PDP高压驱动芯片可靠性研究及验证方法

西安电子科技大学硕士学位论文PDP高压驱动芯片可靠性研究及验证方法姓名：韩进辉申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：庄奕琪20070101PDP高压驱动芯片可靠性研究及验证方法作者：韩进辉学位授予单位：西安电子科技大学相似文献(10条)1.学位论文文毅PDP驱动芯片低压电源和地间的ESD保护电路设计2006近年来等离子显示器(PDP)已成为高清晰度电视(HDTV)的主流产品之一,而PDP驱动芯片是PDP系统中不可缺少的组成部分,其成本约占整个PDP系统成本的1/3以上。因此保证PDP驱动芯片的性能和可靠性尤其重要,而影响PDP驱动芯片的性能和可靠性的一个重要因素就是ESD(静电泄放)。PDP驱动芯片中的I/O管脚的ESD保护电路已经得到充分研究,而对电源和地之间的ESD保护电路的研究还有待完善。本课题的任务就是针对基于体硅工艺的PDP驱动芯片的开发,研究电源和地之间的ESD现象,设计实际可行的ESD保护电路并进行测试。本论文综述了PDP驱动芯片的特点和应用,对ESD现象对PDP驱动芯片的影响以及常用的ESD测试模型做了简要介绍。随后提出PDP驱动芯片全芯片ESD保护网络的方案,并根据PDP驱动芯片的结构和制造工艺,介绍了输入部分、输出部分及高低压接口部分的ESD保护电路,然后重点分析了低压电源和地之间ESD保护电路的设计并用Hspice进行了模拟,最后使用Tuprem-4和MEDICI模拟了高压器件在雪崩击穿之后的电压电流和电场分布特性,得出高压器件本身可以承受一定的ESD脉冲,从而将低压电源和地之间的ESD保护电路应用到高压电源和地之间。在确定了ESD保护电路结构后,本论文提出了在ESD保护电路版图上需要注意的设计方法,并根据这些方法设计出了对应各个保护电路的版图。本论文所设计的ESD保护电路作为PDP驱动芯片的一部分在无锡华润上华半导体有限公司进行了数次流水；并且芯片封装后在宜硕(上海)科技有限公司进行了ESD测试,基本通过了全芯片的2KVHBMESD测试,而且低压电源和地Pin脚还通过了4KVHBMESD测试。2.期刊论文韩雁.洪慧.艾俊华.HANYan.HONGHui.AIJun-hua等离子显示器扫描驱动芯片的设计-微电子学2006,36(2)分析了PDP扫描驱动芯片的结构和工作原理,介绍了芯片的系统设计、电路仿真、器件模拟和全定制版图设计,设计的芯片具有较好的功能和驱动特性.该芯片的数字电路部分采用0.6μm双多晶硅双金属线标准CMOS工艺实现.对样片进行了测试,结果表明,电路功能达到设计要求,可同时驱动16路高压输出电路,最高工作频率达到60MHz.3.学位论文陈畅PDP显示驱动芯片中高低压转换电路的设计2005近年来等离子显示器(PDP)己成为高清晰度电视(HDTV)及壁挂式彩电的主流产品之一。然而过高的成本成为PDP普及的主要障碍,其中昂贵的驱动芯片是PDP高成本的一个重要方面,因此,迫切需要研制出具有自主知识产权的低成本的PDP驱动芯片。本课题任务就是针对基丁体硅工艺的PDP高压驱动芯片的开发,研制山高性能的高低压转换电路,以满足低成本PDP驱动芯片的市场需求。本论文综述了PDP的特点、应用以及国内外PDP行列高压驱动芯片的研究和发展现状。对PDP驱动芯片中高低压转换电路的研究和发展现状做了简略的介绍,分析了这类电路的特点和改进方向。以此为基础提出了一系列用于指导该类电路开发的设计原则和一套科学可行的设计方案。随后在这些原则的指导下,应用该方案基于无锡上华1.5μm标准CMOS工艺线设计了PDP数据选址芯片SED9006S7中的高低压转换电路。该设计方案分低压延时驱动电路设计和信号电平提升电路设计两部分,低压延时驱动部分又分为延时级电路设计和驱动级电路设计。在研究了多种延时级电路的基础上提出了一种易于调整延迟时间的新结构的延时级电路。在信号电平提升电路的设计优化方案中。