CN107533101A - 片上内置测试和运行鉴定 - Google Patents
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Abstract
通过构造具有与目标光子装置类似或等效的电特性的可切换片上负载来实现对光学物理介质依赖集成电路(“PMD IC”)的运行和功能测试。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年4月3日提交的美国第62/142608号临时申请和2015年7月30日提交的美国第14/814066号非临时申请的权益,此处以引证的方式将申请的整个公开并入。
技术领域
本文的主题总体涉及模拟电路和信号以及关联的放大技术。具体地,本发明涉及片上内置测试和运行鉴定(operational qualification)系统和方法。
背景技术
光学物理介质依赖(“PMD”)集成电路(“IC”)(“PMD IC”)被设计为连同激光器和光电二极管/光电探测器这样的光子装置一起运行。这些电路是电域与光域之间的接口。在功能和/或鉴定测试期间,例如,高温工作寿命(“HTOL”),期望PMD IC动态运行并实际地加载。随着运行数据速率提高,这种负载条件变得成本高昂或不可企及的复杂。许多现有方案用低于理想的负载条件对测试相关性进行了妥协和/或由于测试系统复杂性而遭受结果的较宽的变化范围。
发明内容
根据一个实施方式,描述了一种片上内置测试和鉴定系统,该片上内置测试和鉴定系统包括:用于对装置进行驱动的驱动器装置,其中,装置与电流特性和电压特性关联;负载电路,该负载电路被设计为呈现装置的电流-电压(“I-V”)特性;以及开关,该开关耦接在驱动器装置与负载电路之间,使得开关允许选择驱动器装置对装置或负载电路进行驱动,其中,开关可以在驱动器装置的运行鉴定期间启动。
根据一个实施方式,描述了一种用于在制造环境中测试驱动器装置在驱动负载时的运行的方法,该方法包括以下步骤:确定装置的I-V特性;引入片上负载以再现装置的I-V特性;以及将片上负载可切换地耦接到驱动器电路,以使得能够选择驱动器装置对装置或负载电路进行驱动。
根据一个实施方式,描述了一种片上内置测试和鉴定系统,该片上内置测试和鉴定系统包括:第一通道和第二通道,其中,各通道包括:第一焊盘和第二焊盘;开关电阻器网络,该开关电阻器网络将第一焊盘和第二焊盘耦接,其中,开关电阻器网络允许选择第一焊盘与第二焊盘之间的期望电阻值;片上负载,该片上负载耦接到第一焊盘;以及放大器,该放大器耦接到第二焊盘。
附图说明
图1是根据一个实施方式的片上内置测试和运行鉴定系统的框图。
图2A是根据一个实施方式的针对VCSEL装置的示例性I-V特性。
图2B是根据一个实施方式的用于诸如VCSEL驱动器这样的激光器装置的片上内置测试和运行鉴定系统的示意图。
图3是根据一个实施方式的用于光接收器装置的片上内置测试和运行鉴定系统的示意图。
图4A是根据一个实施方式的用于光接收器装置的双通道片上内置测试和运行鉴定系统的示意图。
图4B是根据一个实施方式的被配置为进行预烧运行(burn-in operation)的用于光接收器装置的双通道片上内置测试和运行鉴定系统的示意图。
图4C是根据一个实施方式的被配置为进行高速测试运行的用于光接收器装置的双通道片上内置测试和运行鉴定系统的示意图。
具体实施方式
根据一个实施方式,PMD IC的运行和功能测试通过构造具有与目标光子装置类似或等效的电特性的可切换片上电路来实现。根据一个实施方式,对于垂直腔面发射激光器(VCSEL)驱动器集成电路,使用具有合适控制的两个近似大小的双极晶体管来对VCSEL的I-V特性进行仿真。
根据用于接收器的另一个实施方式,使用可切换电阻器负载来对光电探测器的偏置状况进行仿真。因为这些所仿真的负载装置经受与PMD IC相同的半导体制造工艺,所以在各种测试条件下预期可兼容的一致性和分辨率。
图1是根据一个实施方式的片上内置测试和运行鉴定系统的框图。片上内置测试和运行鉴定模块108可以包括开关102和片上负载104。根据一个实施方式,开关102控制驱动器100驱动片上负载104或装置106。装置106可以是充当发送器或接收器的光子装置。例如,根据一个实施方式,装置106是VCSEL。根据另选实施方式,装置106是光电二极管。
根据一个实施方式,片上负载104可以呈现对装置106的IV特性进行仿真的特定IV特性。根据一个实施方式,片上负载104可以包括任意电路,该任意电路包括呈现与负载106类似或相同的IV特性的有源和/或无源元件。
