CN102034550A - 电熔丝烧操作的方法和烧录装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电熔丝烧操作的方法和烧录装置。所述方法包括以下步骤：在CLK低电位时将编程数据移位；判断是否需要对当前电熔丝进行烧操作，以写入所述编程数据，如果是，则在CLK高电位时对所述电熔丝进行烧操作；验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧，如果是，则再次对所述电熔丝进行烧操作。利用上述电熔丝烧操作的方法和烧录装置能够避免电熔丝烧操作的占据较多的时间，以提高编程效率。
Description
技术领域
本发明涉及存储器技术领域，特别涉及一种电熔丝熔烧操作的方法和烧录装置。
背景技术
一次性可编程(One Time Programmable，OTP)器件指的是内部的程序内存一次性可编程的存储器。OTP器件的写入原理同EPROM类似，编程时可利用烧录工具的高电压将应用程序代码写入。标准OTP产品的程序内存及代码选项区为全空，用户将应用程序代码烧录到芯片中，就能按用户的功能正常工作，这为用户的开发验证和量产提供了极大的方便和灵活性。但是为了节省成本，编程写入之后的芯片就不再提供抹除或改写功能。
不同于FALSH器件可以反复擦写、灵活性很强的特点，OPT器件适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途，适合既要求一定灵活性，又要求低成本的应用场合，尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。
电熔丝(Efuse)是实现一次性可编程器件程序写入功能的很好的选择，尤其对于和CMOS兼容的Efuse工艺。通常，采用烧(Burn)操作来改变Efuse的状态，如果状态为“0”，则不烧断Efuse，如果状态为“1”，则烧断Efuse。一般情况下，烧操作的工艺时间持续几百微秒到几十毫秒。
图1A为传统技术中一种电熔丝烧操作方法的时序图，图1B为相应的烧录装置示意图，如图所示，在CLK的低相位的时候，DIN(应用程序代码)被移位寄存器(SHF)逐渐的向内移(SH)，然后决定当前的Efuse是否需要进行烧操作；如果确定需要进行烧操作，则在CLK的高相位的时候，MOS晶体管打开，由VBURN输入高电压对Efuse进行烧操作。
然而问题在于，由于不同Efuse的工艺分布不同，烧操作的时间差别很大，为保证烧操作的可靠性，通常烧操作的时间选取都是满足最差的Efuse单元，以确保能够将电熔丝彻底熔断，这样一来，烧操作的过程会占据很多些的时间，严重影响了编程效率。
发明内容
本发明解决的问题是如何避免电熔丝烧操作的占据较多的时间，以提高编程效率。
为解决上述问题，本发明提供一种电熔丝烧操作的方法，包括以下步骤：
在CLK低电位时将编程数据移位；
判断是否需要对当前电熔丝进行烧操作，以写入所述编程数据，如果是，则在CLK高电位时对所述电熔丝进行烧操作；
验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧，如果是，则再次对所述电熔丝进行烧操作。
所述CLK高电位的时间根据电熔丝的工艺而确定。
验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧，包括：
反馈烧操作之后的输出信号，
根据所述输出信号进行判断电熔丝是否完全熔断。
所述再次对所述电熔丝进行烧操作之前还包括：在CLK低电位时将编程数据移位。
所述验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧所需的时间远小于烧操作的时间。
所述验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧所需的时间小于100ns。
所述验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧的步骤通过灵敏放大器实现，该灵敏放大器也用于正常的读操作。
相应的，本发明还提供一种电熔丝烧录装置，包括：
电熔丝，
移位寄存器，用于输入时钟信号和编程数据；
电平移位器，用于时钟信号的电位状态将所述编程数据移位；
烧录开关器，用于判断是否需要对当前电熔丝进行烧操作；
灵敏放大器，用于将烧操作之后的输出信号反馈给所述移位寄存器，以验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧。
所述烧录开关器为第一MOS晶体管，其栅极连接所述电平移位器的输出端，源极输入烧操作信号，漏极连接所述电熔丝。
还包括第二MOS晶体管，其源极与所述第一MOS晶体管的漏极连接，其漏极与实施灵敏放大器的输入端连接。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
