用于芯片间通信接口的分布式静电放电保护制造技术

使经导电垫所接收的静电放电通过多抽头电感器，所述多抽头电感器具有将所述导电垫连接到信号处理电路的信号路径，所述多抽头电感器具有位于从所述导电垫到所述信号处理电路的信号路径的各个位置的一系列抽头；通过所述一系列抽头将所述静电放电分配为多个电流，其中所述多个电流的幅度由连接到所述一系列抽头中的各个抽头的电流分配电阻器控制；以及使用连接到所述多个电流分配电阻器的多个静电放电(ESD)电路消散所述多个电流。

Distributed ESD protection for communication interface between chips

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于芯片间通信接口的分布式静电放电保护相关申请的交叉引用本申请要求申请号为15/709,318，申请日为2017年9月19日，专利技术人为KiarashGharibdoust，ArminTajalli和ChristophWalter，名称为“用于芯片间通信接口的分布式静电放电保护”的美国专利申请的优先权，并通过引用将其内容整体并入本文，以供所有目的之用。
本专利技术总体涉及通信系统电路，尤其涉及对外部集成电路信号连接的保护，以使其免受静电放电(ESD)的影响。
技术介绍
长期以来，人们一直认为集成电路元件很容易因高压能量释放到外部连接中而被损坏或破坏，例如在制造过程中的手动操作或机器插入。众所周知的静电放电模型，例如人体放电模型(HBM)，组件充电模式(CDM)和机器放电模型(MM)，提供了与此类故障事件相关的电压，峰值持续时间和放电能量的代表性示例。现有技术的静电放电(ESD)保护电路依靠串联电阻器或电感器来限制故障电流，以及依靠钳位二极管来限制故障电压，以引入明显的频率相关信号衰减。遗憾的是，同样这些元件极大地降低了非故障信号通道的频率响应，从而影响了高性能通信。
技术实现思路
本文中描述的实施例以通过将限流电感划分成多个部分并且在多个部分上布置电压钳位组件以在可用的ESD保护网络上均匀地分配故障电流来减轻这些有害特性。描述了方法和系统使经导电垫所接收的静电放电通过多抽头电感器，所述多抽头电感器具有将所述导电垫连接到信号处理电路的信号路径，所述多抽头电感器具有位于从所述导电垫到所述信号处理电路的信号路径的各个位置的一系列抽头；通过所述一系列抽头将所述静电放电分配为多个电流，其中所述多个电流的幅度由连接到所述一系列抽头中的各个抽头的电流分配电阻器控制；以及使用连接到所述多个电流分配电阻器的多个静电放电电路消散所述多个电流。本
技术实现思路
部分旨在以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的详细描述中作进一步介绍。本
技术实现思路
部分并非用于确定所要求保护的主题的关键或必要特征，也并非用于帮助确定所要求保护的主题的范围。通过阅读详细说明和所包括的附图，本实施例的其他目的和/或优点对于本领域的普通技术人员将是容易理解的。附图说明图1为分布式静电放电保护电路的一个实施例的示意图。图2示出了图1所示的元件的堆叠布置。图3示出了如图1中的实施例的两个物理布局图。图4为根据一些实施例的用于分布式ESD保护的方法的框图。图5A和5B是根据一些实施例的用于多线总线的S参数仿真结果。具体实施方式集成电路装置与外部世界之间的物理和电气接口代表电路设计者的受控世界与现实世界的不受约束的可变性之间的分界。尽管内部电路可以在皮安和毫伏的电平下运行，但是由静电放电引起的静电瞬变可能会诱发数百伏的放电脉冲至其外部连接。因此，通过静电放电(ESD)保护电路来对外部连接进行保护。众所周知的静电放电模型，例如人体放电模型(HBM)，组件充电模式(CDM)和机器放电模型(MM)，提供了与此类瞬态故障事件相关的电压，峰值持续时间和放电能量的代表性示例。此类模型中的能量源通常代表充电至400-1000伏的100微微法拉电容。诸如[Ito]，[Linten]，[Navid]中描述的已知技术的静电放电(ESD)保护电路依靠串联电阻器或电感器来限制产生的放电电流，以及依靠钳位二极管或晶闸管来限制故障电压。遗憾的是，同样的这些元件也会显着降低非故障信号通道的频率响应，从而影响高性能通信。尤其是，足够大的可以处理故障电流的钳位二极管的结电容和体电容会与限流串联电感发生谐振，因此所导致的与频率有关的端接异常会严重影响通信信号的完整性。本文实施例用于提供分布式ESD(DESD)电路以将ESD事件分布为通过电感器的多个抽头的多个电流。此外，描述了利用接触垫(或“凸块”)下方的晶片区域来放置电感器以减少用于DESD电路的晶片区域的实施例。通过将单个较大的ESD二极管电容分成几个较小的ESD二极管电容，分布式匹配网络可提供增加的带宽。在这样的实施例中，每个ESD的较小的电容被某些频率处的相应电感所抵消，该电感被设计为在所关注的频带内。这样的实施例在匹配网络中产生多个谐振频率，因此，改善了系统的S参数“S11”。向量信令码如[ShokrollahiI]中所述，向量信令码使得能够在通信介质上进行有效的数据通信，该通信介质可以由多个基本并行的线路组成。对于正交差分向量信令(ODVS)码，可以在N个有线信道上传输多达N-1个二进制数据位。以[ShokrollahiI]中的Glasswing代码为例，可以利用四个不同值的字母表将N-1＝5个二进制比特编码成N＝6的符号码字。有效编码和解码Glasswing代码的能力有助于高速操作。作为一个示例，[ShokrollahiI]描述了Glasswing码的一个实施例，它以每秒25个Giga码字(25GHz)(即40皮秒的单位时间间隔)运行。在这些显著的信号速率下，在不显著影响这些连接上的通信完整性的情况下，不能使用用于外部集成电路连接的常规静电放电(ESD)保护方法。本专利技术的后续示例将使用Glasswing代码及其六线路总线的实施例来进行描述，而并不意味着限制。图5A和5B示出了上述Glasswing代码的S参数的仿真结果。如图所示，每个仿真包括六个波形，每个波形对应于在多线路总线上的六条线路中的一条上执行的仿真。两种仿真都包括接近12.5GHz的谐振频率，该频率对应于上述25GHz数据速率的奈奎斯特频率，并且接近零值。组合式端接和ESD电路为了最小化时偏和符号间干扰，理想情况下，每个向量信令码信道应使用与传输介质匹配的阻抗进行端接。信号完整性分析表明了使用分裂T(split-T)端接电感(即同时具有串联通过元件和并联或分流端接元件的电感)的可取性，并且本专利技术所述的方法可减轻ESD的钳位二极管的寄生电容的影响。众所周知，在静态放电脉冲期间，如由普通ESD模型产生的瞬态信号会向外部集成电路连接中注入大量峰值电流。因此，对于一定范围的脉冲波形，串联电感器或线圈的限流影响可以由线圈材料的感抗和欧姆电阻来表示。为了避免歧义，下面的描述将使用术语“有效阻抗”来描述所导致的故障脉冲电流限制因数，而“电阻”来描述简单的电阻限制，但应理解的是，在一些实施例中(例如具有缓慢上升或持续时间长的故障脉冲波形)有效阻抗将主要从电路的欧姆电阻中获得，而在其他实施例中(例如具有快速上升或短持续时间的故障脉冲波形)，有效阻抗可通过电路的感应磁阻的影响而被增加。图1是用于网络接口实施例的一条线路的匹配网络100的示意图。键合导电垫110提供到集成电路的外部连接。在一些实施例中，可选地为凸块，硅通孔(TSV)或其他等效的外部连接。所示的信号输出135连接到数字接收机的第一有源处理级，在这里被表示为连续时间线性均衡器或CTLE，而并非进行限制。如图1所示，用于传输线匹配的多抽头电感器(可能是T形线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，其特征在于，包括：/n连接至多线路总线中的线路的导电垫；/n连接至所述导电垫和信号处理电路的多抽头电感器，所述多抽头电感器具有一系列抽头，所述一系列抽头位于从所述导电垫到所述信号处理电路的信号路径的各个位置，所述多抽头电感器用于通过所述一系列抽头将静电放电分配为多个电流；/n多个电流分配电阻器，每个电流分配电阻器连接到所述多抽头电感器的所述一系列抽头中的相应抽头，所述多个电流分配电阻器用于控制所述多个电流的幅度；以及/n多个静电放电电路，每个静电放电电路连接到相应的电流分配电阻器，所述多个静电放电电路用于耗散所述多个电流。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170919 US 15/709,3181.一种装置，其特征在于，包括：
连接至多线路总线中的线路的导电垫；
连接至所述导电垫和信号处理电路的多抽头电感器，所述多抽头电感器具有一系列抽头，所述一系列抽头位于从所述导电垫到所述信号处理电路的信号路径的各个位置，所述多抽头电感器用于通过所述一系列抽头将静电放电分配为多个电流；
多个电流分配电阻器，每个电流分配电阻器连接到所述多抽头电感器的所述一系列抽头中的相应抽头，所述多个电流分配电阻器用于控制所述多个电流的幅度；以及
多个静电放电电路，每个静电放电电路连接到相应的电流分配电阻器，所述多个静电放电电路用于耗散所述多个电流。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个电流分配电阻器中的每个电流分配电阻器具有与相应抽头的位置相关的阻抗值。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，第一电流分配电阻器的阻抗值大于第二电流分配电阻器的阻抗值。


4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一电流分配电阻器连接至更靠近所述导电垫的位置处的抽头。


5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个电流分配电阻器中的每一个的阻抗值至少部分与所述一系列抽头中的抽头间的所述多抽头电感器的部分的有效阻抗相关。


6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多抽头电感器和所述导电垫位于各自的金属化层上，所述多抽头电感器的金属化层在所述导电垫的金属化层下方。


7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多抽头电感器是T形线圈电感器。


8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述T形线圈电感器是多层T形线圈电感器。


9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，一个或多个静电放电保护电路通过通孔连接到所述多抽头电感器的抽头。


10.根据权利要求1所述的装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯拉什·加里杜，阿明·塔亚丽，克里斯托夫·沃尔特，
申请(专利权)人：康杜实验室公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH