À quelle fréquence statique tue-t-il les composants informatiques? Autrefois? Maintenant? Quelle est la différence?

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Divulgation complète: je suis ingénieur en informatique et développeur de logiciels. Je ne suis pas ingénieur en électronique.

Si cette question a déjà été répondue, veuillez vous y connecter, j'ai effectué des recherches superficielles sur Google et SE et je n'ai obtenu aucun résultat. S'il vous plaît, ne me flambez pas.

À l'époque où j'ai commencé à travailler sur les ordinateurs en 1995, le conseil était de «porter un bracelet statique et de ne jamais toucher les composants à l'extérieur de votre tapis de mise à la terre statique». J'ai ensuite été initié à la «méthode IBM» qui était: «toucher 2 mains à un boîtier en métal nu mis à la terre».

Depuis lors, je travaille dans un vendeur d'ordinateurs (1999) qui a expédié plus de 50 unités par jour et personne à cet endroit n'a utilisé de protection statique. Nous avons eu de nombreuses pannes dues à des objets étrangers (vis) qui se trouvaient sous la carte mère, mais jamais une mort de composant due à l'électricité statique.

Depuis lors, j'ai construit des ordinateurs et travaillé sur des ordinateurs (personnels et professionnels) sans même utiliser la «méthode IBM»; J'ai littéralement ouvert des ordinateurs qui n'étaient pas mis à la terre et y ai inséré des composants. Ils fonctionnent bien après.

Je comprends que le pluriel d'anecdote n'est pas des données, c'est pourquoi je pose la question. Ma question concerne les produits de détail; ce qui est acheté par le consommateur. Pas de produits de test dans l'industrie électronique mais des CPU, de la RAM, des cartes PCI que nous achetons tous les jours.

Ma question, résumée; y a-t-il eu un changement dans la conception des composants (signification des composants; carte mère, CPU, RAM, carte plug-in, etc.) au fil des ans qui rend les anciens conseils obsolètes? Les composants plus modernes sont-ils plus immunisés contre l'électricité statique? Ou la «mort statique» des composants est-elle une occurrence rare mais coûteuse?

Skrrp
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Les décharges électrostatiques ne sont dangereuses que si vous accumulez et stockez des charges statiques, la probabilité que cela se produise dépend de l'environnement, de la météo de vos chaussures, de l'humidité et des matériaux du sol / de la surface. Les sangles de mise à la terre ESD sont une précaution qui garantit que vous ne portez pas de charge parasite. Il y a eu des améliorations de robustesse pour les ESD survivants, mais généralement les composants sont aussi sensibles aujourd'hui qu'ils l'étaient en 1995. L'omniprésence de la protection ESD à la fois sur le circuit intégré (diodes de protection) et le niveau d'assemblage peut avoir augmenté
crasic
@crasic Merci pour votre contribution. Vous suggérez qu'il n'y a pas eu de changement depuis 1995. Voulez-vous dire que le risque en 1995 était le même que le risque actuel (aucun changement, le risque était minime à l'époque, le risque n'a pas changé?)
Skrrp
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À un niveau fondamental, les dangers d'endommagement des composants électroniques par les décharges électrostatiques n'ont augmenté qu'en raison de la réduction des tailles des composants. Cependant, le coût inférieur de nombreux dispositifs de protection (à la fois intégrés dans une puce et sur un PCB assemblé) a probablement rendu la tolérance ou la protection ESD plus omniprésente que dans les années 90 et certainement que dans les années 70/80 lorsque ces procédures étaient testées et développées
crasic
Comme l'a dit Crasic, le climat local, c'est-à-dire l'humidité, est essentiel. Vivez-vous / travaillez-vous dans un endroit où vous subissez constamment des chocs avec les poignées de porte, etc.?
peterG

Réponses:

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Pour répondre à votre question spécifique. L'intégration de pièces PC dans des composants modulaires standard et l'omniprésence de la médiation ESD à l'échelle de la puce depuis le début des années 90 signifie qu'il y a une probabilité plus élevée que la pièce avec laquelle vous travaillez est moins sensible aux ESD aujourd'hui que dans les années 90. Il est très courant aujourd'hui que les fabricants de puces intègrent une protection ESD dans les appareils logiques même les plus simples.Par conséquent, bien que le processus sous-jacent (logique de transistor CMOS) soit le même, la protection supplémentaire rend les puces plus résistantes et rend moins probable la décharge de courant rien de plus sensible que jamais.

D'une manière générale, un laboratoire ou une salle d'assemblage confortable avec de nombreuses surfaces métalliques (mises à la terre), un sol lisse, une surface de banc non isolante, une climatisation non ionisante, sans HV ou sources parasites d'E & M est susceptible d'être un environnement très statique, car il est. Vous avez probablement eu de la chance jusqu'à présent ou votre volume est trop faible pour que le risque soit apprécié.

Plus loin

La protection contre les décharges électrostatiques est généralement en place pour protéger les composants électroniques sensibles des sources de charge, généralement des êtres humains et parfois des objets étrangers. La probabilité d'une charge électrostatique importante sur un composant ou un assemblage (ram stick, cpu) lui-même est relativement faible, mais certains composants peuvent prendre la charge d'un humain qui le manipule et se décharger dans le composant mis à la terre suivant qu'ils touchent.

