CDM（Charged Device Model）作为一种独特的ESD（Electrostatic Discharge）模拟方式，与HBM（Human Body Model）和MM（Machine Model）有所区别。此模型专注于模拟电子设备在生产或物流环节中积累的静电，在接触地面或其他导电物体时引发的快速电荷释放现象。CDM放电事件的特点是极其迅速的电流上升阶段，通常在0.1至0.5纳秒之间，整个放电过程大约持续6至8纳秒，其电流峰值相较于HBM模型在相同ESD条件下可达到数倍之高。
在金鉴实验室，我们了解CDM模型对于电子元件的重要性，以及其与其他放电模型的区别。我们提供专业的ESD测试服务，包括针对CDM模型的测试，以确保电子元件在面临静电放电时的可靠性和稳定性。通过我们的测试和评估，客户可以更好地了解其产品在实际应用中可能遇到的挑战，并采取相应的措施来保护其设备免受ESD损害。
CDM测试装置
CDM测试装置主要由一个与高压电源相连的充电板Field Plate和一个接地的Pogo pin构成，Pogo pin能够在待测IC（DUT）的引脚间移动，以模拟实际的ESD事件。图1展示了实际的测试模块，而图2则为等效电路图，其中CDUT代表DUT与场板之间的电容，CDG代表DUT与地平面之间的电容，CFG代表场板与地平面之间的电容。
图1：实际测试各模块
图2：等效电路
（CDUT是DUT和场板间的电容，CDG是DUT和地平面间的电容，CFG是场板和地平面间电容。）
CDM测试规范
在CDM测试规范统一化之前，存在多个参考标准，包括JESD22-C101、ESDA S5.3.1、AEC Q100-011和EIAJ ED-4701/300-2等，这些标准在校准平台、示波器带宽和波形验证参数等方面存在差异。金鉴实验室紧跟行业动态，能够根据客户需求提供符合不同标准的定制化测试服务，确保客户产品的合规性。
技术进步带来了晶体管性能的提升和更高的IO性能需求。随着IC芯片对高速IO的需求增加，以及在单一封装中集成更多功能的趋势，封装尺寸的增加对维持JEP157中推荐的CDM放电级别提出了挑战。考虑到不同测试设备的充电电阻差异，ESD协会（ESDA）在2020年的路线图中建议可能需要重新评估CDM放电目标级别。
随着电子设备性能的提高，对ESD保护的需求也在增加，ESD测试服务，帮助客户评估其产品在静电放电环境下的表现，并根据最新的标准和建议提供定制化的解决方案。通过金鉴的测试服务，客户能够更准确地掌握产品的ESD性能，确保产品在实际使用中的可靠性和稳定性。如图3和图4所示，分别展示了历年CDM放电目标级别的变化和CDM ESD目标级别的预期分布变化。
图3：历年来CDM放电的目标级
图4：CDM ESD目标级别的分布预期的变化 CDM测试标准调整的原因
JEP157标准中对CDM放电能力要求的降低反映了几个关键因素：
1. IC元件引脚数量和封装尺寸的显著增加
在固定的预充电压下，限制了芯片的CDM放电能力，尤其是封装尺寸。引脚数量和封装尺寸的增加意味着IC能够存储更多的电荷，导致CDM放电时峰值电流迅速上升。因此，在相同的峰值电流限制下，引脚数量和尺寸的增加会导致CDM能力的降低。
2. IC工艺技术的进步导致CDM放电能力的降低
随着工艺尺寸的缩小，CDM放电能力显著降低。工艺尺寸的缩小使得有源器件变得更小、更脆弱，金属互连变得更薄、电阻性增加，降低了ESD保护电路的鲁棒性。这使得在相同的电流水平下，实现CDM保护变得更加困难。
3. 随着高速数字、射频模拟和其他性能敏感引脚的混合信号IC变得更加普遍，对ESD保护提出了新的要求
在高频电路中，直接将ESD保护器件连接到I/O引脚可能会导致射频功能的显著降低，因此需要将射频保护结构与核心电路隔离。这通常通过在ESD保护器件和引脚之间插入并联电感/电容网络来实现，该网络在低频ESD事件中提供接近零的阻抗，在正常高频操作中提供高阻抗。
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