输入/输出(Input/Output, I/O) 单元是集成电路接收片外输入，或集成电路输出信号驱动片外负载的单元。集成电路芯片中输入/输出单元与管脚的连接关系如图5-8所示。输入/输出单元根据信号类型可以分为模拟输入/输出单元、数字输入/输出单元和电源单元等，根据方向可以分为输入单元、输出单元和双向输入/输出单元。一个标准的双向输入/输出单元一般包括输人缓冲器、输出缓冲器和ESD(静电放电)保护电路3部分，其设计质量影响集成电路的可靠性。

输入缓冲器( Input Buffer)的主要作用是转换输入电平。输入缓冲器的电路类型包括传输门、反相器、非反相的输入缓冲电路和带反馈管的正相输入缓冲电路等。传输门输入电路由使能信号控制，辅以保护网络构成。反相器输入电路由CMOS反相器和保护网络构成，可实现反相输入和电平转换。非反相输入缓冲电路由保护网络、电平转换和正相输入驱动等三级电路构成。带反馈管的正相输入缓冲电路主要由两级级联反相器构成。

输出缓冲器(Output Buffer)的主要作用是提高输出信号的驱动能力，尤其是大负载的驱动能力。输出驱动应提供足够大的驱动电流，同时使缓冲器的总延迟时间达到最小。输出缓冲器电路的设计方法包括反相器链和大宽长比MOS管。在CMOS集成电路中，常用多级反相器构成的反相器链作为输出缓冲电路。

合理设计反相器链级数和反相器尺寸可使总延迟时间达到最小。另外，采用梳状(叉指状)结构的大寬长比MOS管有利于进一步降低延时。ESD保护电路通过低阻旁路将芯片任意引脚间产生的ESD电流引入电源网络，从而避免芯片内部电路由于静电感应产生的瞬时大电流放电而受损。典型的ESD保护电路如图5-9所示，输入保护电路包括双二极管保护电路和垂直双极晶体管保护电路，后者具有面积小、驱动电流高和钳位电压低的优点;输出保护电路一般由大尺寸的MOS管构成的反相器组成;电源对地保护电路可用栅接地nMOS管和检测ESD变化的电路实现。