CN113295986A - 一种芯片、芯片工艺角的测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种芯片，包括：一个或多个环形振荡器，用于测量芯片的工艺角，每个环形振荡器均包括奇数个反相电路单元，且每个环形振荡器均具有单独的供电引脚。本申请中每个环形振荡器均具有单独的供电引脚，使得环形振荡器以单独供电的方式测量芯片的工艺角，测量过程不受芯片中其他线路和元件的压降影响，提高了工艺角的测量准确度，具有较高的应用前景。相应的，本申请公开了一种芯片工艺角的测量方法和测量装置，具有与芯片相同的技术效果。

Description

一种芯片、芯片工艺角的测量方法及装置

技术领域

本发明涉及芯片制造领域，特别涉及一种芯片、芯片工艺角的测量方法及装置。

背景技术

当前，实际生产的芯片的工作频率并不能完全符合设计频率，同一批生产的芯片存在工作频率高出设计频率或低于设计频率的情况。芯片制造商为了避免芯片废弃，会根据芯片的速度对芯片分级后制定相应的价格售出。

芯片分级时需要对具体的芯片工艺角，也即process corner进行测量，通常有已知电路延迟值的振荡器测试、CPU期望值频率测试电压最大值、CPU固定电压测试最大频率等方法。

这几种测试方法中，振荡器测试的步骤简单，但受到外界因素影响较多，任何工艺、温度和电压的变动都会导致准确性变差；后两种方法准确度高，更符合实际需求，但测试步骤复杂，应用较为困难。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种芯片、芯片工艺角的测量方法及装置，以便简单高效地测试芯片工艺角。其具体方案如下：

一种芯片，包括：

一个或多个环形振荡器，用于测量所述芯片的工艺角，每个所述环形振荡器均包括奇数个反相电路单元，且每个所述环形振荡器均具有单独的供电引脚。

优选的，所述反相电路单元包括与非门、或非门、反相器、与门、或门、缓冲器中的一种或几种。

优选的，当所述芯片包括多个所述环形振荡器，多个所述环形振荡器分别位于所述芯片的不同区域，所述区域具体为根据功能或物理位置划分的区域。

优选的，所述区域包括CPU区域、和/或视频编解码区域、和/或图像显示区域。

优选的，所述反相电路单元的沟道长度和阈值与所在区域的功能元件对应。

优选的，所述环形振荡器中所述反相电路单元之间的线长与所在区域内元件平均线长的比值为大于1的预设比例值。

相应的，本申请还公开了一种芯片工艺角的测量方法，应用于上文任一项所述芯片，包括：

通过测试电源连接所有所述环形振荡器的供电引脚，以对所有所述环形振荡器供电；

测试每个所述环形振荡器的延迟值，并根据所述环形振荡器的延迟值确定对应每个所述延迟值的周期；

根据所有所述环形振荡器的周期，确定所述芯片的工艺角范围。

优选的，所述测试每个所述环形振荡器的延迟值，并根据所述环形振荡器的延迟值确定对应每个所述延迟值的周期之前，还包括：

将所述芯片置于预设温度的温箱中。

优选的，所述测量方法还包括：

获取所有所述芯片的工艺角范围，并与生产线的设计正态分布图进行对照，确定所有所述芯片的良品率。

相应的，本申请还公开了一种芯片工艺角的测量装置，应用于上文任一项所述芯片，包括：

测试电源，用于连接所有所述环形振荡器的供电引脚，以对所有所述环形振荡器供电；

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任一项所述芯片工艺角的测量方法的步骤。

本申请公开了一种芯片，包括：一个或多个环形振荡器，用于测量所述芯片的工艺角，每个所述环形振荡器均包括奇数个反相电路单元，且每个所述环形振荡器均具有单独的供电引脚。本申请中每个环形振荡器均具有单独的供电引脚，使得环形振荡器以单独供电的方式测量芯片的工艺角，测量过程不受芯片中其他线路和元件的压降影响，提高了工艺角的测量准确度，具有较高的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种芯片的结构分布图；

图2为本发明实施例中一种芯片工艺角的测量方法的步骤流程图；

图3为本发明实施例中一种芯片工艺角的测量装置的结构分布图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

芯片分级时需要对具体的芯片工艺角process corner进行测量，通常有已知电路延迟值的振荡器测试、CPU期望值频率测试电压最大值、CPU固定电压测试最大频率等方法。这几种测试方法中，振荡器测试的步骤简单，但受到外界因素影响较多，任何工艺、温度和电压的变动都会导致准确性变差；后两种方法准确度高，更符合实际需求，但测试步骤复杂，应用较为困难。

本申请中每个环形振荡器均具有单独的供电引脚，使得环形振荡器以单独供电的方式测量芯片的工艺角，测量过程不受芯片中其他线路和元件的压降影响，提高了工艺角的测量准确度，具有较高的应用前景。

