采用電編程熔絲調(diào)節(jié)芯片參數(shù)的測(cè)試流程

王帆

摘 要 利用電子的遷移特性可以生成一種微小的熔絲結(jié)構(gòu)，這種熔絲結(jié)構(gòu)稱(chēng)為電編程熔絲eFUSE，可以在芯片上編程。為了提高芯片測(cè)試的準(zhǔn)確性并降低測(cè)試成本，eFUSE被廣泛的用于芯片的設(shè)計(jì)中，用來(lái)調(diào)整芯片的各項(xiàng)參數(shù)。本文主要介紹了一種采用eFUSE調(diào)節(jié)芯片參數(shù)的測(cè)試流程，并通過(guò)與傳統(tǒng)的芯片參數(shù)調(diào)節(jié)方法作對(duì)比，展示出采用eFUSE的優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】電編程熔絲 參數(shù)調(diào)節(jié) 測(cè)試流程

1 引言

隨著芯片測(cè)試準(zhǔn)確性要求的提高，以及減少測(cè)試時(shí)間降低測(cè)試成本的壓力，傳統(tǒng)的采用測(cè)試模式調(diào)節(jié)芯片參數(shù)的缺點(diǎn)變得明顯：首先，當(dāng)芯片在各站點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，每個(gè)站點(diǎn)均需開(kāi)啟測(cè)試模式，進(jìn)行參數(shù)校準(zhǔn)，造成測(cè)試時(shí)間的浪費(fèi)；其次，通過(guò)測(cè)試模式進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)受芯片掉電的影響，需要嚴(yán)格控制芯片上電及掉電的順序；最后，各站點(diǎn)的測(cè)試溫度不同，受測(cè)試溫度的影響，達(dá)到同一參數(shù)目標(biāo)值的調(diào)節(jié)代碼存在不同的可能性，當(dāng)采用其中一站的調(diào)節(jié)代碼進(jìn)行鐳射對(duì)產(chǎn)品的失效率有一定的影響，這種影響受芯片制造工藝的制約，存在不可控性。因此，本文開(kāi)發(fā)了一種采用電編程熔絲eFUSE調(diào)節(jié)芯片參數(shù)的測(cè)試流程，有效地避免了傳統(tǒng)的測(cè)試模式調(diào)節(jié)芯片參數(shù)的缺點(diǎn)。

2 采用電編程熔絲調(diào)節(jié)芯片參數(shù)的測(cè)試流程

采用電編程熔絲eFUSE調(diào)節(jié)芯片參數(shù)的測(cè)試流程如圖1所示，其中主要有以下4步：

2.1 芯片目標(biāo)代碼尋找

芯片起測(cè)時(shí)，芯片內(nèi)部的各項(xiàng)參數(shù)均是默認(rèn)值。受微電子制造工藝的影響，即使在相同的默認(rèn)值下，芯片的各項(xiàng)參數(shù)也處在不同的水平線上。而微小的參數(shù)差異將導(dǎo)致芯片間性能的差異，必須對(duì)所有的參數(shù)按照設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行最優(yōu)化校準(zhǔn)，才能保證芯片的良好性能。因此，芯片起測(cè)后，首先要對(duì)芯片各項(xiàng)參數(shù)的目標(biāo)代碼進(jìn)行尋找。

芯片目標(biāo)代碼的尋找通常是以固定芯片目標(biāo)值為前提，通過(guò)不同的代碼寫(xiě)入，進(jìn)行測(cè)量值與目標(biāo)值的比對(duì)，確定最優(yōu)目標(biāo)代碼。

2.2 目標(biāo)代碼分組寫(xiě)入eFUSE寄存器

當(dāng)完成所有同測(cè)芯片目標(biāo)代碼的確定后，這些目標(biāo)代碼將會(huì)被寫(xiě)入到芯片中。目標(biāo)代碼的寫(xiě)入是通過(guò)芯片的eFUSE寄存器實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際測(cè)試中，需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)人員給出的命令組合激活芯片的eFUSE寄存器，才能實(shí)現(xiàn)芯片目標(biāo)值的寫(xiě)入。

