CN114137385A - 芯片老化测试设备及方法 - Google Patents

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CN114137385A CN202111216013.9A CN202111216013A CN114137385A CN 114137385 A CN114137385 A CN 114137385A CN 202111216013 A CN202111216013 A CN 202111216013A CN 114137385 A CN114137385 A CN 114137385A
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Abstract

本发明公开了一种芯片老化测试设备，应用于芯片测试领域。本发明提供的设备包括用于获取待老化芯片的温度发送至控制模块的温度监控模块，还包括：电流采集模块，用于采集所述待老化芯片的电流模拟信号转换成电流数字信号发送至所述控制模块；数字调压模块，用于发送所述待老化芯片的电压至所述控制模块，控制所述待老化芯片的电压；功率调节模块，用于接收所述控制模块发送的功率调节指令后动态调节所述待老化芯片的功率；控制模块，用于接收所述温度监控模块发送的所述温度、所述电流采集模块发送的所述电流数字信号和所述数字调压模块发送的所述电压，发送所述电压调整指令至所述数字调压模块，发送所述功率调节指令至所述功率调节模块。

Description

芯片老化测试设备及方法
技术领域
本发明涉及芯片领域，尤其涉及一种芯片老化测试设备及方法。
背景技术
为了检验芯片的可靠性，在完成生产之后都需要进行老化测试，通过老化测试可以让有缺陷的不良品暴露出来；但是传统技术需要借助温箱提供一个基础的温度，让待老化芯片在高温环境中工作，依赖自身发热及环境温度达到老化测试所需的温度条件，但由于芯片个体的差异，功率也有区别，因此老化温度无法较好的控制；其次，传统的老化设备无法实时监控被老化芯片的结温，也无法让温箱根据被老化芯片的结温变化调整温箱环境温度，导致被老化芯片的结温参差不齐；最后，传统的老化设备不能监控被老化芯片的功耗，当不良被老化芯片发生功耗异常时不能提供有效保护手段导致老化设备被损坏。
发明内容
本发明实施例提供一种芯片老化测试设备、方法、计算机设备及存储介质，以解决芯片老化控制不完善的技术问题。
一种芯片老化测试设备，包括用于获取待老化芯片的温度发送至控制模块的温度监控模块，还包括：
电流采集模块，用于采集所述待老化芯片的电流模拟信号转换成电流数字信号发送至所述控制模块；
数字调压模块，用于发送所述待老化芯片的电压至所述控制模块，接收所述控制模块发送的所述电压调整指令后控制所述待老化芯片的电压；
功率调节模块，用于接收所述控制模块发送的功率调节指令后动态调节所述待老化芯片的功率；
控制模块，用于接收所述温度监控模块发送的所述温度、所述电流采集模块发送的所述电流数字信号和所述数字调压模块发送的所述电压，发送所述电压调整指令至所述数字调压模块，发送所述功率调节指令至所述功率调节模块
一种芯片老化测试方法，应用于芯片老化测试设备，包括：
使用温度监控模块获取待老化芯片的温度发送至控制模块；
使用电流采集模块获取所述待老化芯片的电流模拟信号转换成电流数字信号发送至所述控制模块；
使用数字调压模块输出电压至所述待老化芯片，并发送所述电压至所述控制模块，接收所述控制模块发送的电压调整指令后调整所述待老化芯片的电压；
使用控制模块接收所述温度监控模块发送的所述温度、所述电流采集模块发送的所述电流数字信号和所述数字调压模块发送的所述电压，根据所述电压和预设目标电压计算后判断是否发送电压调整指令至所述数字调压模块，根据所述温度、所述电流数字信号、预设目标温度和预设目标电流计算后判断是否发送功率调节指令至功率调节模块；
使用所述功率调节模块接收所述控制模块发送的所述功率调节指令并动态调节所述待老化芯片的功率；
循环使用温度监控模块获取待老化芯片的温度发送至控制模块至使用控制模块接收所述温度监控模块发送的所述温度、所述电流采集模块发送的所述电流数字信号和所述数字调压模块发送的所述电压之间的步骤，保持所述待老化芯片的温度保持在预设范围内，直至所述待老化芯片的老化测试结束。
