[發明專利]一種芯片參數采集電路

有效

• 申請號: 202211069092.X
• 申請日: 2022-09-02
• 公開（公告）號: CN115166492B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 劉斌;賴鼐;龔暉
• 申請（專利權）人: 珠海妙存科技有限公司
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28;G01R35/00;G01R19/00;G01K13/00;G01K15/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 葉恩華

本申請公開了一種芯片參數采集電路，包括溫度采樣模塊、校準模塊、選通模塊、以及模數轉換器；其中，所述校準模塊包括：帶隙基準電路，用于生成與晶體管的工作溫度無關的帶隙基準電壓；電壓緩沖器，用于將所述第一參考電壓調整為輸入所述模數轉換器以及輸入分壓電路的正參考電壓；分壓電路，用于將所述正參考電壓調整為輸入所述選通模塊的片內校準電壓；基準電壓校準電路，用于校準所述帶隙基準電壓，以使所述溫度采樣模塊生成第一采樣信號，以及用于生成輸入所述分壓電路的第一參考電壓；所述第一采樣信號包括帶溫度信息的電壓信號。本方法可以簡化校準步驟，節約人力資源成本。本申請可廣泛應用于芯片測試技術領域內。

技術領域

本申請涉及芯片測試技術領域，尤其是一種芯片參數采集電路。

背景技術

在傳統技術的芯片參數采集電路中，芯片參數采集電路包括溫度傳感器和電壓傳感器，溫度傳感器用于測量芯片的結溫，電壓傳感器用于實時監測芯片內電源電壓的波動，如果出現超出規格的溫度或電壓變化，芯片就會啟動中斷或者報警操作，以免造成芯片的性能退化和功能異常，而溫度采集任務通常由被偏置在恒定電流下的雙極型晶體管PNP執行：恒定電流由偏置電流電路中的P溝道場效應晶體管PMOS陣列產生，并連接在PNP的發射極；PNP的基極-集電極電壓Vbe與溫度成反比，且近似呈線性關系。因此溫度采集的電路會輸出一個帶有溫度信息的電壓信號，該信號與電壓采集電路的輸出電壓信號經過通道選通電路送至模數轉換器的輸入端口，模數轉換器的輸出數字碼字用于邏輯電路的后處理。

傳統采集電路中存在以下影響數字碼字精度的非理想因素：1.PMOS偏置電流不是恒定值，會隨生產工藝角和電源電壓發生顯著的變化，偏置電流的改變會造成PNP Vbe隨溫度變化的非線性；2.PNP的Vbe會隨生產工藝角發生顯著變化，即使PNP被偏置在恒定的電流下，不同芯片在同一個溫度下的Vbe也會不同，會引入溫度測量的偏移誤差；3.模數轉換器存在因生產工藝失配引起的轉換誤差，會引入溫度和電壓測量的偏移誤差；4.模數轉換器的輸入正參考電壓值一般設定為電源電源，而電源電壓不可避免地存在直流偏移和瞬態波動。

鑒于上述非理想因素，溫度和電壓傳感器必須經過校準才能滿足產品的測量精度要求。校準一般是在晶圓生產后段，芯片封裝之前的探針測試（CP）階段完成的。傳統校準技術需要分3個步驟完成：1.校準偏置電流的精度，目的是提升PNP 基極以及發射極的電壓Vbe隨溫度變化的線性度，使得數字碼字隨溫度的變化接近線性。校準的原理是在芯片打線窗口處施加芯片外精準電阻，改變偏置電流PMOS陣列中并聯開啟的PMOS個數調節總的偏置電流大小。當總偏置電流在芯片外精準電阻上形成的壓降達到預設值時將PMOS開啟的個數存入一次性可編程存儲單元中。2.校準PNP的Vbe隨生產工藝角的變化，目的是消除芯片之間的固定溫度偏移。校準原理是在預設溫度下（一般是室溫）記錄實測溫度和理論計算溫度的差值，存入一次性可編程存儲單元中。3.校準模數轉換器由生產工藝失配和電源波動引起的轉換誤差。因芯片內無法提供相對精準的電源電壓，需要從芯片外部施加兩個直流電源，一個是通過芯片打線窗口連接到模數轉換器的輸入端口的滿量程內的任意電壓值，另一個是通過芯片打線窗口連接到模數轉換器的正參考電壓端口的滿量程電壓。校準原理是將實測數字碼字和理想數字碼字的差值記錄在一次性可編程存儲單元中。

傳統校準技術的缺點有以下3點：1.需要多次校準，增加了晶圓探針測試的時間和成本；2.需要多個eFuse單元存放校準值，而SoC中的eFuse容量通常是有限的，其單位容量成本也遠高于其它類型的存儲單元（比如靜態隨機存儲SRAM）；3.需要多個芯片打線窗口，占用了SoC有限的PAD資源。因此，基于上述傳統采集電路在校準技術的缺陷，亟需一種新的芯片參數采集電路。

SoC=片上系統；

CP校準=探針測試階段校準；

eFuse=一次性可編程存儲器。

發明內容

本申請的目的在于至少一定程度上解決現有技術中存在的技術問題之一。