采用电编程熔丝调节芯片参数的测试流程

王帆

摘 要 利用电子的迁移特性可以生成一种微小的熔丝结构，这种熔丝结构称为电编程熔丝eFUSE，可以在芯片上编程。为了提高芯片测试的准确性并降低测试成本，eFUSE被广泛的用于芯片的设计中，用来调整芯片的各项参数。本文主要介绍了一种采用eFUSE调节芯片参数的测试流程，并通过与传统的芯片参数调节方法作对比，展示出采用eFUSE的优势。

【关键词】电编程熔丝 参数调节 测试流程

1 引言

随着芯片测试准确性要求的提高，以及减少测试时间降低测试成本的压力，传统的采用测试模式调节芯片参数的缺点变得明显：首先，当芯片在各站点进行测试时，每个站点均需开启测试模式，进行参数校准，造成测试时间的浪费；其次，通过测试模式进行参数调节受芯片掉电的影响，需要严格控制芯片上电及掉电的顺序；最后，各站点的测试温度不同，受测试温度的影响，达到同一参数目标值的调节代码存在不同的可能性，当采用其中一站的调节代码进行镭射对产品的失效率有一定的影响，这种影响受芯片制造工艺的制约，存在不可控性。因此，本文开发了一种采用电编程熔丝eFUSE调节芯片参数的测试流程，有效地避免了传统的测试模式调节芯片参数的缺点。

2 采用电编程熔丝调节芯片参数的测试流程

采用电编程熔丝eFUSE调节芯片参数的测试流程如图1所示，其中主要有以下4步：

2.1 芯片目标代码寻找

芯片起测时，芯片内部的各项参数均是默认值。受微电子制造工艺的影响，即使在相同的默认值下，芯片的各项参数也处在不同的水平线上。而微小的参数差异将导致芯片间性能的差异，必须对所有的参数按照设计规则进行最优化校准，才能保证芯片的良好性能。因此，芯片起测后，首先要对芯片各项参数的目标代码进行寻找。

芯片目标代码的寻找通常是以固定芯片目标值为前提，通过不同的代码写入，进行测量值与目标值的比对，确定最优目标代码。

2.2 目标代码分组写入eFUSE寄存器

当完成所有同测芯片目标代码的确定后，这些目标代码将会被写入到芯片中。目标代码的写入是通过芯片的eFUSE寄存器实现的。在实际测试中，需要严格按照设计人员给出的命令组合激活芯片的eFUSE寄存器，才能实现芯片目标值的写入。

为了节约测试时间降低测试成本，同测芯片的目标代码不能采用芯片间串行的方法进行写入操作。因此，需要对同测芯片的目标带码进行筛选分组，按照相同目标代码芯片同时激活，一次性写入的方式满足量产需求。

2.3 eFUSE固化目标值

通过I/O电路的片上电压，通常为2.5V，持续200微秒的10毫安直流脉冲可以编程单根熔丝，根据目标代码选取需要熔断的熔丝，控制I/O电路的脉冲状态，即可达到调节芯片参数的目的。

2.4 eFUSE固化后参数值的测量

由于eFUSE存在失败的概率，因此在参数值固化后，必须对每个芯片的参数值进行测量，通过测量值和目标值比对，筛选出通过的芯片。通过的芯片将进入后续的功能测试；失效的芯片需要作废片处理，确保不流入客户端，达到管控产品品质的目的。

3 采用电编程熔丝调节芯片参数的优势

由于电编程熔丝能够固化芯片的目标参数，因此它的优点明显：

3.1 不受芯片掉电的影响

在芯片的功能测试中，为了测试电源网络的健壮性，需要对芯片进行频繁的上電及掉电操作，电编程熔丝有效地避免了芯片上电掉电操作后，电参数需要再次校准的问题；

3.2 提升了产品的性能

芯片的各站点测试的温度不同，受温度的影响，各参数的目标代码存在不同的可能性。当采用电编程熔丝在第一测试站点固化参数值后，各站点均在该相同的固化代码下进行测量，即使存在参数值的偏差，也能确保测试的准确性，提升了产品性能。

3.3 节约测试时间

芯片参数仅需要一次性固化，有效的避免了传统方法下多次写入造成的测试时间浪费的，并且在测试的过程当中固化芯片参数，可以省略后续镭射机台的使用，缩短了测试周期。

4 结论

本文通过电编程熔丝eFUSE调节芯片参数测试流程的开发，有效的规避了传统测试模式下，测试代码需要反复写入的缺点。同时，通过第一站固化代码在各站点的重复使用，提升了产品的质量。该测试流程不需要使用镭射机台，简化了站点测试，缩短了芯片的测试周期，节约了测试成本。

参考文献

[1]杜兴兴.0.13μm CMOS工艺下电子可编程熔丝研究与设计[D].西安：西安电子科技大学（硕士学位论文），2010.

[2]王振婷.熔丝可编程电路的译码模块设计与研究[J].软件，2014.

[3]硅电学特性研究之Ⅴ：多晶硅熔丝的电编程性质[J].微电子学，1986.

作者单位

西安紫光国芯半导体有限公司 陕西省西安市 710075