【你问我答】集成电路的“隐形杀手”是谁

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作者：陈滢

1998年8月24日，英一教授将芯片植入自己手臂内获得成功。说起芯片，大家都知道，芯片里含有集成电路，那么，集成电路害怕什么呢？

冬天的空气寒冷而干燥，同时带来了一位调皮的朋友——静电。晚上脱掉衣服睡觉时，经常可以听到“噼啪”的声响，还会出现闪光。想和朋友握手时，手指尖一碰到对方，就会“放电”，拉门把手，开水龙头时都会“触电”，这些都是静电的作用。

生活中的静电主要是两种不同物质经过接触、摩擦、分离之后，从原本的电中性，变为带电体，一种物质带有正电荷，另外一种就会带有同样大小的负电荷，由于干燥的空气导电性很弱，电荷难以被释放掉，当带电的人试图去触摸导体时，导体表面的电荷重新分布，在导体表面和手指尖就产生了强大的电场，人体的电荷在一瞬间通过指尖和空气流入导体，空气被击穿产生了一个电火花和激波，就是我们看到的闪光和听到的“噼啪”响声。

我们可能体会不到，人走过化纤的地毯可能产生静电大约有35 000伏电压，翻阅塑料说明书时大约为7000伏电压，人在静电放电时会感到皮肤酸麻疼痛，对于集成电路中的电子元器件来说，这么高的电压就可能造成致命的危害。静电放电过程以极高的强度迅速地发生，通常会产生足够的热量熔化半导体芯片的内部电路或者将绝缘层击穿，即使被静电作用一次，就可能使整块集成电路永久报废。任何一家制造商都面临着静电带来的威胁。全球电子制造工业中，每年因为静电放电而造成的损失高达数十亿美元。可以说，静电是集成电路的“隐形杀手”。

为解决这个问题，在集成电路器件的制造、测试、搬运、组装、生产阶段以及使用阶段，人们都会采用多种方式严格地保护电子元件。例如要求所有进入静电保护区域的工作人员必须接地，防止电荷累积；在制造车间，操作人员穿着防静电服装、防静电鞋袜，佩戴接地的防静电腕带；工作场所的地面是导电的，或者铺设导电垫；保持环境空气湿度。此外，为了中和产生的静电电荷，最有效的方法是使用离子发生器——它可以在工作区域吹出离子化空气流，中和累积在绝缘材料上的电荷；在装配期间，电路板包装也采用专门的屏蔽袋。例如我们见到的一些电子元件外面包有一层灰色的半透明塑料包装，这层塑料中加入了导电材料，它可以有效屏蔽电流，保护电子元件不受影响。不仅如此，设计人员还将静电保护电路制造在集成电路芯片中，提供静电电流的放电路径，从而避免静电将内部电路击穿。

关键词：集成电路 故障检测 芯片

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