工作中第一次感受到上電順序的重要性還是在羅禮電腦，我那個(gè)時(shí)候還是一名PE，也就是產(chǎn)品工程師，負(fù)責(zé)產(chǎn)線的制程分析改善和不良品維修。有一天早上，剛剛到辦公室，生產(chǎn)線就發(fā)生了緊急事件，有一個(gè)測試工位連續(xù)燒了三塊主板，這可不得了，那個(gè)年代一塊Intel-440BX的主板要買1300塊，我那時(shí)一個(gè)月工資也才1300塊啊。

Figure1被燒毀的南橋芯片

我把三塊燒毀的板子拿過來分析，發(fā)現(xiàn)三塊板子的南橋芯片也就是上圖中的82371芯片都有明顯的被燒焦的痕跡，芯片表面燒的面目全非，看著有點(diǎn)毛骨悚然，當(dāng)時(shí)的照片我沒有拍下來（那時(shí)候沒有智能手機(jī)^_^），但是情形和圖2基本一樣。

Figure2芯片的燒毀痕跡

排查這類問題的過程其實(shí)和警察查案子類似，我們也查“人證”和“物證”：

01先“查人”

三塊板子燒毀都是在同一個(gè)測試工位，也就是說由同一個(gè)測試人員產(chǎn)生，其他相同的測試工位沒有發(fā)生這樣的事件，我們發(fā)現(xiàn)此站工位的作業(yè)員比較瘦小，每次插拔ATX PowerCable時(shí)，由于胳膊力氣小，需要左右兩邊連續(xù)做上下晃動(dòng)，才能拔出或插入，有點(diǎn)像是利用省力杠桿的原理，而其它工位的作業(yè)員則是直接一次性垂直上下插入和拔出。

Figure3ATX電源連接器

02再“查物”

也就是芯片，三塊板子燒毀的芯片位置都是南橋芯片。我們從南橋芯片82371的Datasheet里面獲得了上電順序的要求：

“

1)上電– 5V要比3.3V先上電，或者二者同時(shí)

2)下電– 5V要比3.3V后掉電，或者二者同時(shí)

Figure482371上電和下電順序要求

原因分析：

此工位的作業(yè)員在插拔ATX電源的時(shí)候，由于胳膊的左右晃動(dòng)造成南橋芯片的上電/下電順序被破壞，導(dǎo)致燒毀。我們更換了作業(yè)員，并且進(jìn)行作業(yè)指導(dǎo)培訓(xùn)后就再也沒有出現(xiàn)過芯片燒毀的情況。

雖然我們沒有做過實(shí)際的測試，但是很多大牛的文章里面都在描述，芯片的上電順序不滿足的話比較危險(xiǎn)，要么發(fā)生即時(shí)故障，要么影響芯片的長期穩(wěn)定性，我們來列舉幾個(gè)可能發(fā)生的情況：

01

Buscontention

如圖5所示，左邊的CPU有兩路電源，即V_CORE和V_IO，右邊的芯片和CPU共用V_IO，兩顆芯片之間通過雙向數(shù)據(jù)總線接口相連，也就是所謂的“BidirectionalDatabus”，在這個(gè)系統(tǒng)里面，我們需要V_CORE先上電，然后V_I/O再上電，否則的話很容易出現(xiàn)CPU和I/O同時(shí)往數(shù)據(jù)線上發(fā)送數(shù)據(jù)，產(chǎn)生圖6的情況，此時(shí)我們看到在VCC和GND之間產(chǎn)生了一個(gè)低阻回路，很容易損壞甚至燒毀芯片。

Figure5系統(tǒng)有一顆雙電源的芯片

Figure6BusContention產(chǎn)生的低阻回路

需要提一下，圖5的上電順序（先V_CORE-后V_IO）不是絕對的，有的CPU要求先V_IO后V_CORE，根據(jù)接口類型，工藝，設(shè)計(jì)廠家的不同，上電/下電順序要求也不一樣。

02

Latch-up

Latch-up的中文名叫閂鎖，有很多文章也都提及這個(gè)概念，我們先來簡單描述一下CMOS電路的常用一個(gè)基本電路單元如下圖（a），（b）圖是相對應(yīng)的芯片物理連接。

（a）

（b）

Figure7Latchup示意圖

我們發(fā)現(xiàn)多了兩個(gè)器件，也就是我們看到的NPN和PNP,它們是怎么形成的呢？我們從圖中看到是來自不同的MOSFET的P和N之形成了雜散的PNP和NPN，我們把這些管子叫做SCR ( Silicon-Controlled Rectifier )，為了更加清楚的描述SCR，我們用另外一張簡圖來表示：

Figure8SCR

根據(jù)圖8，我們看到SCR是一個(gè)帶有正反饋的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，正常情況下SCR是不導(dǎo)通激活的，但是凡事都有例外，我們來看看如果下面這種情況：

“

1)Q2的Base上面有正向外部電流擾動(dòng)注入，Q2導(dǎo)通；

2)Q2導(dǎo)通，使得Q1的Base電壓降低，促進(jìn)Q1導(dǎo)通；

3)Q1導(dǎo)通，使得Q2的Base電壓抬高，Q2進(jìn)一步導(dǎo)通；

4)Q1和Q2都進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，電源和地低阻建立。

案例總結(jié)：

隨著芯片的集成度越來越高，所需要的電壓種類也越多，對上電順序的需求也越來越復(fù)雜，我們在設(shè)計(jì)時(shí)需要仔細(xì)閱讀Datasheet里面的關(guān)于Powersequence的需求，這樣設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品才能更加穩(wěn)定，有時(shí)候我們有僥幸心理，覺得上電順序無關(guān)緊要，事實(shí)上運(yùn)氣好在研發(fā)階段可能確實(shí)不會有什么問題，但是到了后期量產(chǎn)和交付客戶使用，會發(fā)生什么事情就不可控了，尤其是消費(fèi)電子產(chǎn)品，林子大了什么鳥都有啊。