收藏本站
《天津大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

ColdFire微控制器芯片ESD/EFT保护技术研究

刘丰  
【摘要】:随着深亚微米工艺制造技术、设计技术的日臻成熟,微控制器的功能越来越强大且正朝着低功耗、小体积和高性能等几个方面发展。小体积的芯片和低成本的应用系统势必减少ESD保护器件的使用,这会极大的降低微控制器芯片抗电磁干扰(EMI)能力。电磁兼容性(EMC)是衡量微控制器可靠性的关键指标,已经成为微控制器芯片设计中必须考虑的问题。本论文的研究背景是飞思卡尔强芯(天津)公司EMC实验室研发项目“微控制器芯片可靠性设计及测试”,目前该项目已流片验证,通过了芯片级和系统级测试。 在对32位ColdFire微控制器芯片整体架构详细分析的基础上,本论文主要研究了微控制器芯片可靠性设计中RSD A/D转换器和线性稳压器的原理、鲁棒性设计技巧。详细探讨了芯片级静电放电(ESD)/电气快速瞬变(EFT)保护电路设计、ESD/EFT设计理论及测试和芯片PADRING SPICE验证等关键技术。基于传统的ESD/EFT保护电路失效分析结果,提出了新的电路设计结构和I/O版图优化技术,使整个芯片的ESD/EFT保护网络能有效的抑制ESD与EFT等瞬态干扰信号,研究成果已经应用于飞思卡尔公司微控制器产品。 论文的创新性包括:设计了鲁棒性的RSD A/D转换器和线性稳压器。该A/D转换器可实现差分信号输入和单端信号输入,具有低功耗(20mW)、高分辨率(12bit)、高速(1Ms/s)和面积小(0.42mm2)等优点,而线性稳压器的可靠性能包括输出电压精度高(2%)、纹波电压小(10mV)和静态电流低(100μA)等。 提出了新的ESD/EFT触发电路结构。该电路结构不仅能够处理较慢的瞬态干扰信号(60ns~10μs),而且能够处理快速的瞬态干扰信号(60ns),同时改善了上电ESD性能(8KV),克服了传统ESD触发电路只能处理快速瞬态干扰信号(60ns)与上电ESD性能较弱的缺点(6KV)。 提出了抗瞬态闩锁效应措施与增加NMOS clamp击穿电压的方法。EFT事件产生的较大衬底电流会降低NMOS clamp的击穿电压(最坏可能低于6V)并引起瞬态闩锁效应,通过版图优化设计,减小衬底寄生电阻(1?),避免芯片SoC级和模块级的瞬态闩锁效应发生,且提高了NMOS clamp的击穿电压(8V)。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN432

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 宁慧英;臧晶;;基于深亚微米工艺的ESD保护器件优化设计[J];机械设计与制造;2012年05期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 夏增浪;深亚微米低压CMOS IC的ESD保护方法[J];半导体技术;1999年03期
2 梁志成,傅静波,李富同,江峰,何彬;微机保护装置的电快速瞬变脉冲群抗扰度研究[J];电力系统自动化;2003年11期
3 肖保明,王泽忠,卢斌先,江峰,张梅;微机保护装置对开关瞬态干扰的敏感度研究[J];电力系统自动化;2005年03期
4 冯利民;谌平平;陈玮;钱照明;;提高开关电源抗EFT/B干扰性能的研究[J];电力系统自动化;2006年05期
5 朱文立;国内外电磁兼容发展动态[J];电子质量;2003年07期
6 沙踪;电磁环境与电磁兼容[J];电子质量;2004年02期
7 白同云;;电磁兼容进展(上)[J];电子质量;2006年12期
8 白同云;;电磁兼容进展(下)[J];电子质量;2007年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗俊仪;;视频同轴电缆抗干扰研究[J];安防科技;2007年01期
2 俞文英;;电子设备电磁干扰及电磁兼容设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年03期
3 王翌 ,陈健;PCB设计中的电磁兼容问题[J];安全与电磁兼容;2003年05期
4 赵金奎;航空电源产品电磁兼容性测试的分析与研究[J];安全与电磁兼容;2004年01期
5 苏晓华 ,闻映红;电子设备的接地技术[J];安全与电磁兼容;2004年01期
6 曹永涛 ,陈海清 ,周开基 ,郑生全;电磁兼容专家系统框架研究[J];安全与电磁兼容;2004年01期
7 杨晓红 ,陈峰;EMC测试设备选型[J];安全与电磁兼容;2004年03期
8 陈加清 ,周璧华 ,贺宏兵;雷电的损伤效应[J];安全与电磁兼容;2004年06期
9 姜静;方舱屏蔽门的低频磁屏蔽设计[J];安全与电磁兼容;2005年03期
10 李永红 ,张晓冬 ,孙丽娜;基于GPIB的虚拟仪器电磁环境监测系统[J];安全与电磁兼容;2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 田蔚;李振;;滤波连接器电容器失效模式研究[A];中国电子学会第十六届电子元件学术年会论文集[C];2010年
2 裴锋;赵克刚;;电动汽车动力电池瞬态均衡控制策略研究[A];第十届粤港机电工程技术与应用研讨会暨梁天培教授纪念会文集[C];2008年
3 霍雪娇;石景波;;电缆中开关负载的电磁干扰特性分析[A];全国先进制造技术高层论坛暨第八届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2009年
4 王鹏伟;孙泽昌;刘清河;;燃料电池汽车EHB系统ECU设计与控制算法研究[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
