[发明专利]多电压输入缓冲器及其相关方法

说明书

本发明提供了多电压输入缓冲器及其相关方法，其中一种器件包括：第一电平转换器、开关和控制电路。第一电平转换器电连接至焊盘。开关具有与第一电平转换器的输入端电连接的输入端和与第一电平转换器输出端电连接的输出端。控制电路电连接至开关的控制端。

技术领域

本发明总的来说涉及半导体领域，更具体地，涉及多电压输入缓冲器及其相关方法。

背景技术

由于各种电子部件（例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等）的集成度的提高，半导体产业已经历了快速的发展。在大多数情况下，这种集成度的提高源自半导体工艺节点的缩小（例如，将半导体工艺节点向着亚20nm节点缩小）。与尺寸的减小所对应的是每个相继缩小的节点的工作电压的降低。

集成电路通过输入/输出（I/O）电路与其他集成电路交互。然而，并非所有的集成电路均使用相同的电压条件。在现代化的工艺中，例如，集成电路通常在1.8伏、2.5伏和3.3伏中的任一电压下工作。因此，1.8伏的集成电路可以提高其输出电压以与2.5伏或3.3伏的集成电路交互，并且3.3 伏的集成电路可以降低其电压输出以与2.5伏或1.8伏的集成电路交互。

不仅集成电路以不同电压进行操作，而且集成电路内的集成器件也可以在不同电压下工作。因此，1.8伏的集成电路可包括在0.9伏下工作的核心逻辑器件。核心逻辑器件通常速度更快，并且比1.8伏集成电路中的标准器件消耗更少的功率。虽然核心逻辑器件的速度更快并且消耗更少的功率，但是它们也更加脆弱，其对高电压偏置具有较低的承受力。I/O器件通常在诸如3.3伏和1.8伏的更高电压下工作，但是其存在功耗高、速度慢的缺陷。因此，当主要使用用于信号处理的核心逻辑器件的集成电路需要与传统集成电路交互时，或与使用更旧工艺节点（和因此更高的额定工作电压）的集成电路交互时，I/O器件被用作核心逻辑器件和传统集成电路之间的接口。可以理解，需要将核心逻辑器件电压（0.9伏）转换成I/O器件电压（1.8伏）以从核心逻辑器件向I/O器件输出相对更低的电压信号，并且需要另一种转换以将I/O器件电压（1.8伏）的电压信号输出至以较高电压（2.5伏或3.3伏）工作的与其交互的集成电路。此外，使用输入缓冲器以将较高的工作电压降低至较低的工作电压，例如从3.3伏降低至0.9伏。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种器件，包括：第一电平转换器，电连接至焊盘；开关，具有电连接至第一电平转换器的输入端的输入端和电连接至第一电平转换器的输出端的输出端；以及控制电路，电连接至开关的控制端。

优选地，开关是P型金属氧化物半导体（PMOS）晶体管。

优选地，控制电路包括：第二电平转换器，电连接至焊盘；反相器，电连接至第二电平转换器；第三电平转换器，电连接至反相器和开关的控制端；以及第四电平转换器，电连接至第二电平转换器和开关的控制端。

优选地，第二电平转换器包括：第一晶体管，具有电连接至焊盘的第一电极和电连接至反相器的输入端的第二电极；以及第二晶体管，具有电连接至反相器的输入端的第一电极和电连接至第一晶体管的第一电极的控制电极。

优选地，第二电平转换器还包括：电阻器，具有电连接至焊盘的第一端和电连接至第一晶体管的第一电极的第二端。

优选地，第三电平转换器包括：第三晶体管，具有与反相器的输出端电连接的控制电极；第四晶体管，具有与反相器的输出端电连接的控制电极；和第一使能电路，具有电连接至第三晶体管的第一电极的第一端、电连接至第四晶体管的第一电极的第二端和电连接至开关的控制端的第三端。第四电平转换器包括：第五晶体管，具有与第二电平转换器的第一晶体管的第二电极电连接的控制电极；第六晶体管，具有与第二电平转换器的第一晶体管的第二电极电连接的控制电极；和第二使能电路，具有电连接至第五晶体管的第一电极的第一端、电连接至第六晶体管的第一电极的第二端和电连接至开关的控制端的第三端。