CN110441672A - 一种SoC型集成电路动态老炼装置及方法 - Google Patents

一种SoC型集成电路动态老炼装置及方法 Download PDF

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孟楠
张燕
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Abstract

本发明公开了一种SoC型集成电路动态老炼装置及方法，SoC器件分别与电源模块、信号源模块、程序存储器模块、在线调试模块、输出指示模块和热应力控制模块连接；电源模块能够同时提供多路低压电源；信号源模块用于发出信号激励源；程序存储器模块采用通用NORFLASH进行存储；在线调试模块通过计算机串行调试软件实现器件详细试验结果的输出以及在线调试功能；输出指示模块利用SoC通用输出接口驱动LED发光管进行指示；热应力控制模块用于温度检测和散热处理。本发明可对SOC类器件提供系统的老炼方案，解决该类器件动态老炼难题，使器件在规定的环境下施加足够的电应力，使器件早期失效尽早的暴露出来，达到高温动态老炼目的，提高该类器件使用可靠性。

Description

一种SoC型集成电路动态老炼装置及方法
技术领域
本发明属于老炼筛选试验技术领域，具体涉及一种SoC型集成电路动态老炼装置及方法。
背景技术
SoC是System on Chip的缩写，被称为系统级芯片也称为片上系统，它是信息系统核心的芯片集成，即将系统关键部件集成在一块芯片上形成一种产品。
请参阅图1，SoC产品具有高集成度、高智能化、小型化等特点，因此器件大多管脚众多，功能复杂，老炼时所需激励信号多，且需要低压电源(一般低于2.0V)为内核电源供电，而国内现有的集成电路设备可提供最大信号数量为64路，只能提供2路电源，且最低起调电源为2.0V，远远不能满足SoC型器件的老炼工作条件。如何依托现有设备对该类器件进行动态老炼也是近年来急需解决的问题之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种SoC型集成电路动态老炼装置及方法，克服现有设备输入激励信号数量不足，信号深度无法自由编程，电源电压上电顺序不可调且起调偏高等问题。提供一种结构简单，不依托于现有老炼设备，激励信号数量可变，信号深度可编程，电源电压上电顺序可调的，具有完善的热电应力控制的老炼方法和装置。
本发明采用以下技术方案：
一种SoC型集成电路动态老炼装置包括SoC器件，SoC器件分别与电源模块、信号源模块、程序存储器模块、在线调试模块、输出指示模块和热应力控制模块连接；电源模块能够同时提供多路低压电源；信号源模块用于发出信号激励源；程序存储器模块采用通用NORFLASH进行存储；在线调试模块通过计算机串行调试软件实现器件详细试验结果的输出以及在线调试功能；输出指示模块利用SoC通用输出接口驱动LED发光管进行指示；热应力控制模块用于温度检测和散热处理。
具体的，电源模块为LTM4644，上电顺序可调且能够提供4路电源，每一路电源提供2.0A的带载能力，4路低压电源包括3.3V、2.5V、1.0V和1.2V电源。
进一步的，电源模块1的管脚A1，A2，A3，A7，B7，A6，C3连接外围阻容器件C4，R54，C5，C6，C7，C8，C1，C2，C3，以及电感器件L1，L2构成3.3V的电源部分。
进一步的，电源模块的管脚C1，D1，D2，D7，E7，D6，C2，连接外围阻容器件C12，R56，C13，C14，C15，C16，C9，C10，C11以及电感器件L3，L4构成2.5V电源.