5 杜江;戴海峰;魏学哲;;基于CAN总线的HCS12汽车ECU在线标定系统设计[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
6 付继伟;;电磁脉冲内环境计算方法研究[A];第十届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术年会论文集[C];2009年
7 邓向辉;焦玉斌;;复杂电磁环境中电磁干扰现象的分析与解决方案[A];科技创新与节能减排——吉林省第五届科学技术学术年会论文集(上册)[C];2008年
8 易高流;杨红;;雷击电磁脉冲防护新技术初探[A];闽、浙、赣、皖毗邻地区军队地方气象联防协会学术交流会论文集[C];2005年
9 于洪涛;霍亮生;;轮胎压力监测调整系统[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
10 闫肃;张小飞;李安平;;对印制电路板线间串扰及辐射的研究与仿真[A];2011全国无线及移动通信学术大会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姚栋伟;汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的空燃比控制技术研究[D];浙江大学;2010年
2 王丽君;基于信号处理的氢燃料发动机优化控制[D];解放军信息工程大学;2010年
3 樊宽刚;轿车发动机点火系统电磁辐射研究[D];吉林大学;2011年
4 王瑞宝;汽车线束寄生参数和串扰预测研究[D];吉林大学;2011年
5 唐懿文;计算机视频泄漏信号监测平台研究[D];华东师范大学;2011年
6 丁世敏;电磁吸波混凝土材料关键技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
7 陈建华;PCB传输线信号完整性及电磁兼容特性研究[D];西安电子科技大学;2010年
8 梁玉;粗糙面及其与目标复合电磁散射建模及快速计算研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 邵海明;准确校准大电流DCC的分布式均匀化空间磁势法研究[D];天津大学;2010年
10 陈林林;二冲程煤油发动机性能数值模拟与喷油控制研究[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘经纬;基于DSP的VS1-12/M型永磁真空断路器同步控制系统的研究[D];河南理工大学;2010年
2 赵昊;微测位移传感器在轮毂跳动量中的应用[D];长春理工大学;2010年
3 姬晓阳;嵌入式测控系统的设计与实现[D];郑州大学;2010年
4 刘啸森;基于MC9S12DG128的智能模型车系统设计与仿真研究[D];大连理工大学;2010年
5 陈庆芳;数传系统与星载探测设备电磁兼容性预测分析[D];大连理工大学;2010年
6 徐海洋;基于ADSP-BF533的非侵入式高效电机监测系统[D];大连理工大学;2010年
7 李朋;电磁操动机构电磁缓冲技术的实验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 钟铸;基于MCF52223的LCD触摸屏功能程序设计及应用[D];苏州大学;2010年
9 郭树楷;通用化电磁兼容试验测试平台研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
10 刘悦;基于SCADA的电动机在线监测与故障诊断的研究[D];南昌大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 薛婧;肖立伊;曾名志;;深亚微米ESD保护器件GGNMOS性能分析与设计[J];中国集成电路;2007年12期
2 李若瑜;李斌;罗宏伟;;基于MEDICI仿真的ESD保护器件设计方法[J];微电子学与计算机;2005年12期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 陈世钢;电快速瞬变脉冲群的抑制[J];安全与电磁兼容;1997年04期
2 崔翔;2002年国际大电网会议系列报道——电力系统电磁兼容研究进展[J];电力系统自动化;2003年04期
3 梁志成,傅静波,李富同,江峰,何彬;微机保护装置的电快速瞬变脉冲群抗扰度研究[J];电力系统自动化;2003年11期
4 沙斐,谭海峰;电子产品的电磁兼容控制和设计[J];电子质量;2001年07期
5 何彬;电力系统二次设备的电磁兼容问题[J];中国电力;1998年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 白同云;倪建平;刘以农;张亚利;;分层与综合设计法——电磁兼容设计的新方法[A];第十四届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 程利军;微机继电保护装置电磁兼容研究[D];华北电力(北京)大学;2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李宏建,刘尚合,武占成;空气击穿过程对人体静电放电的影响[J];河北师范大学学报(自然科学版);1998年04期
2 刘文安,罗来华,赵文魁,沈文正;TFSOI/CMOS ESD研究[J];微电子学与计算机;2000年06期
3 谭水;王光明;王小娟;;基于小波分析的ESD电磁干扰检测[J];弹箭与制导学报;2004年S4期
4 戴锐青;;ESD与计算机系统的防护[J];企业技术开发;2010年13期
