芯片工作电压问题

cjjiang

以smic18的工艺为例，除开特定的高压需求，想问下为什么芯片mos工作电压恰好是3.3V，低压的mos是1.8V？是因为制程吗？求大神详解～

ljh065216

.3V供电电压是在90年代之后被定为标准，并开始使用的。在那之前，都是5V。了解3.3V的来源必须先搞清楚如何从5到3.3的，以及5V的由来。  5V是因为在早期的数字电路中，最常使用逻辑门电路TTL来实现很多电路功能，而让晶体管在饱和区和截止区之间转换的工作电压是5V，所以5V被定义为TTL的逻辑电平标准，90年代之前，为了保持电平兼容，当然也是因为那个时候半导体工艺还是比较落后，主要的逻辑电源和接口电压一直都是5V电平标准，那个时候的单片机也匹配了5V的逻辑电平标准，比如我们熟悉的51单片机就是5V。5V虽然抗噪声性能强，但电压比较高，功耗大。90年代之后，随着半导体工艺演进，芯片上的晶体管数量呈指数级增长，为了降低芯片的整体功耗，就需要一个更低的电压标准。半导体的工艺也演进到0.6um、0.5um和0.35um了。在半导体生产工艺中发现，工艺越高，mos的栅极氧化层厚度就会减小，比如在0.35um的时候，栅极氧化层厚度减到了7nm左右，能承受的最大源漏电压大概是4V。按照这个电压减去10%安全裕量是3.6V。又因为板级电路的供电网络一般是保证+-10%的裕量，也就是3.3v了。最早使用3.3V工作电压的CPU是Intel的Pentium P54C。