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？

凌一五八

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？

凌一五八

可以从TOP布局、工艺选择、ESD水平等方面提出各位的想法

李幕白

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）

u12u34

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。

凌一五八

   

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。

u12u34

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。

凌一五八

   

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。。。

凌一五八

   

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

PN_Allen

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