Jak często statyczne zabijają elementy komputera? W przeszłości? Teraz? Co za różnica?

13

Pełne ujawnienie: jestem inżynierem komputerowym i programistą. Nie jestem inżynierem elektronikiem.

Jeśli odpowiedź na to pytanie została już udzielona, ​​proszę link do niej, przeprowadziłem pobieżne wyszukiwania w Google i SE i nigdzie nie dotarłem. Proszę, nie rozpalaj mnie.

Kiedy w 1995 roku zacząłem pracować na komputerach, radziłem „nosić statyczną opaskę na rękę i nigdy nie dotykać elementów poza matą z uziemieniem”. Następnie zapoznałem się z „metodą IBM”, która polegała na: „dotknięciu 2 rąk uziemioną metalową obudową”.

Od tego czasu pracowałem u sprzedawcy komputerów (1999), który wysyłał ponad 50 jednostek dziennie i nikt w tym miejscu nie stosował ochrony antystatycznej. Mieliśmy wiele awarii z powodu ciał obcych (śrub) znajdujących się pod płytą główną, ale nigdy nie nastąpiła śmierć komponentu z powodu wyładowań elektrostatycznych.

Od tego czasu budowałem komputery i pracowałem na komputerach (osobistych i zawodowych), nawet nie stosując „metody IBM”; Dosłownie otworzyłem komputery, które nie były uziemione, i wepchnąłem do nich komponenty. Potem działają dobrze.

Rozumiem, że liczba mnoga anegdoty nie jest danymi, dlatego pytam o to. Moje pytanie dotyczy produktów detalicznych; to, co kupuje konsument. Nie testujemy produktów w branży elektronicznej, ale procesory, pamięć RAM i karty PCI, które kupujemy codziennie.

Moje pytanie sprowadziło się; czy w ciągu ostatnich lat nastąpiła zmiana w konstrukcji komponentów (znaczenie komponentów: płyta główna, procesor, pamięć RAM, karta wtyczek itp.), przez co stare porady stały się przestarzałe? Czy bardziej nowoczesne komponenty są bardziej odporne na ładunki elektrostatyczne? Czy też „statyczna śmierć” komponentów jest rzadkim, ale kosztownym zjawiskiem?

Skrrp
źródło
2
ESD jest niebezpieczny tylko wtedy, gdy faktycznie gromadzisz i przechowujesz ładunki elektrostatyczne, prawdopodobieństwo takiego zdarzenia zależy od środowiska, pogody, wilgotności i materiałów podłogowych / podłogowych. Pasy uziemiające ESD są środkiem ostrożności, który gwarantuje, że nie będziesz się kręcić wokół zbłąkanego ładunku. Poprawiono odporność na przetrwanie ESD, ale ogólnie komponenty są dziś tak samo wrażliwe jak w 1995 roku. Wszechobecność ochrony ESD zarówno na IC (diody ochronne), jak i na poziomie montażu mogła wzrosnąć
krytyczny
@crasic Dziękujemy za wkład. Sugerujesz, że nie doszło do zmiany od 1995 Sugerujesz, że ryzyko w 1995 roku była taka sama jak ryzyko jest obecnie (bez zmian, ryzyko było minimalne wtedy, ryzyko nie zmieniła?)
Skrrp
2
Na poziomie podstawowym niebezpieczeństwa związane z uszkodzeniem elementów elektronicznych przez wyładowania elektrostatyczne wzrosły jedynie z powodu zmniejszania się rozmiarów elementów. Jednak niższy koszt wielu urządzeń zabezpieczających (zarówno zintegrowanych w układzie scalonym, jak i na zmontowanej płytce drukowanej) prawdopodobnie spowodował, że tolerancja ESD lub ochrona stały się bardziej wszechobecne niż w latach 90. i na pewno w latach 70. i 80., gdy procedury te były pilotowane i rozwijane
crasic
Jak powiedziano bez ogródek, kluczowy jest lokalny klimat, tj. Wilgotność. Czy mieszkasz / pracujesz gdzieś, gdzie ciągle dostajesz wstrząsy od klamek itp.?
peterG