图2A是根据一个实施方式的针对VCSEL装置的示例性I-V特性。如图2A所示,横轴表示电压(单位为伏特),纵轴表示电流(单位为毫安)。在特定测试和预烧情况下,期望在不需要VCSEL装置本身存在的情况下对VCSEL装置的I-V特性(诸如图2A所示的IV特性)建模。
图2B是根据一个实施方式的用于诸如VCSEL驱动器这样的激光器装置的片上内置测试和运行鉴定系统的示意图。片上内置测试和运行鉴定模块108可以包括开关102和片上负载104。片上负载104被设计为呈现与诸如VCSEL驱动器这样的激光器装置类似或相同的IV特性(即,与图2A所示的特性类似)。根据一个实施方式,片上负载104包括二极管202(a)、二级管202(b)以及地204。
放大器100提供由实际VCSEL(图2B中未示出)或片上负载104接收的电压或电流信号。开关102允许片上负载104或实际VCSEL(图2B中未示出)的选择。焊盘206(a)和206(B)提供与其他部件或设备(图2B中未示出)的互连。
图3是根据一个实施方式的用于光接收器装置的单通道片上内置测试和运行鉴定系统的示意图。如以下详细描述的,通道420可以用作用于三种运行模式(包括正常运行、预烧或高速测试)的拓扑配置中的部件。虽然这里描述的系统和方法可以用于通用装置的测试和预烧,但图3中描绘的拓扑特别涉及用于光电子接收器装置中的光电二极管的测试和预烧。
参照图3,根据实施方式的单通道模块的通道420包括焊盘206(a)、焊盘206(b)、放大器100、电阻器310a、电容器302、地306(b)以及片上负载104。焊盘206(b)耦接到放大器100,该放大器100可以是经由将节点208(a)和208(b)耦接的电阻器310(a)按照反馈配置来配置的跨阻抗放大器。焊盘206(a)耦接到片上负载104和电容器302,电容器302本身耦接到地306(b)。片上负载104包括电源308(Vcc)、电流镜304、开关102(a)、开关102(b)以及地306(a)。节点208(c)经由电容器302和地306(b)起AC接地的作用。
根据一个实施方式,在正常运行中,反向偏置的光电二极管(图3中未示出)耦接在焊盘206(a)与206(b)之间。具体地,在该配置中,光电二极管的阳极附接到焊盘206(b),而光电二极管的阴极附接到焊盘206(a)。在正常运行期间,阴极需要提供电压的路径308,因此开关102(a)接通并且开关102(b)断开。电流镜304为电源308提供隔离和限流。
在高速电测试期间,开关102(a)断开并且开关102(b)接通,这使得节点208(c)在低频下耦接到地306(a)以促进高速信令。
图4A是根据一个实施方式的用于光接收器装置的双通道片上内置测试和运行鉴定系统的示意图。片上内置测试和运行鉴定系统包括双通道模块108的通道420(a)和420(b)。各通道420(a)和420(b)类似于图3所描绘的通道。然而,向各通道添加了开关电阻器网络。
例如,如图4A所示,与节点206(a)和206(b)关联的第一通道420(a)还包括开关电阻器网络,该开关电阻器网络包括开关电阻器(102(c)、310(b))、(102(d)、310(c))、(102(e)、310(d)),并且开关102(f)如图所示的耦接在焊盘206(a)与焊盘206(b)之间。类似地,与节点206(c)和206(d)关联的第二通道420(b)还包括开关电阻器网络,该开关电阻器网络包括开关电阻器(102(i)、310(f))、(102(j)、310(g))、(102(k)、310(h)),并且开关102(l)如图所示的耦接在焊盘206(c)与焊盘206(d)之间。
用于各通道的开关电阻器网络允许在关联的焊盘(即,焊盘206(a)与206(b)或焊盘206(c)与206(d))之间引入各种值的电阻。由此,接通或断开网络中的各种开关电阻器控制关联焊盘之间的电流的量,该电流的量对光电二极管的静态光电流进行仿真。这允许实际预烧条件锻炼检测器偏置和对放大器100的输入电流,例如,放大器100可以为接收器放大器。
图4B是根据一个实施方式的被配置为进行预烧运行的用于光接收器装置的双通道片上内置测试和运行鉴定系统的示意图。如图4B所示,开关102(a)、102(c)、102(f)、102(g)、102(i)以及102(l)接通(如由开关中的黑点所指示的)。所有其他开关断开。