本发明实施例公开了一种芯片，包括：

一个或多个环形振荡器，用于测量芯片的工艺角，每个环形振荡器均包括奇数个反相电路单元，且每个环形振荡器均具有单独的供电引脚。

可以理解的是，每个环形振荡器中，奇数个反相电路单元首尾相连可产生振荡信号，利用该振荡信号可对芯片的工艺角进行测量。进一步的，本申请中环形振荡器具有单独的供电引脚，与其他电路和元件的供电电源无关，因此不会受到电压降的影响，能够提供更为准确的测试结果。

进一步的，本实施例中反相电路单元具体为将输入信号进行反相处理后输出的电路单元，因此反相电路单元可包括与非门、或非门、反相器、与门、或门、缓冲器中的一种或几种。除了单输入单输出的反相器外，其他类型的反相电路单元可根据功能设定对其他的输入引脚进行电平设置，例如二输入与非门的反相电路单元，将一个输入引脚接入首尾连接的环路，将另一个输入引脚接高电平，即可实现反相电路单元的功能。

具体的，当芯片包括多个环形振荡器，多个环形振荡器分别位于芯片的不同区域，区域具体为根据功能或物理位置划分的区域。可以理解的是，因为芯片并非均热，芯片的不同区域，可能具有不同的特征表现，因此针对不同的区域，应当分别设置环形振荡器用于测试该区域芯片的工艺角。具体的，如图1所示，可按照物理位置划分的区域D1～D5设置环形振荡器R1～R9的位置，也可按照区域的面积大小设置环形振荡器的数量，还可按照不同的功能划分区域，不同功能区域具有差异性更明显的特征表现，可将芯片按功能划分为CPU区域、和/或视频编解码区域、和/或图像显示区域等。

进一步的，反相电路单元的具体组成元件通常为CMOS管，在具体选型时，反相电路单元的沟道长度和阈值与所在区域的功能元件对应。具体的，每个区域的功能元件通常指CMOS管，CMOS管的阈值类型包括高阈值、标准阈值、低阈值等。由于本实施例中环形振荡器的设置目的是为了更好地测量其所在区域的工艺角特性，因此反相电路单元的选型尽量与其所在区域的选型一致或接近，主要在沟道长度、阈值上进行考虑。

进一步的，环形振荡器的振荡信号或延迟值的大小，除了受到反相电路单元本身的影响外，还会受到反相电路单元之间的线长的延迟的影响。因此，考虑到线长对延迟的影响，在设计环形振荡器的分布时，加入线长大小的设计参数，使线长超过常规线长，具体实践时，可设计为环形振荡器中反相电路单元之间的线长与所在区域内元件平均线长的比值为大于1的预设比例值，也可按照其他规则设计线长，此处不作限制。

本申请实施例公开了一种芯片，包括：一个或多个环形振荡器，用于测量所述芯片的工艺角，每个所述环形振荡器均包括奇数个反相电路单元，且每个所述环形振荡器均具有单独的供电引脚。本申请中每个环形振荡器均具有单独的供电引脚，使得环形振荡器以单独供电的方式测量芯片的工艺角，测量过程不受芯片中其他线路和元件的压降影响，提高了工艺角的测量准确度，具有较高的应用前景。

相应的，本申请还公开了一种芯片工艺角的测量方法，应用于上文任一项芯片，参见图2所示，测量方法包括：

S1：通过测试电源连接所有环形振荡器的供电引脚，以对所有环形振荡器供电；

S2：测试每个环形振荡器的延迟值，并根据环形振荡器的延迟值确定对应每个延迟值的周期；

S3：根据所有环形振荡器的周期，确定芯片的工艺角范围。

可以理解的是，本实施例中测试方法直接由测试电源通过供电引脚为环形振荡器单独供电，绕开芯片中其他电路元件，保证环形振荡器的电压稳定准确，不存在其他元件的压降影响，从而提高了环形振荡器的延迟值准确性，并进一步提高了工艺角范围的准确程度。

进一步的，由于环形振荡器对芯片工艺角的测量也受到温度影响，因此在步骤S2测试每个环形振荡器的延迟值，并根据环形振荡器的延迟值确定对应每个延迟值的周期之前，还包括：

将芯片置于预设温度的温箱中。

该预设温度根据测试需求或工作环境的温度进行设置。

进一步的，测量方法还包括：

获取所有芯片的工艺角范围，并与生产线的设计正态分布图进行对照，确定所有芯片的良品率。

可以理解的是，芯片生产厂商会对量产的芯片提供生产线的设计正态分布图，以表明芯片并非统一速度，但设计正态分布图并不能完全准确地表征实际的芯片状态，因此需要根据实际测得的工艺角范围，将其与设计正态分布图进行对照，进而对这批芯片的良品率进行准确判定。

