EE人生：離奇滑鼠爆炸事件
EE人生：離奇滑鼠爆炸事件
我被要求去幫助一位同事，‘Joe’，一位不太有經驗，卻面臨ESD問題的工程師。這很恰當，畢竟我已經有整整五年的工作經驗了。
出問題的只是一支電腦滑鼠。但是，我們銷售成千上萬的滑鼠給我們最好的客戶，其中之一是當時全球最大的電腦製造商。當我加入時，這條生產線已經停下約一星期了，所以，整個情況….我只能打個比方，看來頗為混亂。
在那個相對潮濕的春天，滑鼠已經出貨幾個月左右了。但夏季較乾燥少雨的天氣卻導致更多靜電事件，而且有缺陷的滑鼠被召回的速度遠快於我們出貨替代品的速度。
這款滑鼠通過了基本的靜態ZAP測試，但我們使用接地方法時，討厭的事情發生了，與在外地發生過的情況一樣，它們就在實驗室爆炸。
該滑鼠採用一款由我們的電腦製造商客戶所設計的ASIC。“用這個，”他們告訴我們(“或完蛋”──這部分純粹假設。)因此，滑鼠基本上是是在我們的工廠完成設計及生產。因此，我們必須對該設計的性能負責，因為 ...好，客戶確信我們是負責任的，業務也同意這一點。
因此，我們每天舉行內部會議報告進展，滑鼠的左、右鍵爆炸……報告已經淹到腳踝高了，答案仍未出現。
第一條線索很快出現。當然，那顆ASIC失效了，我們找到了失敗的輸入接腳。但是，該晶片通過了當時的MIL-STD-883版本測試，這項測試是晶片級ESD強韌性的金級標準。因此，理論上我們的電路板佈局是錯誤的。至少，這是業務的理論。 (業務的確很有用，真的。)
我們(說實話，主要是Joe)嘗試了各種方法來強化電路板。我們知道，添加濾波器和電容並不能從根本上解決這個問題，但ASIC不但早已通過，而且還再次通過了MIL-STD-883測試，而電路圖並沒有什麼明顯錯誤...
經過最初恐慌的第一個星期，再一個星期過去了......然後是更多星期，幾個月。我無法描述當時經歷的地獄，事實上，它很快變成極其昂貴的問題。這件事不會輕易結束。我們幾乎知道問題出在ASIC的靜電放電性能，但沒有證據。我們當時每週與ASIC供應商開電話會議，但沒有任何結果。
然後，救星出現了。我們的QC經理──他是憑著以往牙醫保健員的經驗(不要問)，被外部諮詢公司僱用來分析ASIC。這些專家除去了晶片的封裝，用顯微鏡拍下高解析照片。
他們的照片顯示裸晶上遍佈微小火山孔，這是因為晶片一直噴砂。他們的裁決是，ASIC供應商有“一些製程上的問題”。
由於顧問們解釋了這一點，我越來越擔心，因為這聽起來並不真實。一家主要的ASIC供應商所出貨的產品在絕緣層頂部有明顯痕跡，而且還持續數個月？即使在我們抱怨該問題後，他們仍認為並沒有問題？而且，即使該推論正確，它又是如何與ESD故障有關？
而後，諮詢公司的首席工程師指出接近一個大型架構的顯著痕跡，說：“你可以看到這個毀損之處多靠近電晶體的輸出。”輸出電晶體？這真是一語中的！任何曾經有晶片開發經驗的人，都能立即識別出在半導體製程中用來匹配層的標記。我們實在是在這些顧問身上浪費時間。之後我發現，他們會用硫酸加水在晶片上造出這些痕跡。
我立刻回去，並打電話給那些能夠拜訪具備相同設備業者的朋友。幾個小時後，我趕過去，以正確的方式開封晶片，並用朋友的顯微鏡觀察晶片。
現在，問題越來越明顯。任何與輸入接腳連接的CMOS閘極都需要ESD保護結構。那個失效的輸入確實有這樣的架構，但它卻是在錯誤的輸入閘。順序應該是焊盤和ESD結構，然後是CMOS輸入。但相反地，他們是焊盤和CMOS輸入，而後是ESD架構。在該ESD事件中的驚人快速上升時間條件下，CMOS輸入在事件能夠觸發ESD架構前便可能有時間導致故障！
這相當於將安全氣囊放到駕駛座後方，用駕駛的身體來保護安全氣囊免於衝撞。
那天下午，Joe喬和我打電話聯繫我們的ASIC供應商，告訴他我們找出問題了。他的回答仍然讓我的手指關節發白：“哦～～這樣。我們在工廠有一個修改過的版本，樣品應該在兩星期內可準備好。”他們已經知道有關這個問題達5個月之久了。在我們開始生產前他們就知道了。他們知道，但在每星期的電話會議中……對不起，我得去找些什麼東西來砸一下...
無論如何，我們向客戶呈交了所有證據，這時候的憤怒便與大約數百萬美元的召回成本有關了。我們證明了客戶設計的ASIC是有缺陷的，錯誤是ASIC供應商造成。
所以，當然！──最後是我們支付所有的召回成本！
如果你聽到我們的經歷部份並因而搖頭，千萬別放在心上。‘Joe’和我在我們的職業生涯中已經做得很好了，而事實上他已經擁有自己的事業。解決一個問題後，另一個總是會緊追而來。
編譯： Joy Teng
(參考原文： Knee deep in exploding mice，by Mike Bergman)
上一篇：惠普揭露憶阻器運作機制
下一篇：母籌錢出國比賽 貧生奪金牌!