DE102013004974A1

DE102013004974A1 - Integrierte Schaltungsanordnung, Verfahren und System zum Einsatz in einer sicherheitskritischen Anwendung

Info

Publication number: DE102013004974A1
Application number: DE201310004974
Authority: DE
Inventors: Markus Zannoth
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2014-09-25
Also published as: US20140285032A1; CN104065371A; US9647449B2; CN104065371B

Abstract

Eine integrierte Schaltungsanordnung (100, 200, 600) weist einen ersten Schaltungsteil (102, 202, 602), dem eine erste Versorgungsspannung (106, 206, 606) zuführbar ist, und einen zweiten Schaltungsteil (104, 204, 604), dem eine zweite Versorgungsspannung (108, 208, 608) zuführbar ist, auf. Der erste Schaltungsteil und der zweite Schaltungsteil sind voneinander räumlich getrennt angeordnet. Der erste Schaltungsteil weist ein erstes Leitungselement (110, 210, 310, 410, 610) auf und der zweite Schaltungsteil weist ein zweites Leitungselement (112, 212, 312, 412, 612) auf. Die integrierte Schaltungsanordnung weist weiterhin ein drittes Leitungselement (114, 214, 314, 414, 614) auf, wobei das dritte Leitungselement derart zwischen dem ersten Leitungselement und dem zweiten Leitungselement angeordnet ist, dass das dritte Leitungselement benachbart zu dem ersten Leitungselement angeordnet ist und das dritte Leitungselement weiterhin benachbart zu dem zweiten Leitungselement angeordnet ist. Dem dritten Leitungselement ist an einem ersten Ende ein Referenzpotential (116, 216, 616) zuführbar, und das dritte Leitungselement ist an einem zweiten Ende mit einer Auswerteschaltung (118, 218, 618) verbunden zum Erkennen eines Kurzschlusses von dem ersten Leitungselement zu dem dritten Leitungselement oder von dem zweiten Leitungselement zu dem dritten Leitungselement.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte Schaltungsanordnung, sowie ein Verfahren und ein System zum Einsatz in einer sicherheitskritischen Anwendung.
Integrierte Schaltungsanordnungen werden zunehmend in sicherheitskritischen Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise nimmt die Zahl der Halbleiterbausteine, die eine integrierte Schaltungsanordnung enthalten, in Kraftfahrzeugen stetig zu. Ein Ausfall der integrierten Schaltungsanordnung in einem Kraftfahrzeug kann ein maßgebliches Risiko für Mensch und Umwelt bedeuten. Daher kommt bei derartigen sicherheitskritischen Anwendungen einem zuverlässigen und sicheren Betrieb der integrierten Schaltungsanordnung eine besonders hohe Bedeutung zu.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrierte Schaltungsanordnung, ein Verfahren und ein System zur Verfügung zu stellen, die flächeneffizient implementiert werden können und die für einen Einsatz in einer sicherheitskritischen Anwendung geeignet sind.
Die Aufgabe wird durch eine integrierte Schaltungsanordnung gemäß dem Anspruch 1, ein Verfahren gemäß dem Anspruch 11 und ein System zum Einsatz in einer sicherheitskritischen Anwendung gemäß dem Anspruch 15 gelöst.
Die integrierte Schaltungsanordnung weist einen ersten Schaltungsteil, dem eine erste Versorgungsspannung zuführbar ist, und einen zweiten Schaltungsteil, dem eine zweite Versorgungsspannung zuführbar ist, auf. Der erste Schaltungsteil und der zweite Schaltungsteil sind voneinander räumlich getrennt angeordnet. Der erste Schaltungsteil weist ein erstes Leitungselement auf und der zweite Schaltungsteil weist ein zweites Leitungselement auf. Die integrierte Schaltungsanordnung weist weiterhin ein drittes Leitungselement auf, wobei das dritte Leitungselement derart zwischen dem ersten Leitungselement und dem zweiten Leitungselement angeordnet ist, dass das dritte Leitungselement benachbart zu dem ersten Leitungselement angeordnet ist und das dritte Leitungselement weiterhin benachbart zu dem zweiten Leitungselement angeordnet ist. Dem dritten Leitungselement ist an einem ersten Ende ein Referenzpotential zuführbar und das dritte Leitungselement ist an einem zweiten Ende mit einer Auswerteschaltung verbunden zum Erkennen eines Kurzschlusses von dem ersten Leitungselement zu dem dritten Leitungselement oder von dem zweiten Leitungselement zu dem dritten Leitungselement.