所述的电熔丝烧操作方法，在对当前电熔丝的烧操作之后设置了验证的步骤，即验证是否该电熔丝是否需要重烧，如此以来，一次烧操作的时间就不必按照各个电熔丝最长的烧断时间来设置，可以在几十微秒至几毫秒的范围内设为较短的时间，这样就省去了用最长的电熔丝烧断时间来烧所有电熔丝的不必要的浪费，而验证步骤所需的时间极短，相对于烧操作可以忽略不计，没有额外增加时间，因此，整体上来说，编程时对电熔丝进行烧操作的时间可以大大缩短。
电熔丝烧录装置用来实现所述的烧操作方法，因此，从整个编程过程来看，编程时对电熔丝进行烧操作的时间可以大大缩短。
而且，由于验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧的步骤是通过灵敏放大器SA来实现，事实上，该灵敏放大器SA也用于正常的读操作，因此也没有额外增加器件所占面积。
附图说明
通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1A为传统技术中一种电熔丝烧操作方法的时序图；
图1B为图1A相应的烧录装置示意图；
图2A为本发明实施例中所述电熔丝烧操作方法的时序图；
图2B为本发明实施例中所述电熔丝烧操作方法的流程图；
图3为本发明另一实施例中电熔丝烧操作方法的流程图；
图4为本发明实施例中电熔丝烧录装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
通常，在对OTP器件进行编程写入应用程序的数据时，需要进行烧操作以改变电熔丝的状态，参见图1A和图1B所示，在CLK的低相位的时候，首先进行数据移位，即DIN(应用程序代码)被移位寄存器(SHF)逐渐的向内移(SH)，然后根据编程需要决定当前的电熔丝是否需要进行烧操作(BN)；如果确定需要进行烧操作，则在CLK的高相位的时候，将MOS晶体管打开，由VBURN输入高电压对电熔丝进行烧操作，而高相位的时间即为烧操作的时间。
然而，通常烧操作的时间选取都是满足最差的电熔丝单元，以确保能够将电熔丝彻底熔断，也就是说，由于不同的电熔丝烧断所需的时间会有差别，为避免电熔丝没有完全熔断，都是选择尽量长的烧操作时间，于是，烧操作的过程会占据很多些的时间，严重影响了编程效率。
为了避免上述问题，提高编程效率，发明人研究后提出一种电熔丝烧操作的方法和电熔丝烧录装置，通过烧操作之后的验证步骤来确定烧操作是否完全烧断电熔丝，从而不必将烧操作时间设置的很长，提高了编程的效率。
下面结合附图详细说明本发明所述电熔丝烧操作方法的一个具体实施例。
图2A为本发明实施例中所述电熔丝烧操作方法的时序图，图2B为本发明实施例中所述电熔丝烧操作方法的流程图。
如图所示，电熔丝烧操作方法具体包括以下步骤：
步骤S1：在CLK低电位时将编程数据移位SH。如图2A所示，CLK低电位时将编程数据DIN内移。
步骤S2：判断是否需要对当前电熔丝进行烧操作，以写入所述编程数据，如果是，则进行步骤S3；如果否，则进入下一电熔丝位。
步骤S3：在CLK高电位时对所述电熔丝进行烧操作。如图2A所示，CLK由低电位转为高电位时开始执行烧操作，直到高电位结束。
所述CLK高电位的时间根据电熔丝的工艺而确定，可以不必要采用最差的电熔丝来确定该时间，取平均值即可，或者可以设置成几十微秒到几毫秒范围内较短的时间。
步骤S4：验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧，如果是，则进行步骤S5；如果否，则进入下一电熔丝位。
参见图2A所示，图中VF表示该验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧的步骤S4。进行该验证步骤所需的时间远小于烧操作的时间，这段时间和整个烧操作的时间相比可以忽略，例如少于100ns的时间做VF。
所述验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧，具体包括：
反馈烧操作之后的输出信号，
根据所述输出信号进行判断电熔丝是否完全熔断，如果完全熔断，则不需要进行重烧，如果没有完全熔断，则需要进行重烧。
步骤S5：再次对所述电熔丝进行烧操作。
所述验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧的步骤例如通过一个灵敏放大器实现，该灵敏放大器也用于正常的读操作，这样不必增加额外的电路面积，具体在下文电熔丝烧录装置的实施例中详细介绍。
参见图2A所示，再次对所述电熔丝进行烧操作之前还包括：在CLK低电位时将编程数据移位。即图中验证VF之后的数据移位SH’。
本实施例中所述的电熔丝烧操作方法，在对当前电熔丝的烧操作之后设置了验证的步骤，即验证是否该电熔丝是否需要重烧，如此以来，一次烧操作的时间就不必按照各个电熔丝最长的烧断时间来设置，可以在几十微秒至几毫秒的范围内设为较短的时间，这样就省去了用最长的电熔丝烧断时间来烧所有电熔丝的不必要的浪费，而验证步骤所需的时间极短，相对于烧操作可以忽略不计，没有额外增加时间，因此，整体上来说，编程时对电熔丝进行烧操作的时间可以大大缩短。
上述实施例中，如果验证的结果是需要对电熔丝进行重烧，即一次烧操作并未将电熔丝完全熔断，则需要再次进行一次烧操作，在本发明的另一实施例中，所述再次的烧操作可以进行多次。
