芯片的HBM静电都有哪些测试标准,各标准之间有没有差异

在做芯片选型的时候，我们通常会对比各厂家芯片的ESD性能，比如A厂家芯片的HBM静电指标为2KV，B厂家的达到了4KV，如果在各方面条件都差不多的情况下，用户会更倾向于选择静电指标更高的芯片。

我们知道，芯片的静电测试标准主要有HBM，MM和CDM，通过前面文章，我们知道了如下两点信息。

1.上面三种测试标准，MM现在只是可选项，不做强制要求，参考文章：

芯片规格书里的静电指标为什么很少看到机器模型(MM)了

2.芯片的静电测试和产品的静电测试标准不同，且差异较大，参考文章：

为什么MCU规格书上静电等级4KV，在产品上测试却2KV都不过？

本文讨论一下芯片规格书中最常见的HBM标准。

先提出如下几个问题，看看大家是怎样理解的。

1、芯片数据手册上的HBM测试数据一般参考了什么标准？ 2、如果两款芯片的HBM静电指标都为2KV，但采用的测试标准不同，你觉得两者抗静电能力是相同还是不同？ 3、如果各静电测试标准有差异，差异有多大？

先看第一个问题，从不同的厂家数据手册上截取有关芯片HBM的参考标准，列举如下：

芯片1

芯片2

芯片3

芯片4    

芯片5

从上面的数据可以看出，以上所列出的芯片包含了5种HBM测试标准，且静电数据都是2000V，所涉及的测试标准如下：

相关的标准组织和协会如下：

JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)，固态技术协会

ESDA(Electrostatic Discharge Association)，美国静电放电协会

ANSI(AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE)，美国国家标准学会

AEC(Automotive Electronics Council)，汽车电子委员会

MIL-STD (US Military Standard)，美国军标

回到第二个问题，上述5个测试标准，是否有差异？

我们先查找JS-001的标准文档，里面有描述：

从上文可以看出，JS-001合并了JESD22-A114和ANSI/ESD STM5.1-2007这两份标准为一种标准。

基于此，本文只对ESDA/JEDEC JS-001、AEC Q100-002和MIL-STD-883,Method 3015.7这3个标准的差异进行分析。    

要知道这些静电标准的差异，就需要知道静电测试的电压和电流以及测试方法，而电压电流和测试所选取的RC取值直接相关，但是以上3种测试标准的RC取值都一样：R=1.5KΩ，C=100pF。仅仅从RC的取值找不到各标准的差异。

我们知道，同等的测试电压，测试环境的寄生效应会导致电流波形存在差异，峰值电流也会和寄生参数直接相关。

下面对比各个标准的测试流程，峰值电流以及电流波形，如下：

MIL-STD-883

测试次数和时间间隔：

电流波形：

电流峰值对照表：    

ESDA/JEDEC JS-001

测试次数和时间间隔：

电流波形：    

电流峰值对照表：    

AEC_Q100-002D

测试次数和时间间隔：

电流波形：    

电流峰值对照表：

以上3种测试标准，仅从峰值电流和电流波形看，还是看不出太大区别。

但测试的脉冲数和测试间隔时间存在较大差异。    

对比如下：

从这个表格可以看出3种标准的测试方法是存在差异的，并且没有数据表明这些差异不会对测试结果产生影响。

要搞清楚这几种标准对测试结果是否有影响，最直接的方法就是进行试验验证。

第3项为车规标准，仅列参考，下面只对前面2项静电标准进行对比测试说明。

实验1（数据来自互联网），某芯片测试对比数据如下：    

   

此芯片的静电测试结果如下：

1.采用MIL-STD-883标准，2颗50V不过，1颗过200V。

2.采用JS-001标准，1颗过50V，1颗过400V，1颗过500V。

3.测试数据显示：JS-001测试指标比MIL-STD-883更好。

上述网上收集的数据虽然具有一定参考性，但是50V的静电指标，和我们日常使用的2000V左右的芯片静电数据差异太大，因此有必要找出更接近实际应用的芯片数据对比参考。

实验2，外购的芯片，委托国内的一家测试机构实测数据如下：    

   

   

此芯片的静电测试结果如下：

1.采用MIL-STD-883标准：2颗过1000V，1颗过1500V。

2.采用JS-001标准：3颗都过2000V。

3.测试数据显示：JS-001测试指标比MIL-STD-883更好。

总结：

1、在阅读芯片静电指标时，所参考的测试标准也需要了解。2、从本文的对比数据来看，MIL-STD-883标准和JS-001存在差异，且MIL-STD-883标准更严。3、从MIL-STD-883标准和JS-001测试方法对比来看，测试脉冲的次数对测试数据结果有较大的影响。