग करके आईसी के लिए एचबीएम/एमएम ईएसडी सिम्युलेटर यह ESD की कमजोरियों को पहले से पहचानता है, सुरक्षा योजनाओं को अनुकूलित करता है और दोषपूर्ण घटकों की जांच करता है, जिससे उत्पाद की विफलता की संभावना शुरुआत से ही कम हो जाती है और अर्धचालक उपकरणों के बड़े पैमाने पर उत्पादन और बाजार में तैनाती के लिए ठोस परीक्षण आश्वासन मिलता है। वाइड-बैंडगैप अर्धचालकों और ऑटोमोटिव चिप्स की तीव्र वृद्धि के कारण, घटक-स्तर के ESD परीक्षण की मांग लगातार बढ़ रही है, जिससे HBM/MM ESD सिम्युलेटर अर्धचालक विश्वसनीयता प्रयोगशालाओं के कोर इंफ्रास्ट्रक्चर के लिए एक महत्वपूर्ण घटक बन गया है।