基于CMOS工艺的芯片ESD设计

随着射频电路工作频率不断升高,ESD已经成为影响电路可靠性和射频电路性能的重要因素。针对高速射频电路,设计了高速I/O口ESD防护电路和电源到地的箝位电路,并采用斜边叉指型二极管进行版图和性能优化。采用Jazz 0.18μm SiGe BiCMOS工艺对ESD防护电路进行设计和流片。经过测试得出,ESD保护电压最高可达到3000V。更改二极管叉指数取得更高的ESD防护级别,改进后保护电压最高可达到4500V。文中阐述了ESD防护架构的基本原则,并给出了一种采用CMOS工艺设计应用于IC卡晶片上的防护工作电路。探讨了几个关键设计参数及其对ESD保护电路特性的影响,并做出了物理上的说明。     

一种高速低噪声时钟扇出器的设计

面向多通道超高速数据采集设备对高性能分配器的需求,提出了一种低抖动、低延迟、高稳定性的射频时钟扇出器结构。两组输入时钟端口可供选择,内部采用无运放结构的带隙基准电路,提供精确偏置电压,最高支持10路LVPECL电平输出。端口采用优化的斜边叉指型二极管ESD保护结构,提升电路的ESD保护性能。该时钟扇出器电路基于180nm SiGe工艺设计流片。经测试,3.3V电源电压条件下,最高工作频率5GHz;在122.08MHz载频下,测得附加相位噪声为-128.09dBc/Hz@10Hz、-160.75dBc/Hz@1MHz,从10kHz到20MHz积分,附加抖动为21fs RMS;常温25℃下测得,最大输出通道间偏斜为30ps,传输延迟80ps;ESD保护电压为4500V。     

射频电路ESD防护优化设计

在0.18μm SiGe BiCMOS工艺下,设计了三种射频端口的ESD防护电路.在不影响ESD防护能力的前提下,通过串联多级二极管,可以显著提高射频电路的线性度.通过在二极管通路中串联LC谐振网络和大电感,在显著降低射频端口 ESD防护电路插入损耗的同时还提高了射频电路的线性度.仿真结果表明,两级串联二极管结构可以将...     

基于二极管技术优化射频集成电路的ESD

在CMOS集成电路设计中,工艺尺寸不断减小、栅氧厚度不断变薄,对ESD提出更高的要求。尤其在射频集成电路中,ESD的寄生电容对射频性能将产生不可忽略的影响。基于二极管正向偏置对ESD电流的泄放能力,通过引入电感和电容对ESD脉冲的精确模拟,通过设计有效的有源RC电源钳位电路,考虑到版图电阻电容寄生对ESD的射频性能的影响,提出3种版图设计,对各种版图进行了仿真,分析ESD和射频性能,提出了最优的版图,满足射频集成电路应用的ESD保护电路。     

2.4GHz低噪声放大器的全芯片ESD保护设计

设计并流片验证了一种0.18μmRFCMOS工艺的2.4GHz低噪声放大器的全芯片静电放电(ESD)保护方案。对于射频(RF)I/O口的ESD防护,主要对比了二极管、可控硅(SCR)以及不同版图的互补型SCR,经流片与测试,发现岛屿状互补型SCR对I/O端口具有很好的ESD防护综合性能。对于电源口的ESD防护,主要研究了不同触发方式的ESD保护结构,结果表明,RCMOS触发SCR结构(RCMOS-SCR)具有良好的ESD鲁棒性和开启速度。基于上述结构的全芯片ESD保护设计,RF I/O口采用岛屿状布局的互补SCR结构的ESD防护设计,该ESD防护电路引入0.16dB的噪声系数和176fF的寄生电容,在人体模型(HBM)下防护能力可达6kV;电源口采用了RCMOS-SCR,实现了5kV HBM的ESD保护能力,该设计方案已经在有关企业得到应用。     

基于RC触发NMOS器件的ESD电路设计

研究了基于电阻(R)电容(C)触发n型金属氧化物半导体(NMOS)器件的静电放电(ESD)电路参数与结构的设计,讨论了电阻电容触发结构对ESD性能的提升作用,研究了不同RC值对ESD性能的影响以及反相器结构带来的ESD性能差异,并讨论了在特定应用中沟道放电器件的优势。通过一系列ESD测试电路的测试和分析,发现电阻电容触发结构可以明显提高ESD电路的保护能力,其中RC值10 ns设计的栅耦合NMOS(GCNMOS)电路具有最高的单位面积ESD保护能力,达到0.62 mA/μm2。另外对于要求触发电压特别低的应用场合,RC值1μs设计的GCNMOS电路将是最好的选择,ESD能力可以达到0.47 mA/μm2,而触发电压只有3 V。     

CMOS/SOI 64-kB SRAM抗ESD实验

设计了一种SOI栅控二极管结构的ESD保护电路，并将其应用到64 kB SRAM电路上，进行了管脚摸底实验和电路的整体抗静电实验。通过实验，研完了ESD保护电路各项参数对ESD性能的影响。实验结果表明，这种结构的ESD保护电路的抗ESD能力达到了设计要求。     

利用键合线提高ESD保护电路射频性能的研究

提出了一种利用键合线提高ESD保护电路射频性能的新型片外ESD保护电路结构。该新型结构在不降低ESD保护电路抗静电能力前提下,提高了ESD保护电路射频性能。针对一款达林顿结构ESD保护电路,制作了现有ESD保护电路结构和新型ESD保护电路结构的测试板级电路,测试结果表明:两种ESD保护电路结构的抗静电能力均达到20 kV,现有ESD保护电路结构在0～4.3 GHz频段内衰减系数均小于1 dB,反射损耗系数均小于-10 dB,最高工作频率为4.3 GHz;新型ESD保护电路结构在0～5.6 GHz频段内衰减系数均小于1 dB,反射损耗系数均小于-10 dB,最高工作频率为5.6 GHz。     

ESD3V3S1．B：TVS二极管

英飞凌科技推出一系列可用于改善静电防护性能的TVS（瞬态电压抑制）二极管。静电放电（ESD）可能对敏感的消费电子系统造成损害。新±3．3V双向二极管系列拥有行业领先的箝位电压和静电吸收率,可以防止电尖峰脉冲对系统的音频输入端口或触屏接口电路等部位造成冲击。     

英飞凌发布面向低电压应用的最新防静电二极管

2012年7月16日,英飞凌科技发布了一系列可用于改善静电防护性能的瞬态电压抑制(TVS)二极管。静电放电(ESD)可能对敏感的消费电子系统造成损害。全新±3.3 V双向二极管系列拥有行业领先的箝位电压和静电吸收率,可以防止电尖峰脉冲对系统的音频输入端口或触屏接口电路等部位造成冲