Odpowiedzi:

7

Aby odpowiedzieć na konkretne pytanie. Integracja części komputerowych ze standardowymi modułowymi komponentami i wszechobecność mediacji ESD na skalę chipową od wczesnych lat 90. oznacza, że ​​istnieje większe prawdopodobieństwo, że część, z którą pracujesz, jest dziś mniej podatna na wyładowania elektrostatyczne niż w latach 90. Dzisiaj producenci układów scalonych bardzo często integrują ochronę ESD nawet z najprostszymi urządzeniami logicznymi, więc chociaż proces podstawowy (logika tranzystorowa CMOS) jest taki sam, dodatkowa ochrona sprawia, że ​​układy są mocniejsze i zmniejsza prawdopodobieństwo rozładowania prądu przez cokolwiek wrażliwego niż kiedykolwiek wcześniej.

Mówiąc ogólnie, wygodne laboratorium lub sala montażowa z wieloma (uziemionymi) metalowymi powierzchniami, gładką podłogą, nieizolowaną powierzchnią stołu, niejonizującą klimatyzacją, bez HV lub zbłąkanych źródeł E&M prawdopodobnie będzie środowiskiem bardzo statycznym, ponieważ to jest. Prawdopodobnie do tej pory miałeś szczęście lub twój poziom głośności jest zbyt niski, aby ryzyko zostało ocenione.

Dalej

Ochrona ESD jest ogólnie stosowana w celu ochrony wrażliwej elektroniki przed źródłami ładunków, zwykle ludźmi i czasami obcymi przedmiotami. Prawdopodobieństwo znacznego ładunku elektrostatycznego na samym elemencie lub zespole (siłownik, procesor) jest stosunkowo niewielkie, ale niektóre elementy mogą odbierać ładunek od człowieka, który się nim posługuje, i przechodzić do następnego uziemionego elementu, którego dotykają.

ESD staje się problemem w dwóch różnych scenariuszach. Pierwszy to wyjątkowo wrażliwe lub proste urządzenia (chipy z otwartymi otworami spustowymi / zbiorczymi, kryształy, małe zintegrowane czujniki itp.). Drugi to środowisko, które zwiększa prawdopodobieństwo nie rozproszonego ładunku statycznego na urządzeniach obsługujących, na przykład gumowe podłogi (izolacja operatora), niska wilgotność, szorstkie powierzchnie cierne, dużo ruchu operatora (chodzenie od stacji do stacji), brak uziemionych metalowych mocowań, itp.

zintegrowana ochrona antystatyczna (w najprostszym przypadku diody powodujące zwarcie ładunku do ziemi) jest teraz znacznie bardziej powszechna w procesorach, pamięci i innych układach scalonych o wysokiej gęstości (chipy). Po stronie montażu (pcb zamiast skali chipowej) komponenty / obwody ochronne ESD są szeroko dostępne. Nie eliminują one zagrożenia wyładowaniami elektrostatycznymi, ale mogą zmniejszyć wymagania dotyczące środowiska obsługi. Na przykład schemat ochrony ESD zintegrowany z układem - procesor, pamięć lub inna logika. (Źródło na dole tego postu)

Przykładowy schemat ochrony ESD

W elektronicznym świecie produkcyjnym pojedynczy technik lub stacja w fabryce może zobaczyć tysiące urządzeń (od różnych klientów) dziennie, a zespoły te mogą być zaprojektowane np. Do montażu w pomieszczeniu czystym lub mieć wrażliwość na wyładowania elektrostatyczne na całej powierzchni. W tym świecie ESD jest traktowane poważnie z obowiązkowymi przewodami uziemiającymi i stacjami rozładowania ESD dla wszystkich materiałów i personelu wchodzącego na halę produkcyjną. To sprawia, że ​​kontrola procesu produkcyjnego (QA) jest prostsza, nawet jeśli twoje urządzenie nie jest szczególnie podatne na wyładowania elektrostatyczne. Protokoły produkcyjne na początku lat 90. prawdopodobnie pochodziłyby z tej perspektywy (produkcja na dużą skalę w jednym miejscu, a nie prywatny asembler ze wspólnych części rynku) i dotkliwość wymagań pochodzących z czasów, gdy komputery były uważane za specjalistyczny sprzęt.

