纳米尺度超低漏电ESD电源钳位电路设计

"这篇论文是2014年发表在《北京大学学报(自然科学版)》上的科研成果，由王源等多位学者共同撰写。文章介绍了一种在纳米尺度下实现超低漏电的ESD（静电放电）电源钳位电路设计。这种电路创新地采用了具有反馈回路的ESD瞬态检测机制，有效降低了MOS电容栅极-衬底之间的电压差，从而减少了泄漏电流并控制了ESD泄放器件的亚阈值电流。在65纳米CMOS工艺中进行仿真验证，结果显示在正常工作状态下，泄漏电流仅为24.13 nA，相较于传统ESD电源钳位电路的5.42 μA，降低了两个数量级。" 这篇研究主要探讨的知识点包括： 1. **静电放电(ESD)**：ESD是一种由于电荷不平衡产生的瞬间高电压、大电流现象，可能导致电子设备损坏。在纳米尺度集成电路中，ESD保护至关重要。 2. **电源钳位电路**：电源钳位电路的作用是限制电源电压在一个安全范围内，防止ESD事件导致的电压尖峰对电路造成损害。 3. **超低漏电设计**：在纳米尺度工艺下，电路的漏电流问题突出，超低漏电设计旨在减少电路在非工作状态下的电力损耗，提高能效。 4. **反馈回路的ESD瞬态检测电路**：这种电路通过反馈机制实时监测ESD瞬态事件，及时调整电容的电压，减少栅极-衬底间的电压差，从而降低漏电流。 5. **MOS电容栅极-衬底电压差**：栅极-衬底电压差直接影响MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的性能，降低这个电压差可以减少亚阈值电流，提高ESD保护性能。 6. **亚阈值电流**：在MOSFET中，当栅极电压低于开启电压时，会出现亚阈值电流，这种电流虽然小但会增加功耗，尤其是在待机状态下。抑制亚阈值电流有助于降低整体功耗。 7. **65纳米CMOS工艺**：这是一种先进的半导体制造技术，其特征尺寸为65纳米，允许在更小的芯片上集成更多的晶体管，但同时也带来了新的设计挑战，如漏电流问题。 8. **仿真验证**：通过计算机模拟来验证新设计的性能，显示了新型电源钳位电路在降低泄漏电流方面的显著优势。 这篇论文的研究对于纳米集成电路的ESD防护策略和低功耗设计提供了新的思路，对于提升电子设备的稳定性和能效具有重要意义。