為了節(jié)約測(cè)試時(shí)間降低測(cè)試成本，同測(cè)芯片的目標(biāo)代碼不能采用芯片間串行的方法進(jìn)行寫(xiě)入操作。因此，需要對(duì)同測(cè)芯片的目標(biāo)帶碼進(jìn)行篩選分組，按照相同目標(biāo)代碼芯片同時(shí)激活，一次性寫(xiě)入的方式滿足量產(chǎn)需求。

2.3 eFUSE固化目標(biāo)值

通過(guò)I/O電路的片上電壓，通常為2.5V，持續(xù)200微秒的10毫安直流脈沖可以編程單根熔絲，根據(jù)目標(biāo)代碼選取需要熔斷的熔絲，控制I/O電路的脈沖狀態(tài)，即可達(dá)到調(diào)節(jié)芯片參數(shù)的目的。

2.4 eFUSE固化后參數(shù)值的測(cè)量

由于eFUSE存在失敗的概率，因此在參數(shù)值固化后，必須對(duì)每個(gè)芯片的參數(shù)值進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)測(cè)量值和目標(biāo)值比對(duì)，篩選出通過(guò)的芯片。通過(guò)的芯片將進(jìn)入后續(xù)的功能測(cè)試；失效的芯片需要作廢片處理，確保不流入客戶(hù)端，達(dá)到管控產(chǎn)品品質(zhì)的目的。

3 采用電編程熔絲調(diào)節(jié)芯片參數(shù)的優(yōu)勢(shì)

由于電編程熔絲能夠固化芯片的目標(biāo)參數(shù)，因此它的優(yōu)點(diǎn)明顯：

3.1 不受芯片掉電的影響

在芯片的功能測(cè)試中，為了測(cè)試電源網(wǎng)絡(luò)的健壯性，需要對(duì)芯片進(jìn)行頻繁的上電及掉電操作，電編程熔絲有效地避免了芯片上電掉電操作后，電參數(shù)需要再次校準(zhǔn)的問(wèn)題；

3.2 提升了產(chǎn)品的性能

芯片的各站點(diǎn)測(cè)試的溫度不同，受溫度的影響，各參數(shù)的目標(biāo)代碼存在不同的可能性。當(dāng)采用電編程熔絲在第一測(cè)試站點(diǎn)固化參數(shù)值后，各站點(diǎn)均在該相同的固化代碼下進(jìn)行測(cè)量，即使存在參數(shù)值的偏差，也能確保測(cè)試的準(zhǔn)確性，提升了產(chǎn)品性能。

3.3 節(jié)約測(cè)試時(shí)間

芯片參數(shù)僅需要一次性固化，有效的避免了傳統(tǒng)方法下多次寫(xiě)入造成的測(cè)試時(shí)間浪費(fèi)的，并且在測(cè)試的過(guò)程當(dāng)中固化芯片參數(shù)，可以省略后續(xù)鐳射機(jī)臺(tái)的使用，縮短了測(cè)試周期。

4 結(jié)論

本文通過(guò)電編程熔絲eFUSE調(diào)節(jié)芯片參數(shù)測(cè)試流程的開(kāi)發(fā)，有效的規(guī)避了傳統(tǒng)測(cè)試模式下，測(cè)試代碼需要反復(fù)寫(xiě)入的缺點(diǎn)。同時(shí)，通過(guò)第一站固化代碼在各站點(diǎn)的重復(fù)使用，提升了產(chǎn)品的質(zhì)量。該測(cè)試流程不需要使用鐳射機(jī)臺(tái)，簡(jiǎn)化了站點(diǎn)測(cè)試，縮短了芯片的測(cè)試周期，節(jié)約了測(cè)試成本。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

西安紫光國(guó)芯半導(dǎo)體有限公司 陜西省西安市 710075