JSSC 2009第2期RF & Wireless深亚微米CMOSLNAESD

A Fully Integrated 73 kV HBM ESD-Protected Transformer-Based 456 GHz CMOS LNA Jo

提出一种基于变压器的ESD保护技术，用于电感式LNA，实现7.3 kV HBM保护且不影响RF性能。

噪声系数2.6 dB，功率增益14.8 dB，功耗6.5 mW

ESD保护LNA变压器CMOS射频电路

▸创新点1：基于变压器的ESD保护技术（方法创新）。该论文提出了一种新型的基于变压器的ESD保护方案，通过利用变压器本身的特性实现ESD保护，无需额外占用芯片面积，同时实现了4.5 kV HBM的高ESD防护等级。这种设计在深亚微米CMOS工艺中尤为关键，因为它解决了传统ESD保护方案面积开销大的问题。

▸创新点2：两阶段保护提升ESD鲁棒性（电路创新）。通过引入两阶段ESD保护机制，论文将ESD防护等级进一步提升至7.3 kV HBM，同时将TLP防护等级从3.2 A扩展至5 A。这种设计不仅提高了电路的可靠性，还保持了优异的射频性能（噪声系数2.6 dB，增益14.8 dB）。

▸创新点3：无面积代价实现高ESD保护（系统创新）。论文的创新设计在实现高ESD防护等级（4.5 kV HBM）的同时，没有增加额外的芯片面积开销，这对于现代CMOS工艺中日益珍贵的硅面积资源具有重要意义。这种设计方法为低面积、高防护等级的LNA设计提供了新的解决方案。

▸创新点4：高性能与低功耗的平衡（性能创新）。在实现高ESD防护等级的同时，该设计还保持了优异的射频性能（噪声系数2.6 dB，增益14.8 dB）和低功耗（6.5 mW），展示了在多重约束条件下的优化设计能力。

Abstract

The increasing mask costs of modern scaled CMOS makes silicon area precious. Meanwhile, the lowering oxide thick- ness seriously toughens ESD protection of RF circuits, pushing towards area-demanding inductor-based ESD protection tech- niques. This paper presents a transformer-based ESD protection technique for inductor-based LNAs. With no area penalty, an ESD protection level of 4.5 kV HBM is achieved. Introducing two-stage protection increases the robustness up to 7.3 kV , maintaining excellen