芯片输入输出结构.pptx

二、压焊块的尺寸及布局大小：压焊丝能够连接的最小尺寸100m100m150m150m间距：压焊机能够工作的最小间距150m200m第1页/共30页第2页/共30页第3页/共30页电源和地线的布局第4页/共30页第二节输入单元一、输入单元的作用对内部电路的保护内外信号电平的转换提高输入信号的驱动能力二、输入保护电路三、输入缓冲电路第5页/共30页第6页/共30页二、输入保护电路静电对MOSFET的影响ESD（electrostaticdischarge)ESD是引起芯片在制备和使用中失效的主要原因之一。外界干扰和静电感应可以引起很高的电压，使MOSFET栅击穿。MOSFET绝缘栅晶体管对于一定的栅介质，其击穿电场一定，通常在5106107V/cm,栅上积累的少量电荷，将引起栅击穿。思考题：如果MOS结构中氧化层的厚度为Tox，氧化层所承受的最大电场强度为EM，估算该MOS结构能感应出的最大电荷密度Qmax和所能够承受的最大的偏压Vmax。第7页/共30页保护方法：为栅上感应的电荷提供放电通路。输入保护电路I要求二极管的击穿电压小于MOSFET栅的最大耐压。外界高压二极管先击穿流过的大电流在电阻上产生压降MOSFET栅上的电压降低第8页/共30页输入保护电路II通过两个二极管对输入信号钳位使输入端信号钳制在感应电荷产生的电压超出此范围同样被钳位电阻典型值为几百欧姆第9页/共30页第10页/共30页三、输入缓冲电路提高输入信号的驱动能力、内外信号电平的转换输入缓冲电路I一级或两级反相器TLL电路到CMOS电路的电平位移若MOSFET的Vth1.0V,设计该反相器的尺寸第11页/共30页输入单元的版图nMOS栅接地形成二极管pMOS栅接地形成二极管第12页/共30页输入缓冲电路II输入信号不反相，减小输入缓冲反相器的尺寸，提高电平转换的能力和可靠性第13页/共30页输入缓冲电路III施密特触发器Schmitttrigger提高输入噪声容限第14页/共30页第三节输出单元一、输出单元的作用提供一定的负载能力，减少内部逻辑电路的负荷承担一定的逻辑功能，有一些可控性，一般有同相和反相输出。通常输出单元需要驱动压焊点、封装引线、及到PCB版的寄生电容，总共为几十几百pF。二、输出驱动电路三、三态输出电路第15页/共30页二、输出驱动电路要求缓冲器有足够大的驱动能力；同时缓冲器总延迟时间最小。第16页/共30页输出驱动电路I利用大尺寸反相器提高驱动能力第17页/共30页大尺寸NMOSFET版图第18页/共30页输出驱动电路II反相器链，又称超级驱动器，superbuffer设计关键：驱动负载CL需要多少级才能使延迟最小？每级反相器的尺寸如何确定？第19页/共30页三、三态输出电路输出单元除了可以输出“1”和“0”的逻辑电平外，还可实现高阻输出。单元具有三种输出状态。高阻状态输出端既没有电流流出，又没有电流流入。第20页/共30页CK1，ZDCK0，Z为高阻态第21页/共30页同相三态输出单元的版图第22页/共30页第四节双向单元第23页/共30页第24页/共30页设计题1，时钟驱动器CLKPAD1500Cu500Cu1200Cu750CuCubuffer0buffer1buffer2buffer3buffer4CLK1CLK2CLK3CLK4设计上图的时钟驱动器buffer0buffer4的级数和尺寸以满足要求：1、CLK1CLK4之间为同相信号（偶数级反相器）2、CLK1CLK4的上升、下降时间满足trise和tfall1.5ns3、CLK1CLK4之间的歪斜小于50ps并画出buffer2的版图。说明：电源电压为2.5V片外输入时钟CLK的上升和下降时间均为0.5ns。Cu为buffer0的第一级反相器的输入电容，Cu等于标准反相器的输入电容。设标准反相器的延迟为40ps。第25页/共30页P阱CMOS工艺版图设计规则图形设计规则及内容规则（m）原因阱区阱的最小宽度9保证光刻精度和器件尺寸阱间的最小距离20防止不同电位阱间干扰有源区最小宽度6保证器件尺寸减小窄沟效应最小间距6减小寄生效应阱内n+有源区与阱最小间距9保证光刻精度和场区尺寸阱内p+有源区与阱最小间距6保证形成良好的阱接触阱外n+有源区与阱最小间距6保证阱和衬底间PN结的特性阱外p+有源区与阱最小间距9抑制latch-up第26页/共30页多晶硅最小线宽3保证器件特性、和多晶硅电导最小间距3防止多晶硅联条硅栅在有源区外的最小露头4保证形成完整的MOSFET硅栅与有源区最小内间距4保证电流在硅栅内的均匀流动多晶硅与有源区最小外间距2保证沟道区尺寸，防短路注入对有源区最小覆盖3保证源漏区能完整地注入对外部有源区最小间距6防止p+区、n+区互相影响注入区最小宽度6保证足够的接触区注入区最小间距3防止互相影响第27页/共30页引线孔引线孔最小面积33保证孔的形成和良好接触孔间最小间距3保证良好接触孔距硅栅的最小间距3防止源漏与栅短路有源区/多晶硅对孔的最小覆盖2防止漏电和短路多晶硅接触孔与有源区的最小间距3防止漏电和短路第28页/共30页金属金属引线的最小线宽3保证金属线的形成和良好导电引 线 最 小 间 距（线 宽10m）（线宽10m）36防止金属联条对引线孔的最小覆盖2保证接触和防止断路压焊点面积1102可靠接触压焊点间距90可靠接触钝化金属对钝化孔的最小覆盖6可靠接触第29页/共30页感谢您的观看！第30页/共30页