ESD保护器件尺寸

Frappuccino · 发表于 2023-7-19 12:53:29

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本人复现一个GPIO电路中，遇到以下问题1、推挽输出结构，在pmos和nmos之间都接入poly电阻对两个mos管进行保护，但是这两个电阻的尺寸怎么考虑呢？如图1所示。2、在两个PAD直接接入二级ESD保护，那么RC、电阻、SCR、二极管、GGNMOS等该怎么选择尺寸。如图2所示。3、反相器中接入电阻进行限流，请问电阻怎么选择大小。如图3所示。

图1

图2

图3

fei_SH · 发表于 2023-7-19 17:05:46

ESD文档问fab要，一般在设计文档里或者单独提供。ESD window根据使用的内部器件的SOA和ESD器件的TLP曲线来确定。ESD level是你的设计目标啊，HBM 2KV？ 4KV？8KV？

李幕白 · 发表于 2023-7-21 10:38:26

是的，楼上说的好，在做ESD设计时，应该先确定好设计窗口。在选择器件类型时，应该根据你的电路的特征去合理选择一个适当的器件，其实大部分都是ggnmos跟gvpmos。根据经验，GGNMOS的鲁棒性一般在8ma/um---15ma/um之间，根据工艺不同，节点不同可能有所区别。其他的防护器件基本都有缺点，正向二极管的触发电压太低，反向二极管的鲁棒性太差，SCR触发电压过高而维持电压过低，RCNMOS寄生效应过大。当然也可以针对这些防护器件的缺点去改善并应用到设计中，例如设计一款新型的SCR结构，利用栅控二极管辅助触发的GDTHHVSCR结构，具有LVTSCR低触发电压优点的同时具有HHVSCR高维持电压的优点，如此就具有强ESD鲁棒性。但是在设计ESD的同时应该注重成本，如果core没涉及的mask，因为ESD而增加一层两层等的价值考虑也是应当纳入设计前的架构思考范围中

沐风彡 · 发表于 2023-7-21 11:31:04

李幕白发表于 2023-7-21 10:38
是的，楼上说的好，在做ESD设计时，应该先确定好设计窗口。在选择器件类型时，应该根据你的电路的特征去合 ...

说的很全面啊

李幕白 · 发表于 2023-7-21 13:04:23

沐风彡发表于 2023-7-21 11:31
说的很全面啊

谢谢，这是从浙大董树荣教授ESD组的硕士论文当中摘抄出来的，作者写的很全面，想要了解更多的内容可以知网搜索《车用集成电路芯片ESD防护设计研究》邓非凡

fei_SH · 发表于 2023-7-21 17:16:42

李幕白发表于 2023-7-21 13:04
谢谢，这是从浙大董树荣教授ESD组的硕士论文当中摘抄出来的，作者写的很全面，想要了解更多的内容可以知 ...

有没有电子版分享一下

李幕白 · 发表于 2023-7-24 09:30:09

fei_SH 发表于 2023-7-21 17:16
有没有电子版分享一下

就知网搜索就搜索的到了，免费的可以找某宝买个

Frappuccino · 发表于 2023-7-27 10:35:55

李幕白发表于 2023-7-21 10:38
是的，楼上说的好，在做ESD设计时，应该先确定好设计窗口。在选择器件类型时，应该根据你的电路的特征去合 ...

小白弱弱的问一下，什么是设计窗口？用cadence没法仿真测试是吧，需要怎么仿真才能确定下来呢

李幕白 · 发表于 2023-7-27 11:28:12

Frappuccino 发表于 2023-7-27 10:35
小白弱弱的问一下，什么是设计窗口？用cadence没法仿真测试是吧，需要怎么仿真才能确定下来呢
...

你好，设计窗口就是：ESD防护的范围，大于VDD小于栅氧击穿电压源漏击穿电压。并且该范围需要预留10-15%的余量，基于不同的工艺及工作电压范围，ESD防护的范围也不同，特别是在考虑栅氧击穿电压源漏击穿电压时需要获得MOS结构的参数，但不能仅参考该参数，因为该参数是给出直流下的参数。
仿真测试是电路设计工程师的工作内容，这里不敢乱说，可以去请教电路工程师。

Frappuccino · 发表于 2023-7-27 20:04:40

李幕白发表于 2023-7-27 11:28
你好，设计窗口就是：ESD防护的范围，大于VDD小于栅氧击穿电压源漏击穿电压。并且该范围需要预留10-15% ...

谢谢哈

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