李文嘉+贾晨+付秀兰+庞遵林

摘要：ESD是集成电路设计中最重要的可靠性问题之一。显示驱动芯片是一款复杂的SoC芯片，具有多电源电压、数模混合、面积大等特点，因此ESD设计具有很大的难度。该文根据芯片的特点，分析了ESD设计难点，在基本ESD电路的基础上，以电源钳位电路和轨到轨电路组成的电源ESD保护网络为介绍重点，给出了全芯片ESD保护设计方案。

关键词：静电放电；全芯片ESD设计；多电源电压；SoC

中图分类号：TN432 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）04-0221-03

The ESD Protection Design for Multi-power SoC Chip

LI Wen-jia， JIA Chen， FU Xiu-lan， PANG Zun-lin

（No. 38th Research Institute， China Electronic Technology Group Corporation， Hefei 230031， China）

Abstract：Electrostatic discharge （ESD） is one of the most important reliability issues in the integrated circuit industry. Display driver chip is a complicated SoC chip， it has some special features such as multi-power， mixed-signals and large chip size， etc.. So its ESD design is very difficult. According to the characteristic of the chip， analyses for the ESD design difficulties are proposed in this paper. Based on the basic ESD circuits， the power ESD protection network composed of power clamp circuits and rail to rail circuits is introduced， and the whole-chip ESD protection design scheme is proposed.

Key words：ESD； whole-chip ESD design； multi-power； SoC

1 概述

静电放电（ESD）是集成电路领域面临的一个严重的可靠性问题，由它引起的芯片失效占比达到35%以上[1]。随着CMOS工艺的发展，元器件的尺寸持续缩小，芯片的复杂度及规模呈指数级增长，ESD保护设计受到了更大的挑战。对于一个多电源电压、数模混合的复杂SoC芯片来说，除了按常规ESD设计，在输入、输出PAD以及电源、地PAD附近放置ESD防护结构，更应该从全芯片的角度来考虑ESD保护结构，从而保证芯片内部电路不出现问题。

本文介绍了一个AMOLED显示驱动芯片的全芯片ESD设计。这是一个规模大、电源系统复杂、数模混合的SoC系统。该芯片是基于UMC 0.162um 高压工艺制造的，这是一种复杂的七阱工艺。由于显示驱动芯片多电源、混合电压、芯片面积大的特性，给芯片ESD设计带来很高的设计难度。

2 芯片概况及ESD设计难点

2.1 芯片介绍

本文介绍的芯片是一款AMOLED显示驱动芯片，采用UMC 0.162um 1P5M高压工艺，器件大致分为三类：低压（LV）、中压（MV）和高压（HV）。芯片支持的显示分辨率为480X800，为长条形形状，芯片长度约24mm。……