ESDは現代のマシンで深刻なリスクですか？
静電気は数十年前に深刻な問題であったと聞きました。ただし、多くのコンピュータービルダーは、システムで作業する際に、静電気放電（ESD）ストラップやその他の対策に煩わされることはないようです。
ESDの影響を受けやすくなっていますか？
業界ではこれは 静電放電 （ESD）と呼ばれ、かなり以前に比べてかなり軽減されていますが、今までになくはるかに問題となっています。 ESD製品への損傷の可能性を低減するのに役立つポリシーと手順の最近の広範な採用。
とにかく、エレクトロニクス業界への影響は、多くの業界全体よりも大きいです。それはまた、非常に複雑な研究テーマなので、いくつかの点に触れます。あなたが興味を持っているなら、主題に専用の多数の無料の情報源、資料、ウェブサイトがあります。多くの人がこの分野に自分のキャリアを捧げています。 ESDによって損傷を受けた製品は、エレクトロニクスに関わるすべての企業に非常に現実的で非常に大きな影響を及ぼします。製造業者、設計者、消費者のいずれであっても、業界で扱われている多くのことと同様に、そのコストは我ら。
ESDアソシエーションごと：
「エレクトロニクスの時代は、静電気と静電放電に関連する新しい問題をもたらしました。また、電子デバイスがより高速で小型になるにつれて、ESDに対する感度が向上しました。今日、ESDは、今日のエレクトロニクス環境のほぼすべての側面において、生産性と製品の信頼性に影響を与えています。業界の専門家は、静的な範囲[最大] 33％による平均製品損失を推定しています。他の人たちは、毎年数十億ドルに達すると、エレクトロニクス業界へのESD損害の実際のコストを推定しています。」
デバイスとその機能サイズ（おおまかに言うと、特定のテクノロジーで生成可能な最小コンポーネントサイズ）が次第に小さくなるにつれて、ESDによる損傷を受けやすくなります。一般に電子機器の構築に使用される材料の機械的強度は、「マクロ」スケールのオブジェクトのように、通常熱質量と呼ばれる急速な温度変化に抵抗する材料の能力と同様に、サイズが小さくなると低下します。 2003年頃、最小のフィーチャサイズは180 nmの範囲でした-現在、急速に10 nmに近づいています。
20年前に無害であったESDイベントは、現代の電子機器を破壊する可能性があります。トランジスタでは、ゲート材料が非常に頻繁に犠牲になりますが、他の電流を流している要素が気化または溶融し、ICのピンにはんだ付けできます（技術的には、 ボールグリッドアレイのような表面実装に相当します （BGA）は最近では一般的です）PCBは溶ける可能性があり、シリコン自体は高熱によって変化する可能性があるいくつかの重要な特性（特にその誘電値）を持っています;まとめると、回路を半導体から常時導体に変更できます。これは通常、チップの電源がオンのときにsparkと悪臭で終わります。
より小さい機能サイズは、ほとんどのメトリックの観点からほぼ完全に肯定的です-サポートできる動作/クロック速度、電力消費、および（密結合）発熱などのようなものですが、さもなければささいな量と見なされるものからの損傷に対する感度フィーチャーサイズが小さくなると、エネルギーの量も大きくなります。
ESD保護は今日多くの電子機器に組み込まれていますが、集積回路に5000億個のトランジスタがある場合、100％の確実性で静電放電がどの経路をたどるかを決定することは扱いにくい問題ではありません。
人体は、（ 人体モデル ; HBM）として100〜250ピコファラッドの静電容量を持つものとしてモデル化されることがあります。そのモデルでは、電圧は25 kV（電源によっては3 kVと高くなる場合もあります）にもなることがあります。より大きな数値を使用すると、その人は約150ミリジュールのエネルギー「電荷」を持ちます。完全に「充電された」人は通常それを認識せず、最初に利用可能な接地経路（多くの場合電子機器）を介してほんの一瞬で放電されます。これらの数値は、その人が追加料金を負担できる服を着ていないことを想定していることに注意してください。これは通常のケースです。
ESDのリスクとエネルギーレベルを計算するための 異なるモデル があり、場合によっては、相反する。私は他のものより決定的なソースを見つけることができないので、私はこれにリンクします 多くの標準とモデルの優れた議論 。
