Hacker News Digest

Статический разряд
Тонкий оксид под затвором транзистора (250 нм) легко пробивается статикой. Для защиты у каждого входа стоят цепочки диодов, резистор и ещё один диод; они отводят избыточное напряжение на питание или землю. На кристалле эти элементы занимают площади, во много раз превышающие сам инвертор.

Латчап
CMOS-структура образует скрытые паразитные транзисторы: если напряжение на выводе выходит за пределы 0…5 В, они включаются и создают короткое замыкание между питанием и землёй. Ток может достигать амперов и расплавить металл. Защита — это специальные защитные кольца (guard rings) из тяжело легированного кремния, которые «закорачивают» паразитные структуры и не дают им включиться.

Метастабильность
Когда асинхронный сигнал попадает в тактируемую логику, триггер может застрять в промежуточном состоянии. В 386 используют «синхронизатор» — двухступенчатый триггер, который сначала захватывает сигнал, а затем передаёт его в основную логику. Так риск метастабильности снижается до приемлемого уровня.

Новый триггер
В схеме управляющих выводов обнаружен ранее не описанный flip-flop: он одновременно работает как защита от латчапа и как синхронизатор, объединяя в себе диодную защиту, резистор и двухфазную фиксацию данных.

Итог
Вокруг каждого контакта 386 — целый «зоопарк» защитных структур: диоды, резисторы, guard rings, синхронизаторы. Эти «драконы» — неотъемлемая часть любого современного чипа, просто обычно они скрыты под металлизацией.

• SCR/тиристоры всё ещё применяются в сверхвысокомощной технике, но уступили транзисторам из-за сложности управления.
• Обсуждали, как Intel тестировала сложные схемы 386 и почему важны антистатические меры.
• Многие пользователи никогда не пользовались браслетами/ковриками, но на практике ESD-повреждения случаются.
• Производители защищаются от даже 0,1 % отказов, а при массовой сборке риск многократно выше.
• Повреждение может быть накопительным или отложенным, особенно в условиях низкой влажности и синтетической одежды.