进一步的，电源模块的管脚F1，G1，G2，G7，H7，G6，F2连接外围阻容器件C20，R57，C21，C22，C23，C24，C17，C18，C19以及电感器件L5，L6构成1.0V电源。
进一步的，电源模块的管脚J1，K1，K2，J7，L7，K6，J2连接外围阻容器件C28，R58，C29，C30，C31，C32，C25，C26，C27以及电感器件L7，L8构成1.2V电源。
具体的，信号源模块为型号V4-LX25-SF363的FPGA芯片信号。
本发明的另一个技术方案是，一种SoC型集成电路动态老炼装置的老练方法，包括以下步骤：
S1、对SOC老炼装置加电检测老炼板二级电源输出是否正常，施加5.0V电压，分别检测电感器件L1任一端对地电压等于3.3V；电感器件L3任一端对地电压等于2.5V；电感器件L5任一端对地电压等于1.0V；电感器件L7任一端对地电压等于1.2V；
S2、将待老炼器件按方向正确放入夹具内使器件和夹具针脚完全可靠接触；
S3、器件放置完成后，把老炼装置放入烘箱内进行加电老炼，并观测老炼装置结果指示LED灯部分是否有闪烁，闪烁即为正常，否则为不正常状态，立即停止试验。
具体的，步骤S3中，烘箱的设定温度为被测器件老炼壳温±3℃，老练时间为240～1000h。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种SoC型集成电路动态老炼装置，对于电源模块部分设计使用独立集成的电源模块，以及电源管理芯片为系统提供能量，设计的好处是设计简便，便于修改和控制系统的上电顺序，因为对于不同的被测器件往往上电顺序有所不同；信号源模块，这里主要采用的是现场可编程逻辑器件(FPGA)作为主要波形发生控制器，为系统提供各种数字激励信号，其优点是设计周期短，可以现场修改激励信号，便于系统设计定型之前的修改与验证；程序存储模块设计则是为了满足目前大部分SOC工作基本条件的需要，是被测器件主控制程序的存储部件，这里我们采用以夹具安装的方式集成在老炼板上，好处就是考虑器件的维修和更换方便；在线调试接口部分设计主要采用RS232协议连接上位计算机，使系统的输出结果直观的输出到计算机里，可以精确控制被测器件工作的每一个细节，便于了解整个老炼系统的工作情况；输出指示模块的设计是为了在调试完成，设计固化后简单的去判断被测器件功能运行结果的总体显示，便于直观简单的去边吧器件的好坏；热应力控制模块的设计目的主要是通过检测被测器件工作的壳温进而到达控制结温的目的，使器件更为精确的工作预先设计工作温度范围内。
进一步的，电源模块设计成四路的好处是这四种低压电源涵盖了现有低压高端SOC的各种核电压，也兼顾了配置器件的内核电压和被测器件IO口逻辑电平，为更好的满足设计需求而设计，二次电源起调电压低，最低可以达到0.8V。
本发明一种SoC型集成电路动态老炼装置的老练方法，考察器件内部更多节点，更能有效地激发器件潜在的缺陷，尽早剔除早期失效器件，根据被测SOC的基本技术资料,设计针对SOC内部主要功能的老炼方案，这里具体的方式可参照设计实例中的设计方法，把整个老炼方案做成有几个模块组成的动态老炼系统的方法，通过对SOC进行编程使器件内部主要外设功能动作起来达到动态老炼的目的。
综上所述，本发明可对SOC类器件提供系统的老炼方案，解决该类器件动态老炼难题，使器件在规定的环境下施加足够的电应力，使器件早期失效尽早的暴露出来，达到高温动态老炼目的，提高该类器件使用可靠性。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为SoC多功能老炼系统通用架构；
图2为SoC老炼装置电源部分逻辑图；
图3为SoC与激励信号源连接逻辑图。
其中：1.电源模块；2.信号模块；3.程序存储器模块；4.在线调试模块；5.输出指示模块；6.热应力控制模块；7.SoC器件。
具体实施方式
本发明提供了一种SoC型集成电路动态老炼装置，包括电源模块1、信号源模块2、程序存储器模块3、在线调试模块4、输出指示模块5和热应力控制模块6，电源模块1、信号源模块2、程序存储器模块3、在线调试模块4和热应力控制模块6分别于SoC器件7连接，SoC器件通过输出指示模块5将试验结果输出。
电源模块1能够同时提供4路低压电源，上电顺序可调，每一路电源提供2.0A的带载能力可满足各种SoC器件7的上电要求。