Das System zum Einsatz in einer sicherheitskritischen Anwendung weist einen zu schützenden Schaltungsteil und eine integrierte Schaltungsanordnung, wie sie in dem vorhergehenden Abschnitt beschrieben wurde, auf. Das zweite Leitungselement der integrierten Schaltungsanordnung ist mit dem zu schützenden Schaltungsteil elektrisch gekoppelt.
Das Verfahren umfasst ein Anlegen einer ersten Spannung an ein erstes Leitungselement, ein Anlegen einer zweiten Spannung an ein zweites Leitungselement und ein Anlegen eines Referenzpotentials an ein erstes Ende eines dritten Leitungselements. Das dritte Leitungselement ist derart zwischen dem ersten Leitungselement und dem zweiten Leitungselement angeordnet, dass das dritte Leitungselement benachbart zu dem ersten Leitungselement angeordnet ist und das dritte Leitungselement weiterhin benachbart zu dem zweiten Leitungselement angeordnet ist. Das erste Leitungselement, das zweite Leitungselement und das dritte Leitungselement sind in einem integrierten Halbleiterbaustein ausgebildet. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Auswerten einer Spannung an einem zweiten Ende des dritten Leitungselements und ein Erkennen eines Kurzschlusses von dem ersten Leitungselement zu dem dritten Leitungselement oder von dem zweiten Leitungselement zu dem dritten Leitungselement. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Versetzen eines Systems in einen sicheren Zustand, wobei das System den integrierten Halbleitbaustein aufweist.
Innerhalb der integrierten Schaltungsanordnung, innerhalb des Systems bzw. innerhalb des integrierten Halbleiterbausteins wird ein schlafender Fehler frühzeitig erkannt, nämlich bevor ein Kurzschluss zwischen dem ersten Leitungselement und dem zweiten Leitungselement auftritt. Beispielsweise wird ein schlafender Fehler erkannt, sobald ein Kurzschluss von dem ersten Leitungselement zu dem dritten Leitungselement auftritt. Eine durch den Kurzschluss verursachte Zerstörung des dritten Leitungselements, dessen Funktion bzw. Zweck auf die Erkennung eines schlafenden Fehlers beschränkt ist, beeinflusst den ordnungsgemäßen Betrieb der integrierten Schaltungsanordnung, des Systems bzw. des integrierten Halbleiterbausteins nicht. Im Gegensatz dazu führt eine Zerstörung des zweiten Leitungselements bzw. einer mit dem zweiten Leitungselement verbundenen Schaltung zu einer Fehlfunktion oder zu einem Ausfall der integrierten Schaltungsanordnung, des Systems bzw. des integrierten Halbleiterbausteins. Aufgrund der frühzeitigen Erkennung des schlafenden Fehlers kann verhindert werden, dass das zweite Leitungselement oder die mit dem zweiten Leitungselement verbundene Schaltung aufgrund des Kurzschlusses mit dem ersten Leitungselement zerstört wird. Mit nur geringem Flächenaufwand wird ein sicherer Betrieb der integrierten Schaltungsanordnung, des Systems bzw. des integrierten Halbleiterbausteins gewährleistet.
Verschiedene Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
In einer Ausgestaltung der integrierten Schaltungsanordnung liegt die erste Versorgungsspannung in einem Bereich, der oberhalb eines Spannungsbereichs liegt, für den ein mit dem zweiten Leitungselement elektrisch koppelbarer, zu schützender Schaltungsteil ausgelegt ist.
In einer Ausgestaltung der integrierten Schaltungsanordnung ist die Auswerteschaltung derart ausgebildet, dass zum Erkennen des Kurzschlusses eine an dem dritten Leitungselement anliegende Spannung mit mindestens einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird.
In einer Ausgestaltung der integrierten Schaltungsanordnung besteht zwischen der Auswerteschaltung und dem ersten Leitungselement und zwischen der Auswerteschaltung und dem zweiten Leitungselement bei Nichtvorhandensein des Kurzschlusses keine elektrische Verbindung.
In einer Ausgestaltung der integrierten Schaltungsanordnung sind das erste Leitungselement, das zweite Leitungselement und das dritte Leitungselement parallel zueinander innerhalb einer Leiterbahnebene angeordnet.
