一种高速低功耗CMOS电压转换电路的制作方法

本发明涉及集成电路，特别涉及一种高速低功耗cmos电压转换电路。

背景技术：

1、cmos电路中总是有低压和高压电源域，不同电源域之间的信号沟通就涉及到电压抓转换，因此电压转换电路是一个基本电路。传统的电压转换电路如图1所示，核心电路是两个io pmos连接成latch结构，由两个io nmos驱动。电路输出为1时完全由上方的pmos驱动，电路输出为0时由下方的nmos驱动。

2、这种传统的电路存在功耗大，速度低的缺点，原因如下：在电路翻转时存在nmos和pmos的竞争，也就是nmos的下拉能力要远大于pmos的上拉能力。由于core（核心）电压远低于io电压，同时core电压面对的是io nmos，因此nmos的过驱动电压远远低于pmos的过驱动电压，必须将io nmos的尺寸设计的特别大才可以竞争过pmos；而过大的nmos尺寸对前面的电路来说是巨大的负载，因此严重影响速度同时增加功耗。

3、先进制程中的core电压和io电压的差距越来越大，而现在电路的速度越来越高。因此传统电路面临的速度和功耗瓶颈越来越大，甚至不能满足要求。因此迫切需要一种新的电路能够提供高速转换，并且在兼顾高速的同时还能够降低功耗，以适应更多的实际应用场景。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高速低功耗cmos电压转换电路，以解决背景技术中的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种高速低功耗cmos电压转换电路，包括pmos管mp1~mp4、nmos管mn1~mn6；

3、pmos管mp1的源端和pmos管mp2的源端均接mvddq，pmos管mp1的漏端同时接pmos管mp2的栅端和nmos管mn1的漏端，pmos管mp2的漏端同时接pmos管mp1的栅端和nmos管mn2的漏端；

4、nmos管mn1的栅端和nmos管mn2的栅端均接mvddq，nmos管mn1的源端接nmos管mn3的漏端，nmos管mn3的源端同时接pmos管mp3的漏端和nmos管mn5的漏端，pmos管mp3的源端接vdd，栅端接信号dpl，nmos管mn5的源端接地mvss，栅端接dpl；

5、nmos管mn2的源端接nmos管mn4的漏端，nmos管mn4的源端同时接pmos管mp4的漏端和nmos管mn6的漏端，pmos管mp4的源端接vdd，栅端接信号dnl，nmos管mn6的源端接地mvss，栅端接dnl；nmos管mn3的栅端和nmos管mn4的栅端均接vdd。

6、在一种实施方式中，还包括反相器inv和电容c，反相器inv的输入端接pmos管mp2的漏端，输出端用电容c连接到nmos管mn1的源端和nmos管mn3的漏端之间。

7、在一种实施方式中，所述pmos管mp1~mp2、所述nmos管mn1~mn2是io mos器件；所述pmos管mp3~mp4、所述nmos管mn3~mn6是core mos器件；其中mvddq和vdd分别代表io电压和core电压。

8、在一种实施方式中，所述nmos管mn3和mn4为下拉管。

9、在一种实施方式中，所述电容c为前馈电容，容值为50ff。

10、在一种实施方式中，所述电容c用mom实现。

11、本发明提供的一种高速低功耗cmos电压转换电路，基于t22ulp的仿真表明本发明的电路即使在电压core=0.8v，io=1.8v的情况下可以达到12.5g的时钟频率，这个是传统电路远远没有办法达到的。而同等速度下的功耗也表明本发明远低于现有电路。电路完全兼容cmos工艺，没有增加任何mask也没有增加面积，因此完美的兼顾了高速，低功耗和低成本。先进制程中core的电压和io电压差距越来越大，而速度和功耗的要求越来越高，因此本发明的方案具有很大的使用价值。

技术特征：

1.一种高速低功耗cmos电压转换电路，其特征在于，包括pmos管mp1~mp4、nmos管mn1~mn6；

2.如权利要求1所述的高速低功耗cmos电压转换电路，其特征在于，还包括反相器inv和电容c，反相器inv的输入端接pmos管mp2的漏端，输出端用电容c连接到nmos管mn1的源端和nmos管mn3的漏端之间。

3.如权利要求1所述的高速低功耗cmos电压转换电路，其特征在于，所述pmos管mp1~mp2、所述nmos管mn1~mn2是io mos器件；所述pmos管mp3~mp4、所述nmos管mn3~mn6是coremos器件；其中mvddq和vdd分别代表io电压和core电压。

4.如权利要求1所述的高速低功耗cmos电压转换电路，其特征在于，所述nmos管mn3和mn4为下拉管。

5.如权利要求2所述的高速低功耗cmos电压转换电路，其特征在于，所述电容c为前馈电容，容值为50ff。

6.如权利要求5所述的高速低功耗cmos电压转换电路，其特征在于，所述电容c用mom实现。

技术总结
本发明公开一种高速低功耗CMOS电压转换电路，属于集成电路领域，包括PMOS管MP1~MP4、NMOS管MN1~MN6、反相器INV和电容C；所述PMOS管MP1~MP2、所述NMOS管MN1~MN2是IO MOS器件；所述PMOS管MP3~MP4、所述NMOS管MN3~MN6是core MOS器件。基于T22ULP的仿真表明本发明的电路即使在电压core=0.8V，IO=1.8V的情况下可以达到12.5G的时钟频率，这个是传统电路远远没有办法达到的。而同等速度下的功耗也表明本发明远低于现有电路。电路完全兼容CMOS工艺，没有增加任何MASK也没有增加面积，因此完美的兼顾了高速，低功耗和低成本。先进制程中core的电压和IO电压差距越来越大，而速度和功耗的要求越来越高，因此本发明的方案具有很大的使用价值。

技术研发人员：曾令刚,陈博宇,李晓慧
受保护的技术使用者：上海昇贻半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24