[发明专利]在标准IC工艺中使用无源阻抗变换使能高压摆动输入/输出

说明书

技术领域

本申请涉及执行无线电传送器和接收器的集成电路，例如用于低功率，例如便携式电子器件。公开具体涉及一种标准IC工艺中使能(enable)高压输入和/或输出的方法，高压高于用于IC工艺中的I/O晶体管的指定电压。

本申请还涉及一种执行标准IC工艺中的收发器IC，其应用以及包括收发器IC和天线的制造产品。

例如公开可用于例如低功率通讯器件的应用，例如具有无线接口的便携式器件，例如收听器件(listening devices)，例如听力器械(hearing instruments)。

背景技术

当在集成电路(IC)上希望高压摆幅(例如＞3.3V_PP)时，典型的选择指定的高压工艺。然而，该工艺典型的不适用于超低功率应用(或使用昂贵)。

标准CMOS集成电路工艺中的厚氧化晶体管(例如I/O晶体管)典型的可承受到5V+/-10％，3.3V+/-10％，2.5V+/-10％或1.8V+/-10％。由此绝大多数集成电路被设计为承受比其低的电压。虽然可获得特定的高压工艺，但是由于不可获得最小的，先进的，低功率晶体管(深亚微型)，所以它们典型的不适合超低功率设计。

在某些情况下，支持较大电压摆幅给予本申请重大的利益。例如是RF-IC(射频集成电路，例如定义为在3kHz和3GHz的频率范围为射频(RF))和具有RF-IC的输入电容共振的天线之间的天线接口的情况。在这种情况下较大电压摆幅(用于给定的需要的传输功率)使能较高阻抗(例如较大感应系数)的天线的使用。其贡献很少的片内电容(对于给定的运行频率)，由此可节省大量的IC管芯的面积。该系统中较高阻抗的另一重要优势是弱接收信号也具有较高的电压摆幅。其在接收器和/或较高的无线电敏感性中引发极低的电流消耗。

US 2008/0200134A1涉及一种用于输出传输信号的传输器件，用于以电磁波形式发射传输信号的天线器件和电连接到传输器件和天线器件的匹配器件。匹配器件包括至少两个用于设置电路布置的共振频率的调节元件，由天线器件和第一和第二调节元件形成，并用于匹配传输器件和天线器件的阻抗。在一个实施方式中，例如电容器组合的电容器分配器用在单个末端输入中以提供使能低功率运行并与输入端匹配的阻抗变换。

US 2006/0006950A1描述了一个功率放大器，包括共发共基放大器排列，以获得功率放大器的目标性能等级，例如无线通讯器件中使用的类型。为共发共基放大器排列提供负阻电路，由此在功率放大器的运行期间促进高增益或振幅。在一个实施方式中，负阻电路包括横向耦合晶体管。提供多种特性以在保持良好性能的同时降低功率放大器对击穿电压的敏感性。

例如通过适当的阻抗变换，天线上的相对大电压摆幅可适应低电平(例如集成电路所承受的)。典型的通过分隔离散部件(片外)以限制电压摆幅或使设计弹性最大化或大电容值情况下改善Q因子以降低成本执行该变换。可选择的，可使用片内或片外感应变压器；然而，片内变压器仅高于例如100MHz的频率。

发明内容

在实体的小型电子器件中，其中体积是重要限制参数(例如在便携式器件中，例如收听器件，例如适用于带在使用者耳朵上或内的听力辅助器)，最小化了外部部件的使用(节约空间)。由此，在这些情况下，可优选在收发器IC的I/O上直接允许大电压摆幅(例如通过在片内定位全部或部分阻抗变换电路)。除了经济视角还从工业方面考虑，使用标准CMOS或BiCMOS工艺，有利于执行收发器功能和相关的信号处理。

通过片内阻抗变换(例如无源变换)可获得超过5V(或3.3V或2.5V或1.8V)的电压摆幅。通过使用常规金属层间的寄生电容，可以支持理论上极大电压(例如＞100Volt)。但是在许多半导体工艺中，更实际的是稳定在10V-15V的电平，因为在该电压范围中可使用常规电容器(标准CMOS IC工艺中金属-绝缘体-金属MiM电容器)和基于二极管的ESD保护。5V(或3.3V或2.5V或1.8V)以上仍旧是个巨大的提高。

本申请的设想是使用阻抗变换具体支持高于标准IC工艺(例如常规5V，3.3V，2.5V或1.8V工艺)中I/O晶体管上典型允许的高压。在实施方式中，使用阻抗变换使能较高压摆幅以提供天线电路的较高阻抗。本设想的一个或多个优势如下：a)提供减小的芯片面积(由于减小了片内电容的尺寸)；b)接收器的较大信号摆幅以提供更好的接收器敏感性和更低的电流消耗。

本申请的一个目的是提供标准IC工艺中的集成电路，其支持大于特定输入/输出的摆幅。