上述芯片老化测试设备及方法，通过电流采集模块采集待老化芯片的电流和数字调压模块反馈所述待老化芯片的电压计算得到所述待老化芯片的功耗进行实时监控，并通过所述数字调压模块根据控制模块的指令改变所述待老化芯片的电压达到改变所述待老化芯片功耗的目的；同时通过温度监控模块采集所述待老化芯片的温度与预设测试温度范围对比后，利用功率调节模块改变所述待老化芯片的功率，达到调整所述待老化芯片温度的目的；对于所述待老化芯片的功耗和温度进行实时监控和调整的过程，保证了老化测试的强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中芯片老化测试设备的结构示意图；
图2是本发明一实施例中芯片老化测试设备的工作流程示意图；
图3是本发明一实施例中芯片老化测试设备的数字调压模块结构示意图；
图4是本发明一实施例中芯片老化测试设备的电流采集模块结构示意图；
图5是本发明一实施例中芯片老化测试方法的流程图。
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。
在一实施例中，提供一种芯片老化测试设备。如图1和图2所示，该芯片老化测试设备包括温度监控模块101、电流采集模块102、数字调压模块103、功率调节模块104和控制模块105。各功能模块详细说明如下：
温度监控模块101，用于获取待老化芯片的温度发送至控制模块105；
电流采集模块102，用于采集所述待老化芯片的电流模拟信号转换成电流数字信号发送至所述控制模块105；
数字调压模块103，用于发送所述待老化芯片的电压至所述控制模块105，接收所述控制模块105发送的所述电压调整指令后控制所述待老化芯片的电压；
功率调节模块104，用于接收所述控制模块105发送的功率调节指令后动态调节所述待老化芯片的功率；
控制模块105，用于接收所述温度监控模块101发送的所述温度、所述电流采集模块102发送的所述电流数字信号和所述数字调压模块103发送的所述电压，发送所述电压调整指令至所述数字调压模块104，发送所述功率调节指令至所述功率调节模块。
其中，所述控制模块105在所述芯片老化测试设备启动运行后发送预设电压和所述电压调整指令至所述数字调压模块103，所述数字调压模块103接收所述预设电压和所述电压调整指令，并输出与所述预设电压相等的输出电压至所述待老化芯片作为所述待老化芯片的工作电压；同时所述电流模块102采集所述待老化芯片的电流模拟信号转换成电流数字信号发送至所述控制模块105；所述控制模块105所述电流采集模块102发送的所述电流数字信号和所述数字调压模块103发送的所述电压，根据所述电流数字信号和所述电压实时计算出所述待老化芯片的功耗，再根据预设的待老化芯片的预设功耗范围判断是否需要调整所述待老化芯片的电压，若需要则发送所述电压调整指令至所述数字调压模块103，达到调整所述待老化芯片的电压的效果；同时，在所述待老化芯片的功耗上升至预设的危险功耗阈值时，所述控制模块105将发送停止测试指令至所述数字调压模块103，所述数字调压模块103接收所述停止测试指令并停止向所述待老化芯片输出电压，即立即停止所述待老化芯片的老化测试过程，避免所述待老化芯片因为功耗上升发热量过大产生意外事故。
其中，所述温度监控模块101在所述待老化测试设备启动运行后获取待老化芯片的温度发送至控制模块105，所述控制模块105根据所述温度和所述待老化芯片的预设老化测试温度范围判断是否需要调整所述待老化芯片的温度，若需要则发送所述功率调节指令至所述功率调节模块104；所述功率调节模块104接收所述控制模块105发送的功率调节指令后动态调节所述待老化芯片的功率，达到改变调整所述待老化芯片的温度的效果，实现了对所述待老化芯片的温度实时精确控制，使得所述待老化芯片的温度在老化测试过程中大部分时间都在预设温度范围内，达到老化测试标准和强度，也保证了不会因为温度过高发生意外事故。
进一步地，所述数字调压模块103还包括：
直流变换器单元，用于接收被数字电位器单元调整后的电压，通过输出接口将所述调整后的电压输出至所述待老化芯片；