图4C是根据一个实施方式的被配置为进行高速测试运行的用于光接收器装置的双通道片上内置测试和运行鉴定系统的示意图。如图4C所示,开关102(a)、102(c)、102(f)以及102(h)接通(如由开关中的黑点所指示的)。所有其他开关断开。在该配置中,开关电阻器(102(c)、310(b))连同在焊盘206(a)与206(b)之间的开关102(f)一起提供适当静态(DC)电流以对光电二极管进行仿真。焊盘206(c)经由开关102(h)接地,从而为焊盘206(b)上的高速信号提供低阻抗接地。
虽然已经参照如附图中例示的优选模式具体示出并描述了本发明,但本领域技术人员将理解,可以在不背离如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下在本发明内实施细节的各种变更。
Claims (20)
1.一种片上内置测试和鉴定系统,该片上内置测试和鉴定系统包括:
用于对装置进行驱动的驱动器装置,其中,所述装置与电流特性和电压特性即I-V特性关联;
负载电路,该负载电路被设计为呈现所述装置的所述I-V特性;以及
开关,该开关耦接在所述驱动器装置与所述负载电路之间,使得所述开关允许选择所述驱动器装置驱动所述装置或所述负载电路,其中,所述开关能够在所述驱动器装置的运行鉴定期间启动。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述装置是光子装置。
3.根据权利要求2所述的系统,其中,所述光子装置是垂直腔面发射激光器VCSEL。
4.根据权利要求2所述的系统,其中,所述光子装置是光电二极管。
5.根据权利要求3所述的系统,其中,所述负载电路还包括处于串联配置的第一二极管和第二二极管。
6.根据权利要求4所述的系统,其中,所述负载电路还包括电流镜、第一开关以及第二开关。
7.根据权利要求6所述的系统,所述系统还包括第一焊盘,该第一焊盘耦接到所述负载电路;第二焊盘,该第二焊盘耦接到光接收器的输入;以及开关电阻网络,该开关电阻网络将所述第一焊盘和所述第二焊盘耦接。
8.根据权利要求7所述的系统,其中,所述开关电阻网络还包括开关和电阻器的至少一个串联组合,所述串联组合还与第二开关串联。
9.一种用于在制造环境中测试驱动器装置在驱动负载时的运行的方法,该方法包括以下步骤:
a)确定所述装置的I-V特性;
b)引入片上负载以再现所述装置的所述I-V特性;以及
c)将所述片上负载能够切换地耦接到所述驱动器电路,以使得能够选择所述驱动器装置驱动所述装置或所述负载电路。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,所述装置是光子装置。
11.根据权利要求10所述的方法,其中,所述光子装置是垂直腔面发射激光器VCSEL。
12.根据权利要求10所述的方法,其中,所述光子装置是光电二极管。
13.根据权利要求11所述的方法,其中,所述片上负载还包括处于串联配置的第一二极管和第二二极管。
14.根据权利要求12所述的方法,其中,所述负载电路还包括电流镜、第一开关以及第二开关。
15.根据权利要求14所述的方法,还包括第一焊盘,该第一焊盘耦接到所述负载电路;第二焊盘,该第二焊盘耦接到光接收器的输入;以及开关电阻网络,该开关电阻网络将所述第一焊盘和所述第二焊盘耦接。
16.根据权利要求15所述的系统,其中,所述开关电阻网络还包括开关和电阻器的至少一个串联组合,所述串联组合还与第二开关串联。
17.一种片上内置测试和鉴定系统,该片上内置测试和鉴定系统包括:
第一通道和第二通道,其中,各通道还包括:
第一焊盘和第二焊盘;
开关电阻器网络,该开关电阻器网络将所述第一焊盘和所述第二焊盘耦接,其中,所述开关电阻器网络允许选择所述第一焊盘与所述第二焊盘之间的期望电阻;
片上负载,该片上负载耦接到所述第一焊盘;以及
放大器,该放大器耦接到所述第二焊盘。
18.根据权利要求17所述的片上内置测试和鉴定系统,其中,所述片上负载包括电流镜、第一开关、第二开关以及接地节点。
19.根据权利要求17所述的片上内置测试和鉴定系统,其中,所述开关电阻器网络包括至少一个开关电阻器,所述至少一个开关电阻器中的每个开关电阻器能够被选择以控制从所述第一焊盘流到所述第二焊盘的电流。
20.根据权利要求19所述的片上内置测试和鉴定系统,其中,所述开关电阻器网络对光电二极管的静态光电流进行仿真。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180102 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |