• 在半导体芯片中，高压（通常指高于芯片供电电压的电压，如5V至数十伏）的生成是许多关键功能实现的基础。
• 电荷泵、电感Boost和开关电容等技术各有优劣，工程师需根据具体需求（电压等级、电流能力、工艺条件）选择最佳方案。

1. 高压生成的方法

1.1 电荷泵（Charge Pump）：电容的“电压叠加”

电荷泵是最经典的片上高压生成方案，其核心原理是通过电容和开关的周期性切换，逐级“泵送”电荷，实现电压倍增。

1.2 开关电容电压转换器：动态重构电容网络

开关电容技术通过改变电容的连接方式（并联充电、串联放电）提升电压。例如，Cockcroft-Walton倍压电路利用多级电容和二极管的组合，将交流信号整流为高压直流。

1.3 电感式升压转换器（Boost Converter）：高效能量转换

传统的电感式Boost电路通过周期性开关电感和储能电容，将输入电压提升至更高等级。其核心公式为：

2. 高压生成的关键设计挑战*

2.1 效率与面积的权衡

2.2 噪声与纹波抑制

开关操作（尤其是电荷泵和Boost电路）会引入高频噪声和电压纹波，可能干扰敏感模拟电路。解决方法包括：

2.3 高压器件的工艺兼容性

2.4 动态电压调节

在负载变化时（如Flash存储器擦除阶段电流突增），需通过闭环反馈（如电压模/PWM控制）快速调整输出电压，避免过冲或跌落。

3. 典型应用场景

3.1 非易失性存储器（NVM）
Flash和EEPROM需要10-20V高压进行编程和擦除，电荷泵因其紧凑性成为首选方案。例如，智能手机的eMMC芯片内置多级电荷泵以支持高速写入。

3.2 显示驱动
OLED显示屏的像素驱动需15-20V偏置电压，电荷泵或Boost电路为每个像素提供精准电压控制。

3.3 MEMS传感器
微机电系统（如加速度计、陀螺仪）需要高压驱动静电执行器，开关电容转换器因低功耗特性被广泛采用。

3.4 射频（RF）前端
部分射频开关和功率放大器需高压供电，微型变压器耦合技术可满足高频隔离需求。