反馈采集单元，用于采集所述直流变换器单元输出端口的电压值，发送至控制器单元；
控制器单元，用于接收所述反馈采集单元发送的电压值，再根据预设目标电压判断是否需要调整，若需要则发送电压调整指令至所述数字电位器单元；
数字电位器单元，用于接收所述控制器单元发送的所述电压调整指令，改变分压比实现改变输出至所述直流变换器单元的电压。
如图3所示，所述控制单元设置目标电压值后，通过数字接口发送至所述数字电位器，所述数字电位器接收所述目标电压值然后改变反馈点的分压比从而实现对所述直流变换器单元的输出电压的改变，对于所述数字电位器单元中数字电位器的具体工作原理在此不再赘述；所述反馈单元采集所述直流变换器单元输出端口的电压值，发送至控制器单元，所述控制器单元接收所述反馈单元采集的电压值以及所述预设目标电压判断是否需要调整。
进一步地，所述电流采集模块102还包括：
采样电阻单元，用于采集所述待老化芯片的电流，发送至运算放大器单元；
运算放大器单元，用于接收所述采样电阻发送的电流，将所述电流进行放大后得到放大后的电流模拟信号，并发送所述放大后的电流模拟信号至模数转换器单元；
模数转换器单元，用于接收运算放大器单元发送的所述电流模拟信号，将所述电流模拟信号转换成电流数字信号。
如图4所示，所述数字调压模块103产生的输出电压经过所述采样电阻单元中的采样电阻R，会在所述采样电阻R的两端产生压降，即所述采样电阻R的正极电压V1大于所述采样电阻的负极电压V2；所述运算放大器单元获取所述V1和V2后，然后采用如下公式对所述压降进行放大：
Vs＝(V1-V2)*Gain
其中，Vs表示为被放大后的所述压降，V1表示为所述采样电阻正极的电压，V2表示为所述采样电阻负极的电压，Gain表示为所述运算放大器增益；然后使用Vs和所述运算放大器单元中的运算电阻Rg得到放大后的电流模拟信号发送至所述模数转换器单元，最后所述模数转换器单元接收运算放大器单元发送的所述电流模拟信号，将所述电流模拟信号转换成电流数字信号。
其中，所述采样电阻产生的所述压降通过所述运算放大器单元进行放大后达到所述模数转换器单元的满量程范围内获得最佳的电流模拟信号分辨率；所述采样电阻单元的电阻值越大，能够获得的信噪比越高，但是不能超过所述采样电阻单元的可承受范围；所述运算放大器单元增益还需要根据所述模数转换器单元的输入范围进行设置，合理的所述增益设置能够充分利用所述模数转换器单元的量化性能，获取电流模拟信号最佳的分辨率及精度。
进一步地，所述功率调节模块104采用如下方式改变所述待老化芯片的功率：
使用可编程时钟源或控制模块产生新的时钟频率，将所述新的时钟频率发送至所述待老化芯片。
进一步地，所述功率调节模块104采用如下方式改变所述待老化芯片的功率：
使用所述控制模块通过所述老化芯片的对外接口对所述老化芯片的锁相环进行重新配置。
其中，将所述新时钟频率发送至所述待老化芯片覆盖所述待老化芯片的旧时钟频率，以及对所述老化芯片的锁相环进行重新配置，都可以达到改变所述待老化芯片的频率，进而达到改变所述待老化芯片的功率的效果；
进一步地，所述温度监控模块101采用如下方式获取所述待老化芯片的温度：
使用集成温度二极管获取所述待老化芯片的结温。
进一步地，所述温度监控模块101采用如下方式获取所述待老化芯片的温度：
使用温度传感器获取所述待老化芯片外壳表面温度。
本实施例提出的芯片老化测试设备，通过数字调压模块采集待老化芯片的电压以及电流采集模块采集所述待老化芯片的电流，进而通过计算得到所述待老化芯片的功耗，实时监控所述待老化芯片的功耗，并通过所述数字调压模块改变所述待老化芯片的负载电压达到改变所述待老化芯片功耗的目的，不仅保证所述待老化芯片在老化测试过程中的功耗在测试要求的功耗范围内，还能在功耗过高发生异常时及时停止向所述老化芯片供电达到保护目的，避免发生意外事故；还通过温度监控模块采集所述待老化芯片的温度后，与预设测试温度范围进行对比后，使用功率调节模块改变所述待老化芯片的功率，达到改变所述待老化芯片的温度的效果，实现了对所述待老化芯片的温度进行控制，保证所述待老化芯片的温度在老化测试过程中更多的在测试要求温度范围内。