5 Bernhard Konrad;电磁兼容性(EMC)保护措施[J];电子产品世界;2001年03期
6 胡小锋,武占成,贾洪峰,刘尚合;GPS-OEM板静电放电效应实验研究[J];军械工程学院学报;2002年04期
7 姚明霞;高压聚乙烯装置DCS改造总体方案及特殊问题考虑[J];石油化工自动化;1999年02期
8 慕晓红;FSC在VCM装置中的应用[J];中国仪器仪表;2003年09期
9 顾海洲;;接触放电辐射场初步分析与研究[J];电子质量;2009年04期
10 文毅;胡云峰;;工艺及工艺参数对器件电路ESD的影响[J];科教文汇(下旬刊);2010年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张景昌;黄犇犇;董秀洁;陈旭;刘生满;;煤矿环境人体动态ESD模型的研究[A];中国物理学会第十五届静电学术年会论文集[C];2009年
2 谢荣华;;高频信号接口ESD防护电路设计技术[A];第四届电子产品防护技术研讨会论文集(续)[C];2004年
3 邵妍;李晓春;毛军发;;基于传输线网络的ESD脉冲下的互连瞬态热分析方法[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
4 汪轲;汪金山;汪晓东;;基于5阶HMM-ESD电流表达式及频谱分析[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 毕增军;盛文;李桂祥;项建涛;;ESD火花产生的电磁场孔缝耦合实验研究[A];中国物理学会第十五届静电学术年会论文集[C];2009年
6 李永坤;罗宏伟;文静;刘瑶;;ESD保护电路及其元件模型[A];中国电子学会可靠性分会第十三届学术年会论文选[C];2006年
7 陈辉;;移动电话的ESD测试要求及防护设计[A];中国电子学会可靠性分会第十三届学术年会论文选[C];2006年
8 许良璧;车筑平;谭庆华;后冬梅;;以ESD为基础的新技术在消化道疾病中的临床应用[A];贵州省中西医结合学会2011年消化系病学术交流会暨消化系病新进展学习班资料汇编[C];2011年
9 刘瑶;姚若河;罗宏伟;李永坤;;ESD保护器件GGNMOS的理论建模[A];中国电子学会可靠性分会第十三届学术年会论文选[C];2006年
10 黄建平;;USB接口在串行通信中的应用[A];’2003天津IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 赵淑玲;ESD系统:保证突发状况下安全停车[N];中国化工报;2010年
2 本报记者 赵艳秋;ESD器件:新接口市场是热点 集成EMI方案将流行[N];中国电子报;2009年
3 刘学习;内核之战不简单[N];计算机世界;2006年
4 Mcu;瑞萨SH7263/SH7203SupeH微控制器[N];电子报;2006年
5 ;Silicon Laboratories以高整合度微控制器进军汽车电子市场[N];电子资讯时报;2006年
6 赵艳秋;ColdFire新品瞄准工业电子市场[N];中国电子报;2004年
7 易凡;盛群推出HT46R321内置OPA元件A/D型微控制器[N];电子资讯时报;2007年
8 伟言;意法半导体第一个推出32位系列Cortex——M3内核微控制器[N];科技日报;2007年
9 ;超低功耗的微控制器系列[N];计算机世界;2000年
10 ;飞思卡尔新一代8位微控制器系列:面向汽车应用[N];中国电子报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘丰;ColdFire微控制器芯片ESD/EFT保护技术研究[D];天津大学;2010年
2 杜晓阳;CMOS射频集成电路片上ESD防护研究[D];浙江大学;2009年
3 姜玉稀;深亚微米CMOS工艺下全芯片ESD设计与仿真的研究[D];上海大学;2011年
4 李立;RFIC的ESD防护电路与优化设计技术研究[D];西安电子科技大学;2012年
5 邹连英;嵌入式TCP/IP以太网控制器芯片研究与设计[D];华中科技大学;2006年
6 孙宏军;涡街信号数字处理技术研究[D];天津大学;2007年
7 李丽;集成电路设计方法及IP设计技术的研究[D];合肥工业大学;2002年
8 赵德春;按需式无线内窥镜的设计与研究[D];重庆大学;2008年
9 文梅;流体系结构关键技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
10 付先成;低功耗高性能图形控制芯片的设计与验证[D];华中科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苗萌;ESD防护设计的若干问题研究[D];浙江大学;2012年
2 陈景阔;2.7GHz高速接口电路的ESD电路设计及仿真分析[D];电子科技大学;2011年
3 王乔楠;微波混合集成电路的ESD设计[D];电子科技大学;2011年
4 陈林林;射频集成电路的ESD防护技术研究[D];西安电子科技大学;2012年
5 杜飞;芯片级ESD测试方法研究与比较[D];北京邮电大学;2012年
6 李明亮;集成电路典型工艺下I/O电路及片上ESD防护设计研究[D];浙江大学;2011年
7 宋晓春;CMOS集成电路ESD保护研究[D];电子科技大学;2009年
8 李沛林;基于CPLD控制的ESD信号发生器[D];兰州大学;2010年
9 周峰;0.76亿Nm~3/a液化天然气项目中ESD系统设计[D];太原理工大学;2010年
10 唐保军;新型ESD防护器件与电路的结构设计及特性分析[D];西安电子科技大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026