IC內(nèi)置熔絲熔斷方法
1 引言
某些計(jì)量電路|0">電路為了防止工藝上電阻溫度-階溫度因子的偏差，采用了熔絲結(jié)構(gòu)以得到更精確的基準(zhǔn)。在圓片測(cè)試時(shí)，可以根據(jù)電路實(shí)際基準(zhǔn)點(diǎn)在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，使出廠電路的基準(zhǔn)更加精確，一致性更好。可配置性也是半導(dǎo)體發(fā)展的一個(gè)方向。對(duì)于可編程電路，可根據(jù)市場(chǎng)的需求燒熔絲編程，使電路具有更強(qiáng)的適應(yīng)性，而且熔絲是一次性編程，具有更強(qiáng)的安全性。一個(gè)優(yōu)秀的測(cè)試程序應(yīng)當(dāng)有明顯的模塊化，簡明有效、邏輯性強(qiáng)。這樣的程序便于他人閱讀理解和相互交流，也有利于調(diào)試過程中的修改調(diào)整。
2 熔絲熔斷的硬件設(shè)計(jì)
2.1 硬件設(shè)計(jì)原理
熔絲是集成電路生產(chǎn)中所使用的一項(xiàng)重要技術(shù)。熔絲的結(jié)構(gòu)如圖1。
為了能提供足夠大的瞬問電流，又保護(hù)PE卡不受損，我們?cè)O(shè)計(jì)的硬件方案使熔絲引線不接入測(cè)試儀的通道，而通過電容放電來提供熔斷熔絲所需的瞬間大電流。電容的充電、放電由繼電器來控制，而繼電器的開啟、閉合由測(cè)試儀通道(所選擇通道由用戶根據(jù)需要任意定義)提供電壓來控制。原理圖如圖2。
在通常情況下，CH33和CH34默認(rèn)值為0.0V。繼電器RELAY1和RELAY2不工作。此時(shí)電容C1、C2接在VCC上進(jìn)行充電。當(dāng)將CH33設(shè)定為5.0V時(shí)，繼電器RELAY1工作，電容C1與VCC脫開，轉(zhuǎn)而跨接在熔絲FUSE1兩端，電容C1放電，熔斷熔絲FUSE1。而C2仍在充電。同樣，如果將CH34設(shè)定為5.0V時(shí)，將熔斷熔絲FUSE2。
2.2 硬件設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)
可以看出該設(shè)計(jì)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)熔斷熔絲時(shí)的大電流由電容產(chǎn)生，直接施加至熔絲兩端。由于避丌了測(cè)試儀，所以電流不受測(cè)試儀額定電流的限制，不會(huì)對(duì)測(cè)試儀造成不良傷害。
(2)在特定時(shí)刻對(duì)特定電路進(jìn)行測(cè)試時(shí)，該電路只可能是某一狀態(tài)，也就是說只是執(zhí)行眾多熔絲方案中特定的一種。所以在特定時(shí)刻，各根熔絲只是選擇熔斷或保持兩者之一，即相對(duì)應(yīng)的電容最多只進(jìn)行一次放電。由于在默認(rèn)狀態(tài)或者在執(zhí)行其他參數(shù)測(cè)試或功能測(cè)試時(shí)，所有熔絲所對(duì)應(yīng)的電容都處于充電狀態(tài)，所以各個(gè)電容有足夠的電量產(chǎn)生所需的大電流。同時(shí)硬件設(shè)計(jì)中采用一根熔絲對(duì)應(yīng)一個(gè)繼電器、一個(gè)電容，既可準(zhǔn)確操作，相互之間又不會(huì)有任何影響。
(3)硬件設(shè)計(jì)中用繼電器來選擇電容是接在電源上充電或是跨接在熔絲兩端放電。繼電器的選通由相應(yīng)的測(cè)試通道來控制。由于測(cè)試通道的狀態(tài)可以在主程序中設(shè)定，又可以在測(cè)試矢量中進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。所以該設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)與參數(shù)測(cè)試或功能測(cè)試的相互兼容并友好交換。
3 熔絲調(diào)整基準(zhǔn)
3.1 熔絲方案簡介
表1所示是某電路的熔絲調(diào)節(jié)方案。其中Tosc表示所測(cè)振蕩方波周期。“0”表示Oa-Ob間的熔絲不熔斷，“1”表示Oa-Ob間的熔絲熔斷。Tosc超出表1第一列所示范圍則判為無效。調(diào)節(jié)精度為0.44μs／(一個(gè)最小調(diào)節(jié)單位)。
3.2 傳統(tǒng)方法
在對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試時(shí)，根據(jù)實(shí)際測(cè)得的頻率值選擇相應(yīng)的熔絲方案，燒斷所對(duì)應(yīng)的熔絲，將所測(cè)試電路的基準(zhǔn)進(jìn)行一定量的調(diào)整，使基準(zhǔn)趨于理想的范圍。傳統(tǒng)方法是機(jī)械地用if...else語句來編程，程序如下：
3.3 傳統(tǒng)方法的弊端
就結(jié)果而言，該測(cè)試程序是正確的，完全可以達(dá)到技術(shù)要求。但我們可以發(fā)現(xiàn)程序如此編寫的明顯弊端：
(1)程序的編寫相當(dāng)繁瑣，容易出錯(cuò)。就該產(chǎn)品而言，調(diào)整熔絲的可能方案共有32種。所以程序?qū)?huì)非常累贅。況且如此多的if...else語句通常足拷貝后對(duì)語句體進(jìn)行相應(yīng)的修改，而每種方案中會(huì)有0～5根不同組合的熔絲需要熔斷，所以在編程過程中很有可能出現(xiàn)失誤且不容易發(fā)覺。如此很有可能燒錯(cuò)熔絲，而熔絲是不可恢復(fù)的。這樣的損失是無法彌補(bǔ)的。
(2)程序缺乏模塊性，可讀性差，不便于他人閱讀理解和相互交流；在新品調(diào)試分析過程中修改、調(diào)整不便，操作靈活性差。
3.4 改進(jìn)方法
對(duì)于復(fù)雜問題我們應(yīng)當(dāng)進(jìn)行分析，設(shè)法找出其中的規(guī)律，針對(duì)規(guī)律沒計(jì)出合理有效的方法。針對(duì)表1進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，可以得表2。
由表2可以看出，如果將[O5-O6]、[O4-O5]、[O3-O4]、[O2-O3]、[O1-O2]五個(gè)元素組成的數(shù)組看作一個(gè)二進(jìn)制數(shù)的值，則該值與COUNT整數(shù)部分的值是完全吻合的，而且是順序遞增的。所以可以考慮設(shè)一個(gè)變量OSC=(25.21-Tosc)／0.44，對(duì)OSC取整(COUNT=floor(OSC))，再將COUNT轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制(ultoa(COUNT，V，2))，再對(duì)二進(jìn)制變量進(jìn)行掃描分析，對(duì)于為1的位進(jìn)行熔絲燒斷操作，對(duì)于為0的位不操作。這樣就將對(duì)32種方案的分析轉(zhuǎn)變成對(duì)5根熔絲的分析。具體程序如下：
3.5 結(jié)論
對(duì)比可以看出，傳統(tǒng)方法雖然結(jié)果正確，但是僅適用于熔絲較少的情況。隨著熔絲數(shù)目的增加，假設(shè)由5根增加為6根，那么熔絲方案就會(huì)由32種增加到64種，程序的長度就會(huì)呈指數(shù)倍數(shù)增加，不僅增加了編程的工作量，而且編程中出錯(cuò)的幾率也會(huì)相應(yīng)增加。而改進(jìn)方法顯然程序簡潔，便于閱讀、調(diào)試和分析；而且模塊化、條理清晰，不易出錯(cuò)；熔絲數(shù)目的增加并不會(huì)使程序的篇幅明顯增加。因而改進(jìn)方法具有強(qiáng)大的適應(yīng)能力，可以適用于大多數(shù)熔絲類產(chǎn)品。目前公司熔絲類產(chǎn)品基本都采用該方法，具有極大的實(shí)用價(jià)值。
4 熔絲編程
4.1 熔絲編程簡介
可編程遙控編碼電路，可應(yīng)用于夜盜報(bào)警系統(tǒng)、汽車防盜系統(tǒng)、車庫門控制系統(tǒng)、家庭／辦公安全系統(tǒng)及個(gè)人報(bào)警系統(tǒng)。編碼信號(hào)輸入時(shí)序如圖3所示。
4.2 熔絲編程方案難點(diǎn)
由于電路應(yīng)用于安全系統(tǒng)，所以對(duì)各個(gè)電路的編碼要求具有唯一性，也就意味著在測(cè)試時(shí)對(duì)各個(gè)電路要輸入不同的測(cè)試碼。而測(cè)試系統(tǒng)所調(diào)用的測(cè)試碼在測(cè)試過程中是不能更改的，即便能找出方法對(duì)不同的電路調(diào)用不同的測(cè)試碼，也不具可操作性。因?yàn)榫湍帽倦娐穪碚f，它具有22根熔絲，即可支持多達(dá)222種地址碼，不可能編寫222個(gè)測(cè)試碼來對(duì)222個(gè)電路分別編程。
4.3 熔絲編程解決方案
對(duì)此，可以先將測(cè)試碼進(jìn)行分割，測(cè)試碼由22段組成，第1段燒第1根熔絲，第2段燒第2根熔絲，……，第22段燒第22根熔絲。再將22根熔絲看作是一個(gè)22位的數(shù)組。要燒制的代碼取決于變量COUNT，測(cè)試時(shí)將COUNT轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制變量，再對(duì)二進(jìn)制變量進(jìn)行掃描分析，對(duì)于為1的位調(diào)用相應(yīng)段的測(cè)試碼，燒斷相應(yīng)的熔絲，對(duì)于為0的位不操作。具體程序如下：
4.4 結(jié)論
該方案巧妙地解決了由于受測(cè)試系統(tǒng)的限制原本不便解決的問題。同時(shí)，由于變量COUNT的值存儲(chǔ)于測(cè)試儀硬盤上的記錄文件rec.txt，在每個(gè)電路測(cè)試開始時(shí)由程序oprec將COUNT的值讀入機(jī)器內(nèi)存中，在每個(gè)電路測(cè)試結(jié)束后將變量COUNT加一后再由程序clrec存入記錄文什rec.txt。這樣既可保證每個(gè)電路編碼的唯一性，又可保護(hù)數(shù)據(jù)不會(huì)因突發(fā)事件而丟失，具有極強(qiáng)的安全性。
5 結(jié)束語
總而言之，寫一個(gè)測(cè)試程序并不難。但I(xiàn)C市場(chǎng)是一個(gè)日新月異、競爭相當(dāng)激烈的市場(chǎng)。所以作為一個(gè)優(yōu)秀的測(cè)試軟件工程師，應(yīng)當(dāng)能從測(cè)試儀硬件配置的實(shí)際情況出發(fā)，充分合理利用測(cè)試儀的有效資源，使測(cè)試程序模塊化、同時(shí)具有很強(qiáng)的邏輯性和易讀性，如此才能編寫出能適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的快捷有效的測(cè)試程序，充分滿足市場(chǎng)的批量需求和客戶的質(zhì)量要求，提高公司的競爭力，縮減產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高公司的利潤值，為公司發(fā)展提供必要的保證。
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