其中上述模块/单元中并不用于限定哪个模块/单元的优先级更高或者其它的限定意义。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块，本申请中所出现的模块的划分，仅仅是一种逻辑上的划分，实际应用中实现时可以有另外的划分方式。
在一实施例中，如图5所示，提供一种芯片老化测试方法，应用于所述芯片老化测试设备，包括如下步骤S301至S306：
S301、使用温度监控模块获取待老化芯片的温度发送至控制模块；
S302、使用电流采集模块获取所述待老化芯片的电流模拟信号转换成电流数字信号发送至所述控制模块；
S303、使用数字调压模块输出电压至所述待老化芯片，并发送所述电压至所述控制模块，接收所述控制模块发送的电压调整指令后调整所述待老化芯片的电压；
S304、使用控制模块接收所述温度监控模块发送的所述温度、所述电流采集模块发送的所述电流数字信号和所述数字调压模块发送的所述电压，根据所述电压和预设目标电压计算后判断是否发送电压调整指令至所述数字调压模块，根据所述温度、所述电流数字信号、预设目标温度和预设目标电流计算后判断是否发送功率调节指令至功率调节模块；
S305、使用所述功率调节模块接收所述控制模块发送的所述功率调节指令并动态调节所述待老化芯片的功率；
S306、循环使用温度监控模块获取待老化芯片的温度发送至控制模块至使用控制模块接收所述温度监控模块发送的所述温度、所述电流采集模块发送的所述电流数字信号和所述数字调压模块发送的所述电压之间的步骤，保持所述待老化芯片的温度保持在预设范围内，直至所述待老化芯片的老化测试结束。
进一步地，所述使用数字调压模块输出电压至所述待老化芯片，并发送所述电压至所述控制模块，接收所述控制模块发送的电压调整指令后调整所述待老化芯片的电压的步骤包括：
直流变换器单元接收被数字电位器单元调整后的电压，通过输出接口将所述调整后的电压输出至所述待老化芯片；
反馈采集单元采集所述直流变换器单元输出端口的电压值，发送至控制器单元；
控制器单元接收所述反馈采集单元发送的电压值，再根据预设目标电压判断是否需要调整，若需要则发送电压调整指令至所述数字电位器单元；
数字电位器单元接收所述控制器单元发送的所述电压调整指令，改变分压比实现改变输出至所述直流变换器单元的电压。
进一步地，所述使用电流采集模块获取所述待老化芯片的电流模拟信号转换成电流数字信号发送至所述控制模块的步骤包括：
采样电阻单元采集所述待老化芯片的电流，发送至运算放大器单元；
运算放大器单元接收所述采样电阻发送的电流，将所述电流进行放大后得到放大后的电流模拟信号，并发送所述放大后的电流模拟信号至模数转换器单元；
模数转换器单元接收运算放大器单元发送的所述电流模拟信号，将所述电流模拟信号转换成电流数字信号。
进一步地，所述使用温度监控模块获取待老化芯片的温度发送至控制模块的步骤包括：
使用温度监控模块获取所述待老化芯片的结温，或使用温度监控模块获取所述待老化芯片的外壳表面温度；
将所述结温或所述外壳表面温度发送至所述控制模块。
进一步地，所述使用所述功率调节模块接收所述控制模块发送的所述功率调节指令并动态调节所述待老化芯片的功率包括如下步骤：
使用所述功率调节模块接收所述控制模块发送的所述功率调节指令；
所述功率调节模块使用可编程时钟源或所述控制模块产生新的时钟频率，将所述新的时钟频率发送至所述待老化芯片；或
使用所述控制模块通过所述老化芯片的对外接口将所述老化芯片的锁相环进行重新配置。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性和/或易失性的计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种芯片老化测试设备，包括用于获取待老化芯片的温度发送至控制模块的温度监控模块，其特征在于，还包括：
电流采集模块，用于采集所述待老化芯片的电流模拟信号转换成电流数字信号发送至所述控制模块；
数字调压模块，用于发送所述待老化芯片的电压至所述控制模块，接收所述控制模块发送的所述电压调整指令后控制所述待老化芯片的电压；
功率调节模块，用于接收所述控制模块发送的功率调节指令后动态调节所述待老化芯片的功率；