相应的，本申请实施例还公开了一种芯片工艺角的测量装置，应用于上文任一项芯片，参见图3所示，该测量装置包括：

测试电源10，用于连接所有环形振荡器的供电引脚，以对所有环形振荡器供电；

存储器11，用于存储计算机程序；

处理器12，用于执行计算机程序时实现以下步骤：

通过测试电源连接所有所述环形振荡器的供电引脚，以对所有所述环形振荡器供电；

测试每个所述环形振荡器的延迟值，并根据所述环形振荡器的延迟值确定对应每个所述延迟值的周期；

根据所有所述环形振荡器的周期，确定所述芯片的工艺角范围。

本申请中每个环形振荡器均具有单独的供电引脚，使得环形振荡器以单独供电的方式测量芯片的工艺角，测量过程不受芯片中其他线路和元件的压降影响，提高了工艺角的测量准确度，具有较高的应用前景。

在一些具体的实施例中，所述处理器11执行所述存储器12中保存的计算机子程序时，具体可以实现以下步骤：

获取所有所述芯片的工艺角范围，并与生产线的设计正态分布图进行对照，确定所有所述芯片的良品率。

在一些具体的实施例中，测量装置还包括温箱13，用于放置芯片，并有处理器12按照测试需求或工作环境的温度设置预设温度。

进一步的，本实施例中的测量装置，还可以包括：

输入接口14，用于获取外界导入的计算机程序，并将获取到的计算机程序保存至所述存储器12中，还可以用于获取外界终端设备传输的各种指令和参数，并传输至处理器11中，以便处理器11利用上述各种指令和参数展开相应的处理。本实施例中，所述输入接口14具体可以包括但不限于USB接口、串行接口、语音输入接口、指纹输入接口、硬盘读取接口等。

输出接口15，用于将处理器11产生的各种数据输出至与其相连的终端设备，以便于与输出接口15相连的其他终端设备能够获取到处理器11产生的各种数据。本实施例中，所述输出接口15具体可以包括但不限于USB接口、串行接口等。

通讯单元16，用于在测试装置和外部服务器之间建立远程通讯连接，以便于测试装置能够将镜像文件挂载到外部服务器中。本实施例中，通讯单元16具体可以包括但不限于基于无线通讯技术或有线通讯技术的远程通讯单元。

键盘17，用于获取用户通过实时敲击键帽而输入的各种参数数据或指令。

显示器18，用于对芯片工艺角的测试过程的相关信息进行实时显示，以便于用户及时地了解当前芯片工艺角的测试进度。

鼠标19，可以用于协助用户输入数据并简化用户的操作。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种芯片、芯片工艺角的测量方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种芯片，其特征在于，包括：

一个或多个环形振荡器，用于测量所述芯片的工艺角，每个所述环形振荡器均包括奇数个反相电路单元，且每个所述环形振荡器均具有单独的供电引脚。

2.根据权利要求1所述芯片，其特征在于，所述反相电路单元包括与非门、或非门、反相器、与门、或门、缓冲器中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述芯片，其特征在于，当所述芯片包括多个所述环形振荡器，多个所述环形振荡器分别位于所述芯片的不同区域，所述区域具体为根据功能或物理位置划分的区域。

4.根据权利要求3所述芯片，其特征在于，所述区域包括CPU区域、和/或视频编解码区域、和/或图像显示区域。

5.根据权利要求3所述芯片，其特征在于，所述反相电路单元的沟道长度和阈值与所在区域的功能元件对应。

6.根据权利要求3所述芯片，其特征在于，所述环形振荡器中所述反相电路单元之间的线长与所在区域内元件平均线长的比值为大于1的预设比例值。

7.一种芯片工艺角的测量方法，应用于权利要求1至6任一项所述芯片，其特征在于，包括：

通过测试电源连接所有所述环形振荡器的供电引脚，以对所有所述环形振荡器供电；

测试每个所述环形振荡器的延迟值，并根据所述环形振荡器的延迟值确定对应每个所述延迟值的周期；

根据所有所述环形振荡器的周期，确定所述芯片的工艺角范围。

8.根据权利要求7所述测量方法，其特征在于，所述测试每个所述环形振荡器的延迟值，并根据所述环形振荡器的延迟值确定对应每个所述延迟值的周期之前，还包括：

将所述芯片置于预设温度的温箱中。

9.根据权利要求7所述测量方法，其特征在于，还包括：

获取所有所述芯片的工艺角范围，并与生产线的设计正态分布图进行对照，确定所有所述芯片的良品率。

10.一种芯片工艺角的测量装置，应用于权利要求1至6任一项所述芯片，其特征在于，包括：

测试电源，用于连接所有所述环形振荡器的供电引脚，以对所有所述环形振荡器供电；

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求7至9任一项所述芯片工艺角的测量方法的步骤。

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