それを計算するために使用される特定の方法に関係なく、それは確かに多くのエネルギーのようには聞こえません-しかし、それは現代のトランジスターを破壊するのに十分以上のものです。コンテキストでは、1ジュールのエネルギーは、ウィキペディアで-中型のトマト（100 g）を地表から垂直に1メートル持ち上げるのに必要なエネルギーに相当します。
これは人間のみのESDイベントの「最悪の」ケース側にあり、人間が電荷を運んでいて、影響を受けやすいデバイスに放電します。人が非常に不十分に接地されている場合、比較的低い電荷量から高い電圧が発生します。何がどの程度損傷を受けるかを決定する重要な要素は、実際には電荷や電圧ではなく、電流です。これは、この状況では、電子デバイスのアースへの経路の抵抗がどれほど低いかと考えることができます。
電子機器の周りで作業する人々は通常、常に接地されており、リストストラップや接地ストラップを足に付けています。これらは地面への「短絡」ではありません-抵抗は、労働者が避雷針にならないようにサイズ設定されています（感電しやすい）-リストバンドは通常1MΩの範囲ですが、それでも蓄積されたエネルギーをすばやく放電できます。容量性および絶縁性のアイテムは、他の電荷生成または保存材料とともに、ポリスチレン、プチプチ、プラスチックカップなどの作業領域から隔離されています。
文字通り無数の他の材料や状況があり、人体自体が「内部で」電荷を運ばないデバイスに、（正と負の両方の相対電荷の差から）ESD損傷を引き起こす可能性があります。動くのを容易にします-漫画レベルの例は、カーペットの上を歩きながらウールのセーターと靴下を着用し、金属物体に触れることを選ぶことです-これは、身体自体が保存できるよりもはるかに高いエネルギー量を生み出します.
現代の電子機器を損傷するのに必要なエネルギーがどれほど少ないかについての最後のポイント：10 nmのトランジスタフィーチャーサイズ（まだ一般的ではありませんが、今後数年で）のゲートの厚さは6 nm未満であり、それに近づいています。彼らは「単層」-原子の単一層と呼びます。
これは非常に複雑な領域であり、ESDイベントがデバイスに与える可能性のある損傷の量は、放電の速度（充電間の抵抗の大きさ）を含む膨大な数の変数により予測が困難ですと地面）、デバイスを通過する地面へのパスの数、湿度と周囲温度、その他多数。これらの変数はすべて、影響をモデル化するさまざまな方程式に組み込むことができますが、実際の損傷を予測することはまだ非常に正確ではありませんが、イベントからの「起こり得る」損傷のフレーミングは優れています。
多くの場合-そしてこれは非常に業界固有（医療または航空宇宙を考える）です。ESDイベントを誘発する致命的な障害は、製造に気付かれずに通過するESDイベントよりもはるかに良い結果ですとテストを行いますが、代わりに非常にマイナーな欠陥を作成するか、または既存の未検出の潜在的な欠陥をわずかに悪化させます。どちらのシナリオでも、追加の「マイナー」ESDイベントまたは通常のイベントのいずれかにより、時間とともに悪化する可能性があります最終的に、信頼性モデル（メンテナンス/交換スケジュールの基礎となる）によって予測されない人工的に短縮された時間枠で、デバイスの致命的で早期の障害（別名乳児死亡率）が最終的に発生します。この危険性と、ペースメーカーのマイクロプロセッサや飛行制御機器などのひどい状況を考えるのは簡単です。潜在的なESD誘発欠陥をテストおよびモデル化する方法を考え出すことは、現在の主要な研究分野です。
現在、電子機器の製造に携わっていないか、あまり知らない消費者からは、問題ではないように思われるかもしれません。ほとんどの電子機器が販売用にパッケージ化されるまでに、ほとんどの製品を妨げる多くの安全対策が施されていますESD損傷-敏感なコンポーネントには物理的にアクセスできず、接地へのより「便利な」経路が利用可能です（たとえば、コンピュータのシャーシは接地に結び付けられています-ESDをそこに放電しても、ほぼ確実にCPU内のCPUに損傷を与えませんケースですが、代わりに電源と壁の電源を介して接地への低抵抗経路をとってください）または代わりに合理的な電流経路は不可能です-多くの携帯電話は非導電性の外部を持ち、充電されているときのみ接地経路があります。
記録のために、私は3か月ごとにESDトレーニングを受ける必要があるので、そのまま続けることができました。しかし、あなたの質問に答えるにはこれで十分だと思います。私はこのすべてが正確であると信じていますが、私があなたの好奇心を永久に破壊していなかった場合は、現象をよりよく理解するために、それを直接読むことを強くお勧めします。
人々が直感に反していると思うことの1つは、電子機器が保管および出荷されるときによく目にするバッグ（帯電防止バッグ）にも導電性があることです。帯電防止とは、材料が他の材料との相互作用から意味のある電荷を集めないことを意味しますが、ESDの世界では、可能な限り、すべてが同じ「接地」電圧基準を持つことが同様に重要です。そのため、作業面（ESDマット）、ESDバッグ、およびその他の材料はすべて、通常、共通のグランドに接続されたまま（単に間に絶縁材料がないことにより）、またはより明確に低抵抗パスを配線することにより、すべての作業台の間のアース、作業者のリストバンドのコネクタ、床、および一部の機器。ここには安全上の問題があります。爆発物や電子機器に対処する場合、リストバンドが1MΩの抵抗ではなく直接アースに接続されている可能性があります。非常に高い電圧を回避する場合は、接地しないでください。
シスコからのESDのコストに関する別の見積もり-シスコのフィールド障害による付随的な損傷は通常、人命の損失につながらず、言及された100倍に上昇する可能性があるため、少し保守的である可能性もあります桁違いに：
ESDによる損傷を受けたコンポーネントに関連するコストを見ると、驚くべきことです。障害に関連するコストは、損傷がいつ発見されたかによって異なります。損傷が見つかった場合は、次のように推定されます。
- 組み立て中のコストは、組み立てと労働のコストの1倍です。
- テスト中のコストは、組み立てと労働のコストの10倍です。
- 顧客サイトでは、コストは組み立てと労働のコストの100倍です。
ESD :)に関する@Argonautsの議論をしのぐことはしません。
その答えに何か追加したいのですが。 @Argonautsは、多くの/ほとんどの家電製品に安全対策が講じられていると指摘しています。私はあなたの質問に対する答えは、これらの保護手段が（ほとんどの場合）劇的に改善されたと信じています。
例として、1980年代初頭のCommodore 64には、電源スイッチに隣接する2つのジョイスティックコネクタがあり、どちらもケーシングの側面にありました。これらは9ピンの「オス」コネクタでした1、それであなたが何をしているのかを見るために右に曲がらない限り、スイッチを感じている間に露出したコネクタピンを磨く可能性が比較的ありました...そしてあなたがピンの適切な組み合わせ（そしてあなたの体に触れた場合）/clothingは料金を保持していました）マシンの内部にESDをトリガーします。
それに加えて、一部のソフトウェアでは特定のジョイスティックポートを使用する必要がありました...つまり、ある時点で、ジョイスティックをポート1から引き出してポート2に挿入する（またはその逆）と思われる可能性があります。 。この場合も、2つのポートのいずれかに触れて、ESDをトリガーする可能性がかなりありました。
今日、ジョイスティックはおそらくUSB（ "A"）コネクタを使用しています。しかし、より重要なのは、USBコネクタピンがケースの内側に埋め込まれていて、触れることができない、またはほとんど触れていないことです（少なくとも指で）。
同様に、私のコモドール（および同様のヴィンテージIIRCの他のコンピューター）には、露出したピンと外部ケーシングと同じ高さのカートリッジインターフェイスがありました。これは、ESD=だけでなく、カートリッジ接続を妨害する可能性のあるほこりの蓄積のための機会でもありました。
しかし、（任天堂）NESが登場したとき、そのカートリッジスロットにはバネ仕掛けのカバー「ドア」がありました。
PC（またはコンソールなど）の内部をいじくり回している場合、ESDは依然として（潜在的な）問題です。しかし、数十年前は、ESD withoutを開くことによって）システムに損傷を与えることは比較的簡単でした。電子機器は、 ESDの可能性を念頭に置いてください。
- このコネクタインターフェイスは、Atari 2600コンソールですでに使用されていたため、さまざまなサードパーティのハードウェアを利用できました。