Istotne źródło: biała karta TI dotycząca ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi

poważny
źródło
2
Integracja ma również tę zaletę, że ukrywa przed Tobą wiele wrażliwych styków elektrycznych. Weź nowoczesną kartę graficzną z procesorem graficznym BGA, między wielowarstwową płytką drukowaną, komponentami BGA i SMT, których nie możesz nawet dotknąć pinem na GPU, tylko odsłonięte części są dużymi dyskretnymi komponentami i dużym metalowym radiatorem, z których żaden nie jest wrażliwy na wyładowania elektrostatyczne.
crasic
Dziękujemy wszystkim za wspaniały wkład. @Nils, przepraszam, wybrałem crasic's jako odpowiedź, ponieważ odpowiedział bardziej bezpośrednio na moje konkretne pytanie, ale dostarczyłeś też kilka świetnych dodatkowych informacji.
Skrrp
Nawiasem mówiąc, miałem dzisiaj problemy z instalacją karty graficznej, którą kolega zamontował na maszynie. Z tym pytaniem w myślach dotknąłem 2 rękami chłodnicy za sobą. W chwili, gdy delikatnie dotknąłem karty graficznej, komputer wyłączył się i uruchomił ponownie (tak, dotknąłem go, gdy była włączona). Pomyślałem: „cholera, zabiłem swój pierwszy element z ESD”. Maszyna wróciła dobrze, więc ją wyłączyłem. Kiedy mocniej nacisnąłem kartę, wskoczyła do gniazda z głośnym hukiem . Mój kolega po prostu nie pchnął go wystarczająco mocno.
Skrrp
11

W zeszłym roku pracowałem u dużego producenta półprzewodników jako programista i musiałem obsługiwać drogie prototypowe układy, więc przeszedłem szkolenie ESD.

Problem polegał na tym, że doszło do całkowitego zniszczenia układu przez ESD, ale zdarza się to rzadko i nie stanowi większego problemu, ponieważ można go łatwo rozwiązać. Nie działa? To prawdopodobnie jest zepsute.

Prawdziwe niebezpieczeństwo ESD polega na tym, że możesz uszkodzić chipy w subtelny sposób. Nadal pracują przez 99% czasu, ale raz na jakiś czas w upalny i suchy letni dzień zachowują się nieregularnie.

Jeśli tak się stanie z kartą graficzną na PC, może to objawiać się sporadycznymi śmieciami lub awarią raz w roku. Prawdopodobnie nie jest to wielka sprawa dla konsumentów, a nawet może pozostać niezauważona.

Zdecydowanie nie chcesz, aby do każdego rodzaju elektroniki, od której zależy twoje życie, zdarzały się sporadyczne zachowania. Pomyśl o swoim samochodzie, elektronice w samolocie, w którym siedzisz lub elektronice urządzeń medycznych, takich jak pompy insulinowe.

Stara, dobra opaska na nadgarstek i mata antystatyczna w miejscu pracy zapobiega większości problemów, gdy tylko chipy zostaną wyprodukowane i znajdą się w opakowaniu. Im bardziej jest to krytyczne dla bezpieczeństwa, tym więcej robisz przeciw elektrostatyce: specjalne antystatyczne dywany i buty z uziemieniem i tym podobne.

Dodatkowa anegdota: inżynierowie sprzętu w fabrykach półprzewodników są bardzo zainteresowani układami, które zachowują się w taki lub inny sposób. Jeśli je znajdą, rozbiorą je na części, aby dowiedzieć się, co jest nie tak. Chcą upewnić się, że nie ma problemu w procesie produkcji. Powiedziano mi, że dostaniesz śmiertelnego spojrzenia, jeśli stracą dwa dni, aby dowiedzieć się, że jesteś leniwy w opasce na nadgarstek :-)

Nils Pipenbrinck
źródło