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本文介绍了0.18um、1.8V/3.3V双电压供电、5V输入容限的IO PAD的设计方法、设计分析及其设计实现的过程。
IO PAD是各种芯片的一个非常重要的有机组成部分，它联系芯片的内部电路和外部世界，其功能和性能对整个芯片设计的成败相当关键。
随着集成电路工艺的进步，器件尺寸越来越小，但是由于IO PAD的特殊性，为了满足机械封装的要求，焊盘的大小必须具有一定的尺寸。事实上，IO PAD的模块在引脚较多的芯片中，直接决定着整个芯片的面积。
随着MOS管栅极氧化层厚度的不断减少，器件被击穿的可能性越来越大，对芯片ESD防护要求越来越高。同时，浅源漏结、轻掺杂漏都对传统的ESD保护电路提出更大的挑战。因此，设计有效的ESD保护电路结构，尽可能用较小的芯片面积获得预期的ESD防护效果是芯片设计者追求的目标。
目前，系统中采用5V电源供电的情况还很普遍，为了使3.3V/1.8V的芯片可以与这些5V的电路或者器件相兼容，使它们之间可以方便地直接连起来，设计I/OPAD的时候必须要考虑5V容限的问题。
最终的流片测试结果表明，IO PAD的逻辑功能和5V容限功能都正常，通过了闩锁效应的测试，ESD的人机模式(MM)测试达到200V以上，人体模式(HBM)测试达到2000V以上。经过验证的IO PAD单元可以直接为同样工艺类型芯片所使用。