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[讨论] 对于一款芯片,ESD该从哪开始入手设计?或者怎么统筹ESD设计?

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发表于 2023-8-7 16:11:29 | 显示全部楼层 |阅读模式

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比如一个新项目开始了,需要设计INPUT、OUTPUT、PC等电路,该怎么开始?需要注意的事项有哪些?
 楼主| 发表于 2023-8-7 16:13:09 | 显示全部楼层
可以从TOP布局、工艺选择、ESD水平等方面提出各位的想法
发表于 2023-8-7 17:15:16 | 显示全部楼层
这个芯片的完全新的吗? 如果是改良旧芯片或者抄别人的话,那么就是沿用别人的设计。完全新的的情况下你得看架构,架构上面写定的VDD是你的ESD设计窗口的参考下限的标准初始值,下限一般是VDD的值的1.1-1.15倍。上限值应该参考GATE击穿电压以及DS击穿电压,二者中的下限下探1.1-1.15倍。期间所形成的窗口即为ESD的设计窗口。订好了窗口还要看ESD防护设计的性能要求,针对鲁棒性,有效性,速度,透明度去构建你的ESD防护结构设计。设计完开始研究防护器件,选定好器件开始研究工艺的ESD文档。其实很多工艺厂都了标准的I/O,已经包括了PAD上面ESD结构以及驱动等电路。针对Core电路的ESD一般是做二级ESD防护电路。(瞎说瞎说有错误恳请指正)
发表于 2023-8-7 17:46:19 | 显示全部楼层
这是个比较复杂的工程 我以后会在我的公众号:番茄ESD小栈里讲的,这里就大概提一下:
首先确定工艺 不同的工艺线宽与工艺厂对ESD设计的支持程度不同。
然后确认芯片的技术指标,IO的电压电流范围,对噪声的容忍程度,VCC,VSS的电位,是否存在多电压域,是否存在数字模拟多模块设计等情况 。
其次确定端口器件的工作电压与器件耐受电压,也就是确定Design Window,如果是跨电压域和多模块设计,不同端口的Design Window是不同的。
随后需要制定ESD指标,HBM和CDM的防护等级,这两者设计上的侧重不同,有时需要做取舍。
再者根据Design Window和芯片技术指标选择ESD全片防护策略与端口防护器件。常见器件有GGNMOS,Diode,Bipolar,SCR,GCNMOS,GDPMOS等。如果fab厂提供的器件不能支持设计就需要定制化设计器件,这个又有另外的流程。
然后确定ESD Rail ,制定ESD泄放通路,这里的通路要保证足够低的回路电阻,另外要确保能覆盖全片。
其次设计高低电压域与多模块间的ESD设计,尤其是几十V与几V间的ESD通路,格外需要注意。
之后对于特殊的IO进行特殊设计,有些IO会有特殊要求,不能采用通用设计。
电路设计完成后就需要与版图进行沟通,ESD的版图与正常版图有所区别,需要保证足够低的寄生电阻。且要保证不发生Latch up。ESD设计前期需要和电路设计人员沟通,后续需要和后端和版图沟通。
 楼主| 发表于 2023-8-7 17:48:10 | 显示全部楼层


李幕白 发表于 2023-8-7 17:15
这个芯片的完全新的吗? 如果是改良旧芯片或者抄别人的话,那么就是沿用别人的设计。完全新的的情况下你得 ...


感谢回答,,对于窗口的设计,这边也差不多设计思路。
目前项目,工艺厂并未提供IO相关标准,器件的尺寸大都靠以往的MPW或者设计经验来设定,也未对其做半导体器件的相关仿真模拟。

对此就会有很多疑问,针对不同的电路或者电源域都会有不同的设计考虑,导致现在看的一头雾水。
发表于 2023-8-7 17:49:22 | 显示全部楼层
射频,SIP,SOC这三类的ESD设计难度又会提升一个等级,需要考虑的更多。
 楼主| 发表于 2023-8-7 17:53:34 | 显示全部楼层


u12u34 发表于 2023-8-7 17:46
这是个比较复杂的工程 我以后会在我的公众号:番茄ESD小栈里讲的,这里就大概提一下:
首先确定工艺 不同的 ...


感谢感谢,,番茄小站关注很久了,针对不同器件的工作原理那部分对于初学者很受用,希望可以坚持做下去,持续更新。

我目前的困惑也是在于对整个芯片ESD设计的全盘考虑不知道如何下手,目前项目是和SMIC合作,但不提供IO标准手册资料,导致设计方面一头雾水,器件尺寸设计全靠MPW或以往经验。好难。。。
 楼主| 发表于 2023-8-7 17:56:03 | 显示全部楼层


u12u34 发表于 2023-8-7 17:46
这是个比较复杂的工程 我以后会在我的公众号:番茄ESD小栈里讲的,这里就大概提一下:
首先确定工艺 不同的 ...


我们这儿电路设计和版图设计是自设自画,工作量确实大点
发表于 2023-8-16 09:52:02 | 显示全部楼层
向各位大佬学习
发表于 2024-5-8 15:52:35 | 显示全部楼层
学习学习
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