In einer Ausgestaltung der integrierten Schaltungsanordnung ist das erste Leitungselement direkt benachbart zu dem dritten Leitungselement angeordnet und zwischen dem ersten Leitungselement und dem dritten Leitungselement ist kein funktionales Element angeordnet. Weiterhin ist das zweite Leitungselement direkt benachbart zu dem dritten Leitungselement angeordnet und zwischen dem zweiten Leitungselement und dem dritten Leitungselement ist kein funktionales Element angeordnet.
In einer Ausgestaltung der integrierten Schaltungsanordnung ist das dritte Leitungselement in einer über dem ersten Leitungselement liegenden Leiterbahnebene angeordnet und das zweite Leitungselement ist in einer über dem dritten Leitungselement liegenden Leiterbahnebene angeordnet.
In einer Ausgestaltung der integrierten Schaltungsanordnung entspricht ein Abstand zwischen dem ersten Leitungselement und dem dritten Leitungselement einem minimalen Abstand zwischen zwei benachbarten Leitungselementen und ein Abstand zwischen dem zweiten Leitungselement und dem dritten Leitungselement entspricht ebenfalls dem minimalen Abstand zwischen zwei benachbarten Leitungselementen.
In einer Ausgestaltung der integrierten Schaltungsanordnung entspricht eine Weite des dritten Leitungselements einer minimalen Weite eines Leitungselements.
In einer Weiterbildung der integrierten Schaltungsanordnung ist die Auswerteschaltung weiterhin zum Erkennen einer Unterbrechung innerhalb des dritten Leitungselements ausgebildet.
In einer Ausgestaltung des Systems ist das System derart ausgebildet, dass es beim Erkennen des Kurzschlusses in einen sicheren Zustand versetzt wird.
In einer Ausgestaltung des Systems ist das System derart ausgebildet, dass beim Erkennen des Kurzschlusses eine Zerstörung des zu schützenden Schaltungsteils verhindert wird.
In einer Ausgestaltung des Systems umfasst die sicherheitskritische Anwendung eine Anwendung in einem Fahrzeug und das System ist derart ausgebildet, dass beim Erkennen des Kurzschlusses ein Versagen eines Airbag, einer Bremse oder einer Lenkung verhindert wird.
In einer Ausgestaltung des Systems ist das erste Leitungselement der integrierten Schaltungsanordnung mit einer Motorsteuerschaltung elektrisch gekoppelt und das zu schützende Schaltungsteil weist einen Mikrocontroller auf.
In einer Ausgestaltung des Systems sind die integrierte Schaltungsanordnung und der zu schützende Schaltungsteil in einem gemeinsamen integrierten Halbleiterbaustein ausgebildet.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens umfasst das Auswerten der Spannung ein Vergleichen der Spannung mit mindestens einem vorgegebenen Schwellenwert.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens umfasst das Versetzen des Systems in den sicheren Zustand ein Abschalten des integrierten Halbleiterbausteins.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens umfasst das Versetzen des Systems in den sicheren Zustand ein Erzeugen eines Warnsignals.
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend, Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren, näher erläutert. Die am weitesten links liegende(n) Ziffer(n) der Bezugszeichen kennzeichnen die Figur, in der das Bezugszeichen zum ersten Mal verwendet wird. Die Verwendung von gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen in der Beschreibung und in den Figuren zeigt gleiche oder ähnliche Elemente an. Die Erfindung ist nicht auf die konkret beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in geeigneter Weise modifiziert und abgewandelt werden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, einzelne Merkmale und Merkmalskombinationen einer Ausführungsform mit Merkmalen und Merkmalskombinationen einer anderen Ausführungsform geeignet zu kombinieren, um zu weiteren Ausführungsformen zu gelangen. Im Rahmen der Beschreibung und der Patentansprüche beziehen sich die Begriffe „gekoppelt” und „verbunden” sowohl auf direkte als auch auf indirekte Verbindungen von Schaltungselementen, d. h. auch auf Verbindungen durch zwischengeschaltete Schaltungen hindurch.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der integrierten Schaltungsanordnung;
2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der integrierten Schaltungsanordnung;
3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Halbleiterbausteins;
4 eine schematische Darstellung eines weiteren Querschnitts eines Halbleiterbausteins;
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens; und
6 eine schematische Darstellung eines Systems, das in einer sicherheitskritischen Anwendung eingesetzt wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der integrierten Schaltungsanordnung. Die integrierte Schaltungsanordnung 100 weist einen ersten Schaltungsteil 102 und einen zweiten Schaltungsteil 104 auf. Dem ersten Schaltungsteil 102 ist eine erste Versorgungsspannung 106 zuführbar, d. h. der erste Schaltungsteil 102 wird mit einer ersten Versorgungsspannung 106 betrieben. Dem zweiten Schaltungsteil 104 ist eine zweite Versorgungsspannung 108 zuführbar, d. h. der zweite Schaltungsteil 104 wird mit einer zweiten Versorgungsspannung 108 betrieben. Innerhalb der integrierten Schaltungsanordnung 100 ist der erste Schaltungsteil 102 räumlich getrennt vom zweiten Schaltungsteil 104 angeordnet.