信号源模块2用于发出信号激励源，利用大型FPGA构成对SoC器件所需的信号数量，波形深度自由编程。该FPGA可根据具体SoC器件7所需激励信号的种类，数量，进行选型。
请查阅图3，SoC器件7与信号源模块2的连接逻辑如下：
程序存储器模块3采用通用NOR FLASH进行设计，且存储器应通过插座安装在老炼试验装置上，以便设计程序的修改和器件存储器的更换，NOR FLASH型号为S29GL256P12TF010。
在线调试模块4通过SoC的串行通讯接口(uart)设计与上位机的通讯电路。通过计算机串行调试软件实现器件详细试验结果的输出，以及在线调试等功能，UART接口控制器件为MAX3232EQU。
输出指示模块5利用SoC自带的通用输出接口(GPIO)驱动LED发光管进行指示，使结果能够直观显示出来。
热应力控制模块6为老炼装置上设计温度检测装置和散热装置，温度检测装置由温度传感器构成，散热装置则是通过在老炼夹具上设计散热器达到目的，传感器的型号为AD590JH，温度测量方位可达150℃；散热器的设计要求主要是和老炼夹具设计一体化，比如老炼插座的盖帽设计成金属形式，中间留有温度传感器的安装过孔，金属盖帽的材质一般选用导热性能好的铜制材料。
请查阅图2，老炼装置的电源模块1为LTM4644，电源管理模块LTM4644能够产生3.3V、2.5V、1.0V和1.2V的4路电源，
分别由LTM464器件管脚A1，A2，A3，A7，B7，A6，C3连接外围阻容器件C4，R54，C5，C6，C7，C8，C1，C2，C3，以及电感器件L1，L2构成3.3V的电源部分；
LTM464器件管脚C1，D1，D2，D7，E7，D6，C2，连接外围阻容器件C12，R56，C13，C14，C15，C16，C9，C10，C11以及电感器件L3，L4构成2.5V电源；
LTM464器件管脚F1，G1，G2，G7，H7，G6，F2连接外围阻容器件C20，R57，C21，C22，C23，C24，C17，C18，C19以及电感器件L5，L6构成1.0V电源；
LTM464器件管脚J1，K1，K2，J7，L7，K6，J2连接外围阻容器件C28，R58，C29，C30，C31，C32，C25，C26，C27以及电感器件L7，L8构成1.2V电源。
本发明一种SoC型集成电路动态老炼方法，包括以下步骤：
S1、对SOC老炼装置系统板进行加电检测老炼板二级电源输出是否正常，对系统施加5.0V电压，分别检测电感器件L1任一端对地的电压，确保该电压等于3.3V；检测电感器件L3任一端对地的电压，确保该电压等于2.5V；检测电感器件L5任一端对地的电压，确保该电压等于1.0V；检测电感器件L7任一端对地的电压，确保该电压等于1.2V；在电压检测正常情况下断电后进行下一步操作；
S2、打开SOC老炼装置上盖，把待老炼器件按方向正确放入夹具内，旋扭老炼夹具上螺旋翻盖，致使器件和夹具针脚完全可靠接触；
S3、器件放置完成后，把老炼装置放入指定温度的烘箱内进行加电老炼240～1000h，并观测老炼装置结果指示LED灯部分是否有闪烁，闪烁即为正常，否则为不正常状态，立即停止试验。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
通过以具体SoC型号SoC91601为例介绍基于SoC多功能动态老炼方法的新型老炼装置设计原理。该老炼装置的通用架构图如图1，图2为该装置电源设计图包括a.3.3V电源；b.2.5V电源；c.1.0V电源；d.1.2V电源。
图3为信号源设计图，V4-LX25-SF363为FPGA芯片信号；Y1为系统所用晶体振荡器。
此装置的设计解决了此器件的老炼评估试验，提高了器件的使用可靠性，保障了工程的安全可靠。
本发明图形向量深度任意，可通过高级语言编程产生任意深度，幅值可调的波形，向量激励的提供者主要是现场可编程逻辑器件FFPGA,编程所用的高级语言可以是适合FPGA的任何一种行为描述语言如VHDL或者Verilog等。对于向量图形的深度是由FPGA内部存储器和设计的地址查询计数器组成，原则上可以根据需要进行编程，实现任意深度；向量图形幅值可以根据SOC接口电平的定义给FPGA提供合适的I/O口BANK电压从而改变幅值可调的目的。
本发明具备多功能覆盖老炼能力，可实现功能管脚的全部覆盖。主要实现技术方案是根据器件资料，了解全部功能管脚所涉及的外设功能，涉及合适的硬件连接图，然后针对这些外设功能编写相应的驱动程序，使内部功能动作起。如设计实例中SOC91601老炼中实现了GPIO功能、HDLC接口功能、SPI接口功能、快速DAC接口功能、PLL模块功能、UART串口功能、等实现了所有功能管脚的覆盖。
本发明具备完善的热应力检测和控制能力，对被筛选SOC老炼夹具上设计温度传感器，进行温度采样，采样数据经过A/D转换传给SOC，SOC可根据实测壳温进行控制器件的工作频率，由于器件动态功耗和工作频率的平方成线性关系，通过控制工作频率进而控制器件工作壳温，达到一个动态的平衡。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种SoC型集成电路动态老炼装置，其特征在于，包括SoC器件，SoC器件分别与电源模块、信号源模块、程序存储器模块、在线调试模块、输出指示模块和热应力控制模块连接；电源模块能够同时提供多路低压电源；信号源模块用于发出信号激励源；程序存储器模块采用通用NOR FLASH进行存储；在线调试模块通过计算机串行调试软件实现器件详细试验结果的输出以及在线调试功能；输出指示模块利用SoC通用输出接口驱动LED发光管进行指示；热应力控制模块用于温度检测和散热处理。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，电源模块为LTM4644，上电顺序可调且能够提供4路电源，每一路电源提供2.0A的带载能力，4路低压电源包括3.3V、2.5V、1.0V和1.2V电源。
3.根据权利要求2所述装置，其特征在于，电源模块1的管脚A1，A2，A3，A7，B7，A6，C3连接外围阻容器件C4，R54，C5，C6，C7，C8，C1，C2，C3，以及电感器件L1，L2构成3.3V的电源部分。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，电源模块的管脚C1，D1，D2，D7，E7，D6，C2，连接外围阻容器件C12，R56，C13，C14，C15，C16，C9，C10，C11以及电感器件L3，L4构成2.5V电源。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，电源模块的管脚F1，G1，G2，G7，H7，G6，F2连接外围阻容器件C20，R57，C21，C22，C23，C24，C17，C18，C19以及电感器件L5，L6构成1.0V电源。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，电源模块的管脚J1，K1，K2，J7，L7，K6，J2连接外围阻容器件C28，R58，C29，C30，C31，C32，C25，C26，C27以及电感器件L7，L8构成1.2V电源。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，信号源模块为型号V4-LX25-SF363的FPGA芯片信号。
8.一种根据权利要求1所述SoC型集成电路动态老炼装置的老练方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对SOC老炼装置加电检测老炼板二级电源输出是否正常，施加5.0V电压，分别检测电感器件L1任一端对地电压等于3.3V；电感器件L3任一端对地电压等于2.5V；电感器件L5任一端对地电压等于1.0V；电感器件L7任一端对地电压等于1.2V；
S2、将待老炼器件按方向正确放入夹具内使器件和夹具针脚完全可靠接触；
S3、器件放置完成后，把老炼装置放入烘箱内进行加电老炼，并观测老炼装置结果指示LED灯部分是否有闪烁，闪烁即为正常，否则为不正常状态，立即停止试验。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤S3中，烘箱的设定温度为被测器件老炼壳温±3℃，老练时间为240～1000h。
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