控制模块，用于接收所述温度监控模块发送的所述温度、所述电流采集模块发送的所述电流数字信号和所述数字调压模块发送的所述电压，发送所述电压调整指令至所述数字调压模块，发送所述功率调节指令至所述功率调节模块。
2.根据权利要求1所述的一种芯片老化测试设备，其特征在于，所述数字调压模块还包括：
直流变换器单元，用于接收被数字电位器单元调整后的电压，通过输出接口将所述调整后的电压输出至所述待老化芯片；
反馈采集单元，用于采集所述直流变换器单元输出端口的电压值，发送至控制器单元；
控制器单元，用于接收所述反馈采集单元发送的电压值，再根据预设目标电压判断是否需要调整，若需要则发送电压调整指令至所述数字电位器单元；
数字电位器单元，用于接收所述控制器单元发送的所述电压调整指令，改变分压比实现改变输出至所述直流变换器单元的电压。
3.根据权利要求1所述的一种芯片老化测试设备，其特征在于，所述电流采集模块还包括：
采样电阻单元，用于采集所述待老化芯片的电流，发送至运算放大器单元；
运算放大器单元，用于接收所述采样电阻发送的电流，将所述电流进行放大后得到放大后的电流模拟信号，并发送所述放大后的电流模拟信号至模数转换器单元；
模数转换器单元，用于接收运算放大器单元发送的所述电流模拟信号，将所述电流模拟信号转换成电流数字信号。
4.根据权利要求1所述的一种芯片老化测试设备，其特征在于，所述功率调节模块采用如下方式改变所述待老化芯片的功率：
使用可编程时钟源或控制模块产生新的时钟频率，将所述新的时钟频率发送至所述待老化芯片。
5.根据权利要求1所述的一种芯片老化测试设备，其特征在于，所述功率调节模块采用如下方式改变所述待老化芯片的功率：
使用所述控制模块通过所述老化芯片的对外接口对所述老化芯片的锁相环进行重新配置。
6.根据权利要求1所述的一种芯片老化测试设备，其特征在于，所述温度监控模块采用如下方式获取所述待老化芯片的温度：
使用集成温度二极管获取所述待老化芯片的结温。
7.根据权利要求1所述的一种芯片老化测试设备，其特征在于，所述温度监控模块采用如下方式获取所述待老化芯片的温度：
使用温度传感器获取所述待老化芯片外壳表面温度。
8.一种芯片老化测试方法，其特征在于，应用于芯片老化测试设备，包括：
使用温度监控模块获取待老化芯片的温度发送至控制模块；
使用电流采集模块获取所述待老化芯片的电流模拟信号转换成电流数字信号发送至所述控制模块；
使用数字调压模块输出电压至所述待老化芯片，并发送所述电压至所述控制模块，接收所述控制模块发送的电压调整指令后调整所述待老化芯片的电压；
使用控制模块接收所述温度监控模块发送的所述温度、所述电流采集模块发送的所述电流数字信号和所述数字调压模块发送的所述电压，根据所述电压和预设目标电压计算后判断是否发送电压调整指令至所述数字调压模块，根据所述温度、所述电流数字信号、预设目标温度和预设目标电流计算后判断是否发送功率调节指令至功率调节模块；
使用所述功率调节模块接收所述控制模块发送的所述功率调节指令并动态调节所述待老化芯片的功率；
循环使用温度监控模块获取待老化芯片的温度发送至控制模块至使用控制模块接收所述温度监控模块发送的所述温度、所述电流采集模块发送的所述电流数字信号和所述数字调压模块发送的所述电压之间的步骤，保持所述待老化芯片的温度保持在预设范围内，直至所述待老化芯片的老化测试结束。
9.根据权利要求8所述的一种芯片老化测试方法，其特征在于，所述使用温度监控模块获取待老化芯片的温度发送至控制模块的步骤包括：
使用温度监控模块获取所述待老化芯片的结温，或使用温度监控模块获取所述待老化芯片的外壳表面温度；
将所述结温或所述外壳表面温度发送至所述控制模块。
10.根据权利要求8所述的一种芯片老化测试方法，其特征在于，所述使用所述功率调节模块接收所述控制模块发送的所述功率调节指令并动态调节所述待老化芯片的功率包括如下步骤：
使用所述功率调节模块接收所述控制模块发送的所述功率调节指令；
所述功率调节模块使用可编程时钟源或所述控制模块产生新的时钟频率，将所述新的时钟频率发送至所述待老化芯片；或
使用所述控制模块通过所述老化芯片的对外接口将所述老化芯片的锁相环进行重新配置。
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