IC產(chǎn)品的質(zhì)量解說

質(zhì)量（Quality）和可靠性（Reliability）在一定程度上可以說是IC 產(chǎn)品的生命，好的品質(zhì)，長久的耐力往往就是一顆IC產(chǎn)品的競爭力所在。在做產(chǎn)品驗(yàn)證時我們往往會遇到三個問題，驗(yàn)證什么，如何去驗(yàn)證，哪里去驗(yàn)證，這就是what, how , where 的問題了。常常用于芯片Tapeout前的功能驗(yàn)證，或者用于基于FPGA的系統(tǒng)產(chǎn)品（非ASIC實(shí)現(xiàn)方案，快速推向市場）。解決了這三個問題，質(zhì)量和可靠性就有了保證，制造商才可以大量地將產(chǎn)品推向市場，客戶才可以放心地使用產(chǎn)品?，F(xiàn)將目前較為流行的測試方法加以簡單歸類和闡述，力求達(dá)到拋磚引玉的作用。

質(zhì)量（Quality） 就是產(chǎn)品性能的測量，它回答了一個產(chǎn)品是否合乎規(guī)格（SPEC）的要求，是否符合各項性能指標(biāo)的問題；可靠性（Reliability）則是對產(chǎn)品耐久力的測量，它回答了一個產(chǎn)品生命周期有多長，簡單說，它能用多久的問題。所以說質(zhì)量（Quality）解決的是現(xiàn)階段的問題，可靠性（Reliability）解決的是一段時間以后的問題。知道了兩者的區(qū)別，我們發(fā)現(xiàn)，Quality 的問題解決方法往往比較直接，設(shè)計和制造單位在產(chǎn)品生產(chǎn)出來后，通過簡單的測試，就可以知道產(chǎn)品的性能是否達(dá)到SPEC 的要求，這種測試在IC的設(shè)計和制造單位就可以進(jìn)行。雖然數(shù)字IC和模擬IC同屬于集成電路范疇，但兩者的基本工作原理截然不同，基本的工作原理的差異決定了數(shù)字IC和模擬IC不同的產(chǎn)品特性、設(shè)計思路、工藝選擇以及市場分布情況。相對而言，Reliability 的問題似乎就變的十分棘手，這個產(chǎn)品能用多久，who knows? 誰會能保證今天產(chǎn)品能用，明天就一定能用？為了解決這個問題，人們制定了各種各樣的標(biāo)準(zhǔn).

數(shù)字電路老煉測試

數(shù)字電路高溫老煉測試系統(tǒng)是一種用于數(shù)字電路老化篩選的專業(yè)試驗(yàn)設(shè)備，它可實(shí)現(xiàn)在動態(tài)老煉過程中對器件進(jìn)行功能測試。布局規(guī)劃后，宏單元、I/OPad的位置和放置標(biāo)準(zhǔn)單元的區(qū)域都已確定，這些信息SE（SiliconEnsemble）會通過DEF文件傳遞給(PhysicalCompiler),PC根據(jù)由綜合給出的。首先概括介紹了可靠性篩選試驗(yàn)、器件高溫老煉原理和方法等基礎(chǔ)知識，并在闡述數(shù)字電路動態(tài)功率老煉和在線功能測試基本原理的基礎(chǔ)上，對該系統(tǒng)的硬件組成、工作原理、結(jié)構(gòu)特征、技術(shù)指標(biāo)等方面做了介紹。 

