[实用新型]精确测量和报告芯片内两种信号的时序关系的装置

说明书

【技术领域】

本实用新型属于集成电路技术领域，特别涉及一种时序关系的检测实现装置。 

【背景技术】

目前，有很多方法可用来测量芯片内信号，但是它们却都具有很大的局限性： 

a）使用专门设计的接口将大量内部重要信号发送至集成电路引脚，然后使用标准自动测试设备（ATE）进行信号测量。 

一般来说，需要在特定的运行模式（测试模式）下，将特定信号发送至特定引脚，而该引脚的功能与其在正常操作模式下不同。 

这种方式的不足之处：为了将信号发送至引脚，需要额外的走线及电路来连接，尤其是如果需要大量信号进行监控时，成本就会很大，还会影响正常操作模式下的其他电路。 

此外，将信号发送至引脚（相对于芯片大小，有时属于长距离传输）意味着在引脚处可观察到信号延迟。特别是如果必须测量两种信号之间的时序关系时，通过由同等驱动强度对信号进行驱动且这些信号按既定路线传输，使信号延迟匹配。但是这一过程却很难实现，并且需要花费大量精力进行芯片布局布线和设计。 

b）利用可微调的延迟元件改变内部时序，直至通过或失效边界值被检测到 

该方法需要将延迟元件插入信号路径，延迟元件可在测试模式下进行微调。为了检测两种信号之间的时序关系，对通过延迟元件产生的信号延迟进行多样化设置，并进行功能测试。针对不同的延迟元件设置，重复进行功能测试，直至测试失效。通过或失效边界值与默认设置值的差值即为这两种信号的时序余量。 

使用该方法，只能通过间接途径检测时序余量，即在测试失败前，便可确定两种信号间的 时序关系会发生多大程度的改变，但是却无法确定两种信号间的绝对时序偏移是多少（也就是说，为了使设备正常运行，在信号B之前，无法确定信号A需要传输50ps还是500ps）。 

而且，因为延迟元件面积较大，所以只能在少数几个地方使用。即便是选择了零延迟，也会减慢原始信号传输速度（因为该信号有额外载荷，并且为了连接延迟元件，布线也会更长）。 

c）信号探测 

有多种方法可用来探测内部信号。 

最常用的方法是微探针探测，该方法需要将一个微探针连接到芯片表面分布的线路上。该探针与放大器相连，可用于测量连接到的线路上的信号，此方法可用于连接亚微米的线路，测量几个GHz频率的信号。 

这种方法的不足之处：芯片表面必须处于裸露状态（因为需要在晶圆片上插入探针，需要必须打开芯片的封装，并清除钝化层），并且探针只能接触到顶层金属（芯片设计者必须确保重要信号能够连接到顶层金属，或者在顶层上设置一个测试点，并将其连接到低层金属层的线路上）。除此之外，虽然该方法在分析单个芯片时非常有用，但是在产品测试中却无法检测每条生产线上的每个芯片，因为这种方法需要手动设置且花费时间较长（通常为几个小时）。 

另外一种类似的方法是电子束探测。该方法使用的不是探针而是聚焦电子束。电子束直射到待探测的金属电线上，然后通过测量被反射的电子来计算金属电线的电势。与微探针探测相比，电子束探测的优点是：无需清除芯片表面的钝化层，且无需在芯片上置入机械部件（探针），所以测量更加可靠快速。但是，此类设备非常昂贵（几百万美元），每次只能检测一个器件，而且还不能用于生产线检验。 

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种精确测量和报告芯片内两种信号的时序关系的装置，以解决上述技术问题。 

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案： 

一种精确测量和报告芯片内两种信号的时序关系的装置，包括若干测试存储单元和共用电路；所有测试存储单元均连接至共用电路； 

测试存储单元包括延迟时间脉宽的脉冲产生电路和周期脉宽的脉冲产生电路；共用电路包括第一时间电压转换电路和第二时间电压转换电路； 

延迟时间脉宽的脉冲产生电路的输入端连接待测量数字信号线和参考信号线，延迟时间脉宽的脉冲产生电路输出端分成两路，一路通过周期脉宽的脉冲产生电路连接第一时间电压转换电路，另一路直接连接第二时间电压转换电路； 

周期脉宽的脉冲产生电路的输入端连接延迟时间脉宽的脉冲产生电路输出端和参考信号线，周期脉宽的脉冲产生电路的输出端连接第一时间电压转换电路。