针对最常用的CMOS六管结构的高压电路通过Hspice软件仿真确定了各设计参数对最终设计目标的影响。该设计方案分为三个步骤,逐步缩小了优化范围,最终通过高低压电路的整体联调确定了应用在PDP的数据选址芯片SED9006S7中的高低压转换电路的各器件尺寸参数。在对版图进行了工艺兼容性设计和工艺可靠性设计之后在无锡上华流片。对流片后的测试结果进行了分析和比较,验证了该设计的正确性和可行性。在论文最斤的展望中提出了该课题的后续研究方向。SED9006S7芯片的实测结果显示该芯片的电压、电流、功耗和频率等技术指标均符合实用要求,且优于国外同类芯片,而加工成本也大大低于国外同类产品。该设计方案的提出,向研制具有自主知识产权的低成本的PDP驱动芯片的目标又迈出了坚实的一步。本论文在低压电路结构上有所创新,提出了一种易于调节低压驱动信号延时大小的低压延时电路。同时对常用的实用型的信号电平提升电路的设计方法进行了摸索和总结,归纳出一套完整可行的设计验证方案。目前国内对PDP驱动芯片中的高低压转换的电路的研究还比较薄弱,在这个方面的文献和资料都比较少,本论文的研究具有一定的开拓性,希望可以抛砖引玉,为后续的研究工作提供一个有价值的参考和启发。4.期刊论文许伟.俞国强.吴玉广AC型PDP驱动芯片的研究-现代显示2004,(5)主要介绍应用于PDP驱动电路中的高耐压驱动芯片(地址和数据驱动芯片),简要说明PD驱动电路的主要原理及驱动芯片的应用,重点介绍高耐压部分的工作原理及结构.5.学位论文陆生礼等离子显示器（PDP）驱动芯片设计及关键技术研究2007功率集成电路在大量的消费电子产品中发挥着越来越重要的作用，面向消费电子应用需求的功率器件和功率集成电路技术成为当前微电子领域研究和开发的重点之一。近年来等离子显示器(PDP)己成为高清晰度电视(HDTV)及数字电视的主流产品之一。PDP驱动芯片是PDP系统中不可缺少的组成部分，使用量大，占整个PDP系统成本比例高，目前还全部依赖进口。因此，迫切需要研究开发基于国内现有制造工艺的功率器件，设计具有自主知识产权的低成本的PDP驱动芯片。本论文基于国内现有的体硅CMOS制造工艺，研究符合PDP显示驱动要求的高压功率器件及相应的高低压兼容制造工艺，开发相应的PDP驱动芯片，并应用于PDP系统。论文综述了等离子显示器的特点、应用以及国内外PDP行列高压驱动芯片的研究和发展现状，研究了PDP驱动芯片的特殊高压器件及其工艺。从理论上重点分析和研究了高压偏置栅结构(Offset-GateMOS)及横向双扩散结构(LDMOS)的可集成器件和各项关键参数，综合评估最佳性能的各项参数值；然后以实现器件结构及设计参数为目标，进行了流片工艺的研究与设计，同时充分考虑对低压标准CMOS工艺的兼容性，完成了工艺流程的设计。在器件和工艺设计的基础上，进行高压器件的建模，解决了将定制设计的特殊高压器件应用到PDP驱动电路的仿真和评估的问题。论文还分别研究和设计了PDP行、列驱动芯片的控制电路、低压延时驱动电路和信号电平提升电路。低压延时驱动电路的设计在研究了多种延时级电路的基础上，提出了一种易于调整延迟时间的新电路结构，在信号电平提升电路(即高低压转化电路)的设计方案中，针对6管CMOS高低压转换电路，重点分析其功耗和可靠性，得到了最优化的信号电平提升电路设计参数，同时也降低了低压电路版图面积。低压延时驱动电路和高压电路的联调仿真验证了设计的有效性。论文还研究了PDP驱动芯片的可靠性问题，包括各部分电路的静电泄放(ESD)保护和抗闩锁(LarchUp)效应；分别分析和设计了输入输出部分及高低压接口部分的ESD保护电路，然后重点研究了电源和地之间ESD保护电路，给出了ESD保护电路的实现方案并通过了电路模拟。在此基础上，提出了全芯片的ESD保护网络方案。在ESD保护的基础上提出了防止LatchUp的有效方案，在版图设计上增加多子保护环和少子保护环以避免闩锁效应，最终确定PDP驱动芯片所需的保护方案。