將重點(diǎn)放在系統(tǒng)軟件的開發(fā)和設(shè)計上。對用戶需求和軟件設(shè)計要求分析后，首先根據(jù)系統(tǒng)功能對軟件進(jìn)行總體設(shè)計，確定了兩個主功能模塊：功率老煉模塊、功能測試模塊和三個輔助模塊：工作電壓控制模塊、測試器件數(shù)據(jù)庫管理模塊、結(jié)果處理模塊，并將主模塊細(xì)分出若干子功能模塊。這個是數(shù)字電路基礎(chǔ)知識，一個寄存器出現(xiàn)這兩個時序違例時，是沒有辦法正確采樣數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的，所以以寄存器為基礎(chǔ)的數(shù)字芯片功能肯定會出現(xiàn)問題。然后結(jié)合設(shè)計語言——Delphi的特點(diǎn)，進(jìn)一步詳細(xì)論述了各功能模塊的設(shè)計和軟件實(shí)現(xiàn)，并給出相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)界面。 后總結(jié)了該系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)，并提出了軟件進(jìn)一步完善的方案。

4GHzCMOS全數(shù)字鎖相環(huán)

隨著深亞微米CMOS工藝的發(fā)展,工藝尺寸的縮小使模擬電路的設(shè)計變得更加復(fù)雜,盡可能采用數(shù)字電路代替模擬電路成為發(fā)展的趨勢。隨著三星以及臺積電在近期將完成14奈米、16奈米FinFET的量產(chǎn)，兩者都想爭奪Apple下一代的iPhone芯片代工，我們將看到相當(dāng)精彩的商業(yè)競爭，同時也將獲得更加省電、輕薄的手機(jī)，要感謝摩爾定律所帶來的好處呢。鎖相環(huán)作為時鐘產(chǎn)生電路是射頻通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵模塊,其中全數(shù)字鎖相環(huán)具有良好的集成性、可移植性和可編程性,以及能夠?qū)崿F(xiàn)較好的相位噪聲指標(biāo)等優(yōu)勢,得到了越來越廣泛的研究和發(fā)展。本文著重于2.4GHz CMOS全數(shù)字鎖相環(huán)的研究與設(shè)計,主要工作包括:

1)首先分析并推導(dǎo)了全數(shù)字鎖相環(huán)的主要性能指標(biāo),接著分析了I型和II型全數(shù)字鎖相環(huán)的原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并分析了環(huán)路參數(shù)對整個環(huán)路特性與穩(wěn)定性的影響。

2)提出一種用于時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Time-to-Digital Converter,TDC)的互補(bǔ)比較器的結(jié)構(gòu),在傳統(tǒng)比較器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,疊加一個與之互補(bǔ)的比較器,能夠消除輸出波形的毛刺,降低輸入失調(diào)電壓,提高比較器的工作速度,進(jìn)而改善比較器的精度。(對synopsys的Astro而言，經(jīng)過綜合后生成的門級網(wǎng)表，時序約束文件SDC是一樣的,Pad的定義文件--tdf，。

3)提出一種可重構(gòu)數(shù)字濾波器(Digital Loop Filter,DLF),將DLF的參數(shù)KP、KI做成芯片外的控制端口,通過片外手動調(diào)節(jié)來改變芯片內(nèi)部的參數(shù),可以改變?nèi)珨?shù)字鎖相環(huán)的帶寬,開環(huán)和閉環(huán)響應(yīng),以及幅度響應(yīng)等,終能夠方便地在片外調(diào)節(jié),使環(huán)路達(dá)到鎖定狀態(tài)。虛接口的定義：virtualinterface_typevariable。

4)分析和設(shè)計了一款數(shù)控振蕩器(Digitally Controlled Oscillator,DCO),采用CMOS交叉耦合LC振蕩器,包括粗調(diào)、中調(diào)和精調(diào)三個電容陣列和ΔΣ調(diào)制器。電路的輸入、輸出信號的類型不同數(shù)電：工作信號是數(shù)字信號“0”“1”，且信號的幅度只有高低兩種電平，數(shù)值上是離散的。其中,粗調(diào)單元采用MIM電容,中調(diào)和精調(diào)單元采用兩對反向連接的PMOS對管構(gòu)成MOS電容,本文DCO的增益為300kHz左右,使用ΔΣ調(diào)制器后,DCO的分辨率可以達(dá)到5kHz左右。