[发明专利]具有静电放电保护功能的芯片

说明书

技术领域

本发明有关于集成电路(IC)设计中的静电放电(electrostaticdischarge，ESD)电路，且特别有关于集成电路的静电放电(保护)单元的布置(placement)以及焊盘环(pad ring)分配。

背景技术

在集成电路设计中，需要提供具有静电放电保护功能的保护设备以保护电路结构，而电源分切电路/单元为芯片的输入输出区域中的静电放电设备，用于连接输入输出区域中两个不同输入输出区块/电源域从而提供静电放电保护。因不同设计需要，例如省电(power-down)、多个供电电压、以及噪声隔离(noise isolation)，单一芯片可以具有多个电源域，因此需要的多个电源分切电路可能导致芯片尺寸扩大与成本升高。

请参考图1A；图1A是根据背景技术的具有电源切断功能的电路100的示意图。电路100可以布置在芯片的输入输出区域，且电路100包含多个输入输出区块(例如第一输入输出区块130、第二输入输出区块140、以及第三输入输出区块150)，并且电路100更包含第一电源分切区块110与第二电源分切区块120。这里每一输入输出区块(输入输出区块130、140、以及150)包含多个输入输出单元与对应静电放电钳制电路(图未示)，并且VDD1、VDD2、以及VDD3是分离的电源网络而VSS1、VSS2、以及VSS3是分离的接地网络。第一电源分切区块110切断耦接于第一输入输出区块130与第二输入输出区块140之间的信号，而第二电源分切区块120切断耦接于第二输入输出区块140与第三输入输出区块150之间的信号。每一输入输出区块可以对应于与其它电源域不同的特定电源域，即，每一输入输出区块的电压范围(例如供电电压，接地电压，或供电电压与接地电压之间的电压差)可以与其它区块的电压范围不同。

当静电放电事件发生时，放电电流可以在两个电源域之间流动，举例来说，从电源网络VDD1(对应于第一电源域)到接地网络VSS2(对应于第二电源域)，而第一电源分切区块110作为连接器工作在接地网络VSS1与VSS2之间以提供静电放电路径，从而保护核心电路不被强大的放电电流损害。

然而，若芯片的输入输出区域中具有多个电源域，则需要的电源切断设备可能导致芯片尺寸扩大与成本升高，尤其当芯片为焊盘局限型(pad-limited)芯片时。根据对应的设计主题，芯片可以根据核心/焊盘区域被划分为焊盘局限型芯片与核心局限型(core-limited)芯片。例如，若芯片的整体尺寸主要取决于核心区域尺寸，则此芯片为“核心局限型”芯片；相反，当芯片的尺寸主要取决于输入输出区域时，则此芯片为“焊盘局限型”芯片。在输入输出电路中用于提供不同电源域之间的静电放电路径的多个电源分切单元将成为增加芯片尺寸的不利因素，尤其当焊盘环(输入输出区域)为决定芯片尺寸的关键因素且焊盘局限型芯片之中具有多个电源域时。请参考图1B。图1B是根据背景技术的具有静电放电保护功能的传统电路的示意图，其中电路200描述芯片的一部分，并非整个芯片。如上文所述，传统电源分切单元被安置在焊盘环(芯片的输入输出区域)之上并且每一电源分切单元被夹在两个分别对应于不同电源域的输入输出区块之间。如图1B所示，传统电路200包含核心区域210与输入输出区域220，其中输入输出区域220包含两个输入输出区块(例如第一输入输出区块230与第二输入输出区块240)与第一电源分切单元250，以及第一电源分切单元250夹在第一输入输出区块230与第二输入输出区块240之间。基于实际设计需要，第一电源分切单元250可以具有两个或四个连接到第一输入输出区块230与第二输入输出区块240的连接端。对于具有更多电源域的芯片，电路200可以包含更多输入输出区块、更多电源分切单元，因此将增加芯片的尺寸。

为达到提供具有优秀静电放电功能的小尺寸芯片的目的，要求提供一种新的芯片结构，用于为静电放电保护设备提供位于不同电源域之间的静电放电路径，以保护芯片的输入输出区块与其它电路结构，并同时兼顾芯片尺寸的问题。

发明内容

为解决以上技术问题，特提供以下技术方案：