L'ESD devient un problème dans deux scénarios distincts. Il s'agit en premier lieu des appareils extrêmement sensibles ou simples (puces à drain / collecteur ouvert, cristaux, petits capteurs intégrés, etc.). Le deuxième est un environnement qui augmente la probabilité d'une charge statique non dissipée sur les opérateurs manipulant le matériel, par exemple les sols en caoutchouc (isolation de l'opérateur), une faible humidité, des surfaces de friction rugueuses, beaucoup de mouvement de l'opérateur (station de marche à station), pas de fixations métalliques mises à la terre, etc.

la protection antistatique intégrée (diodes pour court-circuiter la charge à la terre dans le cas le plus simple) est désormais beaucoup plus courante sur les processeurs, la mémoire et d'autres circuits intégrés à haute densité (puces). Du côté de l'assemblage (circuit imprimé au lieu de l'échelle de la puce), les composants / circuits de protection ESD sont largement disponibles. Ceux-ci n'éliminent pas le danger d'ESD, mais peuvent réduire les exigences sur l'environnement de manipulation. Pour, par exemple, un schéma de protection ESD intégré à la puce - que ce soit le processeur, la mémoire ou toute autre logique. (Source en bas de cet article)

Exemple de schéma de protection ESD

Dans le monde de la fabrication électronique, comme un seul technicien ou station dans une usine pouvait voir des milliers d'unités (de différents clients) en une journée, et ces assemblages peuvent être conçus pour, par exemple, l'assemblage de salles blanches ou avoir une sensibilité ESD à tous les niveaux. Dans ce monde, l'ESD est pris au sérieux avec des cordons de mise à la terre obligatoires et des stations de décharge ESD pour tous les matériaux et le personnel entrant dans l'atelier de fabrication. Cela rend le contrôle du processus de fabrication (AQ) plus simple même si votre appareil n'est pas particulièrement sensible aux décharges électrostatiques. Les protocoles de fabrication au début des années 90 proviendraient probablement de cette perspective (fabrication à grande échelle à un seul endroit, pas un assembleur privé de pièces du marché commun) et de la sévérité des exigences provenant d'une époque où les ordinateurs étaient considérés comme du matériel spécialisé.

Source pertinente: Feuille blanche de TI sur la protection contre les décharges électrostatiques

crasic
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L'intégration a également l'avantage de vous cacher de nombreux contacts électriques sensibles. Prenez une carte vidéo moderne avec un GPU BGA, entre la carte PCB multicouche, les composants BGA et SMT, vous ne pouvez même pas toucher une broche sur le GPU, seules les parties exposées sont de gros composants discrets et un gros dissipateur thermique en métal, qui ne sont ni sensibles aux ESD.
crasic
Merci à tous pour votre excellente contribution. @Nils, désolé, j'ai choisi la réponse de crasic car il a répondu plus directement à ma question spécifique, mais vous avez également fourni de très bonnes informations supplémentaires.
Skrrp
En passant, je dépannais aujourd'hui une installation d'une carte graphique qu'un collègue avait installée sur une machine. Avec cette question dans le fond de mon esprit, j'ai touché 2 mains sur le radiateur derrière moi. La seconde où j'ai touché légèrement la carte graphique, le PC s'est éteint et a redémarré (oui, je l'ai touché quand il était allumé). J'ai pensé "merde, tué mon premier composant de l'ESD". La machine est bien revenue, alors je l'ai mise hors tension. Quand je poussai alors sur la carte plus il a sauté dans la fente avec une forte détonation . Mon collègue ne l'avait pas poussé assez fort.
Skrrp
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J'ai travaillé chez un grand fabricant de semi-conducteurs l'année dernière en tant que développeur de logiciels et j'ai dû gérer des puces prototypes coûteuses, j'ai donc suivi une formation ESD.

Le point à retenir était que la destruction complète d'une puce via ESD se produit, mais cela se produit rarement et n'est pas vraiment un problème car il est facile à dépanner. Ça ne marche pas? Alors c'est probablement cassé.

Le vrai danger de l'ESD est que vous pouvez endommager les puces de manière subtile. Ils continuent de travailler 99% du temps, mais de temps en temps, par une journée d'été chaude et sèche, ils se comportent de façon irrégulière.

Si cela arrive à une carte graphique PC, cela peut simplement se manifester par des pixels indésirables sporadiques ou un crash une fois par an. Ce n'est probablement pas un gros problème pour les consommateurs et peut même passer inaperçu.

Vous ne voulez certainement pas qu'un mauvais comportement sporadique se produise dans tout type d'électronique dont votre vie dépend. Pensez à votre voiture, à l'électronique de l'avion dans lequel vous êtes assis ou à l'électronique des appareils médicaux tels que les pompes à insuline.

Le bon vieux bracelet et un tapis antistatique sur votre lieu de travail évitent la plupart des problèmes dès que les puces sont produites et dans l'emballage. Plus la sécurité est critique, plus vous en faites contre l'électricité statique: tapis et chaussures antistatiques spéciaux avec mise à la terre, etc.

Anecdote supplémentaire: les ingénieurs en matériel des usines de semi-conducteurs sont très intéressés par les puces qui se comportent d'une manière ou d'une autre. S'ils en trouvent un, ils les démonteront pour découvrir ce qui ne va pas. Ils veulent s'assurer qu'il n'y a aucun problème dans leur processus de fabrication. On m'a dit que vous obtenez le regard mortel s'ils ont perdu deux jours juste pour découvrir que vous avez été paresseux avec le bracelet :-)

Nils Pipenbrinck
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