半導体真贋判定装置の電源スイッチ

開発しようとしている半導体真贋判定装置では、すべての端子をVCCやGNDに接続することができるようにするのですが、全ピンをVCCやGNDに接続するためにMOS FETを使おうと考えています。

1000を超えるBGAの全ピンにVCCやGNDへのスイッチを付けるとなると相当な数になるのですが、まずはどのくらいの規模になるかを見積もってみました。

いま、入手可能なMOSFETでもっとも小さいのはおそらくTexas Instruments社のFemtoFETかと思われます。Digikeyで数種類を入手してみました。

1005サイズのMOSFETなのですが、

うわっ！小っさ！

こういうタイプのもあります。

データシートによればこういうサイズになっているようです。

このFETをピン1つあたり4個付けて3種類のVCCと1つのGNDをON/OFFさせたとして、324ピンのFPGAならば1296個のFETと1296chのGPIOが必要になります。

GPIOといっても、FETを個別のON/OFFするだけなので信号の速度は不要です。だから、74HC595のシリアル・パラレル変換でよいのです。HC595タイプで最もパッケージの小さいものは何かと探してみると、74AHCT595BQというパッケージのものになります。

8bit出力なので1個のHC595で2つのピンをコントロールできることになります。

74AHCT595BQの高さが2.5mmで、配線領域やクリアランスを確保するとなると、下の図の配置くらいが限度となります。

これを横16列、縦32行並べて256bitのユニバーサル電源マトリックスをつくってみると、

なんと、177mm×130mmくらいになりました。

基板も大きいし、これだけの数の極小部品を歩留まり100%で実装できる気はしません。

そのうえ、このFemtoFETはゲートからソースに向けて保護ダイオードが入っていて、ゲート電圧がソース電圧よりも高いとソースに逃がしてしまいます。だから、VCC1が1.0VであるようなICを検査しようとした場合、HC595の出力からVCC1へ流れていってVCC1の電圧が上昇することになります。

結局、この回路はボツになりました。