图3为本发明另一实施例中电熔丝烧操作方法的流程图。
如图3所示，与上述实施例的区别在于，再次烧操作进行完成之后，再次进行步骤S4，即再次验证是否需要对当前电熔丝进行重烧，如果电熔丝没有完全熔断，则需要进行重烧，再次执行步骤S5，第三次对当前电熔丝进行烧操作，换言之，循环重复进行步骤S4和S5，直到所述电熔丝被完全烧断。
虽然，本实施例中要对电熔丝进行多次的烧操作，例如大于两次的烧操作，这样使得单个电熔丝的烧录时间增加，但是，传统技术正是按照这样的电熔丝来设置烧操作时间的，由于这样的电熔丝毕竟是少数，因此从整个编程过程来看，编程时对电熔丝进行烧操作的时间可以大大缩短。
下面结合附图详细说明本发明所述电熔丝烧录装置的一个具体实施例。
图4为本发明实施例中电熔丝烧录装置的示意图，如图所示，前述实施例中的电熔丝烧操作方法通过以下描述的烧录装置来实现，该烧录装置具体包括：
电熔丝100，
移位寄存器SHF，用于输入时钟信号CLK和编程数据DIN；
电平移位器LVS，用于根据时钟信号CLK的电位状态将所述编程数据DIN移位；
烧录开关器101，用于判断是否需要对当前电熔丝100进行烧操作；
灵敏放大器SA，用于将烧操作之后的输出信号DOUT反馈给所述移位寄存器SHF，以验证烧操作之后的电熔丝100是否需要进行重烧。
其中，所述电平移位器LVS的输出端连接所述电平移位器LVS的输入端，所述电平移位器LVS的输出端连接所述烧录开关器101，控制烧录开关器101的开关状态。
所述烧录开关器101为第一MOS晶体管101，其栅极连接所述电平移位器LVS的输出端，源极输入烧操作信号，漏极连接所述电熔丝。
电熔丝烧录装置还包括第二MOS晶体管102，其源极与所述第一MOS晶体管101的漏极连接，其漏极与实施灵敏放大器SA的输入端连接，其栅极输入验证步骤VF的使能信号。
所述灵敏放大器SA的输出端与所述移位寄存器SHF的一个输入端连接，烧操作之后向移位寄存器SHF反馈烧操作之后的输出信号DOUT。
上述烧录装置用来实现前述实施例所述电熔丝烧操作的方法，因此，从整个编程过程来看，编程时对电熔丝进行烧操作的时间可以大大缩短。
而且，由于验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧的步骤是通过灵敏放大器SA来实现，事实上，该灵敏放大器SA也用于正常的读操作，因此也没有额外增加器件所占面积。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种电熔丝烧操作的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在CLK低电位时将编程数据移位；
判断是否需要对当前电熔丝进行烧操作，以写入所述编程数据，如果是，则在CLK高电位时对所述电熔丝进行烧操作；
验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧，如果是，则再次对所述电熔丝进行烧操作。
2.根据权利要求1所述的电熔丝烧操作的方法，其特征在于，所述CLK高电位的时间根据电熔丝的工艺而确定。
3.根据权利要求1所述的电熔丝烧操作的方法，其特征在于，验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧，包括：
反馈烧操作之后的输出信号，
根据所述输出信号进行判断电熔丝是否完全熔断。
4.根据权利要求1所述的电熔丝烧操作的方法，其特征在于，所述再次对所述电熔丝进行烧操作之前还包括：在CLK低电位时将编程数据移位。
5.根据权利要求1所述的电熔丝烧操作的方法，其特征在于，所述验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧所需的时间远小于烧操作的时间。
6.根据权利要求1所述的电熔丝烧操作的方法，其特征在于，所述验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧所需的时间小于100ns。
7.根据权利要求1所述的电熔丝烧操作的方法，其特征在于，所述验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧的步骤通过灵敏放大器实现，该灵敏放大器也用于正常的读操作。
8.一种电熔丝烧录装置，其特征在于，包括：
电熔丝，
移位寄存器，用于输入时钟信号和编程数据；
电平移位器，用于时钟信号的电位状态将所述编程数据移位；
烧录开关器，用于判断是否需要对当前电熔丝进行烧操作；
灵敏放大器，用于将烧操作之后的输出信号反馈给所述移位寄存器，以验证烧操作之后的电熔丝是否需要进行重烧。
9.根据权利要求8所述的电熔丝烧录装置，其特征在于，所述烧录开关器为第一MOS晶体管，其栅极连接所述电平移位器的输出端，源极输入烧操作信号，漏极连接所述电熔丝。
10.根据权利要求8所述的电熔丝烧录装置，其特征在于，还包括第二MOS晶体管，其源极与所述第一MOS晶体管的漏极连接，其漏极与实施灵敏放大器的输入端连接。
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