论文最终完成了PDP行列驱动芯片的版图设计，并根据提出的高低压兼容工艺在无锡华润上华半导体公司进行了流片，芯片测试结果完全符合各项设计指标要求，所设计的列驱动芯片SED9006S11和行驱动芯片SED9902SC3成功应用于25寸高分辨率荫罩式PDP显示系统，实现了DVD播放。6.学位论文艾俊华等离子显示器（PDP）扫描驱动芯片的设计2005功率集成电路是当今国际上迅速发展起来的一种新颖的集成电路产品,它是电力电子技术与微电子技术相结合的产物.作为功率集成电路的一个重要分支,高压集成电路(HVIC)是将高压器件和低压控制电路集成在同一芯片上的集成电路,高压集成电路是在高压器件、高压IC工艺以及设计技术的基础上发展起来的.它被广泛应用于包括智能开关电源、整流电路、马达控制、显示驱动等多个领域.本项目从等离子体显示器扫描电极电路的工作原理出发,在剖析ST公司的扫描驱动芯片STV7697A的基础上,设计PDP显示器所需的扫描高压驱动芯片.本文对PDP的工作原理和系统结构作了详细的介绍和分析,反向提取了扫描驱动芯片STV7697A的线路图,对扫描芯片中的电路结构和工作原理作了分析并在计算机上对数字部分的电路进行了模拟仿真.仿真的结果验证了电路的功能.随后根据制定的设计规则完成了数字部分的全定制版图设计,并对版图进行了DRC、LVS以及后仿真验证.数字部分在上海ICC进行了流片,流片后的芯片经测试功能达到了芯片的设计和使用要求.在电路的设计中,使用的是Cadence中的一系列的CAD工具.文中还分析了高压器件的结构,并在考虑到高、低压器件在工艺上兼容性的基础上设计了工艺流程,定量计算了为实现高压驱动所需的工艺参数值.本设计数字部分目前采用的是无锡华晶上华半导体有限公司的0.6μm双阱(twinwell)、双多晶硅(doublepoly)、双金属(doublemetal)的5伏标准CMOS工艺.接下来的工作是,在高压工艺成熟后把高压部分与控制部分进行集成并进行第二次流片.7.期刊论文金丽英.倪杰.曹志彤.JINLi-ying.NIJie.CAOZhi-tongPDP驱动芯片选型分析-电视技术2005,(12)针对实际应用中选择PDP驱动电路必须考虑的几个问题,比较了目前市场上比较流行的驱动芯片的性能特点,并介绍了驱动芯片的基本结构及发展趋势.8.期刊论文洪慧.韩雁.叶晓伟.HONGHui.HANYan.YEXiao-weiAC-PDP寻址驱动芯片的设计-杭州电子科技大学学报2006,26(5)根据PDP显示系统的要求,设计出一块适合PDP显示的寻址驱动芯片,同时在分析高压VDMOS管和高压PMOS管结构特点的基础上,提出了实现PDP寻址驱动芯片的高压工艺流程及其基本参数.最后采用2.0μm的BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺对芯片进行流片并对流出的芯片进行了测试分析,结果证明所设计的高压器件能满足PDP显示的实际要求.9.学位论文鲍嘉明高压VDMOS物理模型及其等效电路模型的研究与应用2008彩色等离子显示器(PDP)作为新一代的显示技术具有非常广阔的应用前景，其专用驱动芯片中应用的高压VDMOS器件和功率集成电路都需要自主研发，芯片制造商也没有成熟的模型支持，所以，建立用于电路仿真的高压VDMOS器件模型成为电路设计成败的关键。本文深入研究了高压VDMOS器件内部物理机制，在此基础上，建立了高压VDMOS的物理模型。其中，对VDMOS双扩散的沟道区，本文提出了更为符合沟道区中实际情况的假设，即沟道区中横向电场为线性分布而非常数，基于此假设，本文用解析方法求解了沟道区中的横向电场与横向电压分布，从而建立了一个更加稳定有效的VDMOS沟道区模型；对VDMOS的漂移区，根据其电场分布特点和电场对电子迁移率的影响等多方面的考虑，给出了VDMOS物理模型中的关于漂移区纵向电场的微分方程，该方程可以更好地描述漂移区电场分布，更为重要的是，该微分方程虽然较为复杂，但是本文依然用解析方法在整个漂移区范围内求解了该微分方程，而且在电子流动横