High Voltage Devices and Circuits in Standard CMOS Technologies

ولتاژهای استاندارد مورد استفاده در آی سی های امروزی بسته به فناوری و کاربرد ممکن است از حدود 1.3 ولت تا بیش از 100 ولت متفاوت باشد. بنابراین ولتاژ بالا یک مفهوم نسبی است.
دستگاه‌ها و مدارهای ولتاژ بالا در فناوری‌های استاندارد CMOS عمدتاً بر روی فناوری‌های استاندارد CMOS متمرکز هستند، که در آن ولتاژ بالا (HV) به عنوان هر ولتاژی بالاتر از ولتاژ نامی (کم) یعنی 5 ولت تعریف می‌شود. 3.3 ولت یا حتی کمتر. در این محیط استاندارد CMOS، طراحان آی سی بیشتر و بیشتر با مشکلات HV، به ویژه در سطح I/O مدار مواجه می شوند.
در اولین گروه از کاربردها، طیف وسیعی از مدارهای صنعتی یا مصرفی یا به قابلیت های رانندگی HV نیاز دارند یا قرار است در یک محیط با ولتاژ بالا کار کنند. این شامل درایورهای اولتراسونیک، نمایشگرهای صفحه تخت، روباتیک، خودرو و غیره است. از سوی دیگر، در زمینه نوظهور میکروسیستم‌های یکپارچه، محرک‌های MEMS عمدتاً از نیروهای الکترواستاتیکی استفاده می‌کنند که شامل ولتاژهایی در محدوده معمولی 30 تا 60 ولت است. آخرین اما نه کم‌اهمیت، با ظهور فناوری‌های زیر میکرون عمیق و/یا کم مصرف، ولتاژ عملیاتی به سمت سطوحی از 1 ولت تا 2.5 ولت می‌رود، در حالی که رابط باید با ولتاژهای بالاتر، مانند 5 ولت، سازگار باشد.
برای همه این دسته از برنامه‌ها، معمولاً ترجیح داده می‌شود که بیشتر پردازش سیگنال در ولتاژ پایین انجام شود، در حالی که خروجی حاصل به سطح ولتاژ بالاتری می‌رسد. حل این مشکل نیازمند اقدامات خاصی در سه سطح تکنولوژی، طراحی مدار و چیدمان است.
دستگاه‌ها و مدارهای ولتاژ بالا در فن‌آوری‌های استاندارد CMOS به این موضوعات به شیوه‌ای واضح و سازمان‌یافته می‌پردازد. پیشینه نظری توسط اطلاعات عملی و نمونه های طراحی پشتیبانی می شود. این یک مرجع ارزشمند برای محققان و متخصصان در جوامع طراحی و دستگاه است.

Standard voltages used in today's ICs may vary from about 1.3V to more than 100V, depending on the technology and the application. High voltage is therefore a relative notion.
High Voltage Devices and Circuits in Standard CMOS Technologies is mainly focused on standard CMOS technologies, where high voltage (HV) is defined as any voltage higher than the nominal (low) voltage, i.e. 5V, 3.3V, or even lower. In this standard CMOS environment, IC designers are more and more frequently confronted with HV problems, particularly at the I/O level of the circuit.
In the first group of applications, a large range of industrial or consumer circuits either require HV driving capabilities, or are supposed to work in a high-voltage environment. This includes ultrasonic drivers, flat panel displays, robotics, automotive, etc. On the other hand, in the emerging field of integrated microsystems, MEMS actuators mainly make use of electrostatic forces involving voltages in the typical range of 30 to 60V. Last but not least, with the advent of deep sub-micron and/or low-power technologies, the operating voltage tends towards levels ranging from 1V to 2.5V, while the interface needs to be compatible with higher voltages, such as 5V.
For all these categories of applications, it is usually preferable to perform most of the signal processing at low voltage, while the resulting output rises to a higher voltage level. Solving this problem requires some special actions at three levels: technology, circuit design and layout.
High Voltage Devices and Circuits in Standard CMOS Technologies addresses these topics in a clear and organized way. The theoretical background is supported by practical information and design examples. It is an invaluable reference for researchers and professionals in both the design and device communities.