IC內(nèi)置熔絲熔斷方法
1 引言
某些計量電路|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)。在圓片測試時，可以根據(jù)電路實際基準(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?？膳渲眯砸彩前雽?dǎo)體發(fā)展的一個方向。對于可編程電路，可根據(jù)市場的需求燒熔絲編程，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。一個優(yōu)秀的測試程序應(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
2.1 硬件設(shè)計原理
熔絲是集成電路生產(chǎn)中所使用的一項重要技術(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，我們設(shè)計的硬件方案使熔絲引線不接入測試儀的通道，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。此時電容C1、C2接在VCC上進(jìn)行充電。當(dāng)將CH33設(shè)定為5.0V時，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，將熔斷熔絲FUSE2。
2.2 硬件設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)
可以看出該設(shè)計具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)熔斷熔絲時的大電流由電容產(chǎn)生，直接施加至熔絲兩端。由于避丌了測試儀，所以電流不受測試儀額定電流的限制，不會對測試儀造成不良傷害。
(2)在特定時刻對特定電路進(jìn)行測試時，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。所以在特定時刻，各根熔絲只是選擇熔斷或保持兩者之一，即相對應(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)測試或功能測試時，所有熔絲所對應(yīng)的電容都處于充電狀態(tài)，所以各個電容有足夠的電量產(chǎn)生所需的大電流。同時硬件設(shè)計中采用一根熔絲對應(yīng)一個繼電器、一個電容，既可準(zhǔn)確操作，相互之間又不會有任何影響。
(3)硬件設(shè)計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)的測試通道來控制。由于測試通道的狀態(tài)可以在主程序中設(shè)定，又可以在測試矢量中進(jìn)行驅(qū)動。所以該設(shè)計可以實現(xiàn)與參數(shù)測試或功能測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／(一個最小調(diào)節(jié)單位)。
3.2 傳統(tǒng)方法
在對芯片進(jìn)行測試時，根據(jù)實際測得的頻率值選擇相應(yīng)的熔絲方案，燒斷所對應(yīng)的熔絲，將所測試電路的基準(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。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)浅＠圪?。況且如此多的if...else語句通常足拷貝后對語句體進(jìn)行相應(yīng)的修改，而每種方案中會有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，針對規(guī)律沒計出合理有效的方法。針對表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]五個元素組成的數(shù)組看作一個二進(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)一個變量OSC=(25.21-Tosc)／0.44，對OSC取整(COUNT=floor(OSC))，再將COUNT轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制(ultoa(COUNT，V，2))，再對二進(jìn)制變量進(jìn)行掃描分析，對于為1的位進(jìn)行熔絲燒斷操作，對于為0的位不操作。這樣就將對32種方案的分析轉(zhuǎn)變成對5根熔絲的分析。具體程序如下：
3.5 結(jié)論
對比可以看出，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，那么熔絲方案就會由32種增加到64種，程序的長度就會呈指數(shù)倍數(shù)增加，不僅增加了編程的工作量，而且編程中出錯的幾率也會相應(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；熔絲數(shù)目的增加并不會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，具有極大的實用價值。
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)及個人報警系統(tǒng)。編碼信號輸入時序如圖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)，所以對各個電路的編碼要求具有唯一性，也就意味著在測試時對各個電路要輸入不同的測試碼。而測試系統(tǒng)所調(diào)用的測試碼在測試過程中是不能更改的，即便能找出方法對不同的電路調(diào)用不同的測試碼，也不具可操作性。因為就拿本電路來說，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個測試碼來對222個電路分別編程。
4.3 熔絲編程解決方案
對此，可以先將測試碼進(jìn)行分割，測試碼由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22位的數(shù)組。要燒制的代碼取決于變量COUNT，測試時將COUNT轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制變量，再對二進(jìn)制變量進(jìn)行掃描分析，對于為1的位調(diào)用相應(yīng)段的測試碼，燒斷相應(yīng)的熔絲，對于為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試系統(tǒng)的限制原本不便解決的問題。同時，由于變量COUNT的值存儲于測試儀硬盤上的記錄文件rec.txt，在每個電路測試開始時由程序oprec將COUNT的值讀入機(jī)器內(nèi)存中，在每個電路測試結(jié)束后將變量COUNT加一后再由程序clrec存入記錄文什rec.txt。這樣既可保證每個電路編碼的唯一性，又可保護(hù)數(shù)據(jù)不會因突發(fā)事件而丟失，具有極強(qiáng)的安全性。
5 結(jié)束語
總而言之，寫一個測試程序并不難。但I(xiàn)C市場是一個日新月異、競爭相當(dāng)激烈的市場。所以作為一個優(yōu)秀的測試軟件工程師，應(yīng)當(dāng)能從測試儀硬件配置的實際情況出發(fā)，充分合理利用測試儀的有效資源，使測試程序模塊化、同時具有很強(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)的快捷有效的測試程序，充分滿足市場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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