Der erste Schaltungsteil 102 weist ein erstes Leitungselement 110 auf und der zweite Schaltungsteil 104 weist ein zweites Leitungselement 112 auf. Die Schaltungsanordnung 100 weist weiterhin ein drittes Leitungselement 114 auf, das zwischen dem ersten Leitungselement 110 und dem zweiten Leitungselement 114 angeordnet ist. Dabei ist das dritte Leitungselement 114 sowohl benachbart zu dem ersten Leitungselement 110, als auch benachbart zu dem zweiten Leitungselement 112 angeordnet.
Dem dritten Leitungselement 114 ist an einem ersten Ende ein Referenzpotential 116 zuführbar. An einem zweiten Ende ist das dritte Leitungselement 114 mit einer Auswerteschaltung 118 verbunden. Die Auswerteschaltung 118 erkennt einen Kurzschluss von dem ersten Leitungselement 110 zu dem dritten Leitungselement 114 oder einen Kurzschluss von dem zweiten Leitungselement 112 zu dem dritten Leitungselement 114.
Innerhalb der integrierten Schaltungsanordnung 100 wird von der Auswerteschaltung 118 ein von dem ersten Leitungselement 110 oder von dem zweiten Leitungselement 112 ausgehender Kurzschluss detektiert. Die Detektion erfolgt, sobald ein Kurzschluss zwischen dem ersten Leitungselement 110 und dritten Leitungselement 114 entsteht oder ein Kurzschluss zwischen dem zweiten Leitungselement 112 und dritten Leitungselement 114 entsteht. Dadurch, dass das dritte Leitungselement 114 zwischen dem ersten Leitungselement 110 und dem zweiten Leitungselement 112 angeordnet ist, wird ein von dem ersten Leitungselement 110 oder von dem zweiten Leitungselement 112 ausgehender Kurzschluss erkannt, noch bevor ein Kurzschluss zwischen dem ersten Leitungselement 110 und dem zweiten Leitungselement 112 auftritt. Die Erkennung des Kurzschlusses erfolgt mithilfe von dem dritten Leitungselement 114 und der Auswerteschaltung 118.
Der erste Schaltungsteil 102 wird mit einer ersten Spannung 106 versorgt und der zweite Schaltungsteile 104 wird mit einer zweiten Spannung 108 versorgt. In einer Ausführungsform liegt die erste Spannung 106 in einem ersten Spannungsbereich, der sich oberhalb eines zweiten Spannungsbereichs befindet, in dem die zweite Spannung 108 liegt. Der erste Spannungsbereich liegt dabei derart oberhalb des zweiten Spannungsbereichs, dass ein Kurzschluss von dem ersten Leitungselement 110 zu dem zweiten Leitungselement 112 zu einer Zerstörung des zweiten Leitungselements 112 bzw. zu einer Zerstörung einer Schaltung, die mit dem zweiten Leitungselement 112 verbunden ist, führt.
Der erste Schaltungsteil 102 und der zweite Schaltungsteil 104 sind voneinander räumlich getrennt angeordnet und decken unterschiedliche Funktionen innerhalb der integrierten Schaltungsanordnung 100 ab. Der erste Schaltungsteil 102 ist beispielsweise ein Hochvolt-Schaltungsteil, der mit einer ersten Versorgungsspannung 106 von mehreren 10 V betrieben wird. In einer Ausführungsform wird der erste Schaltungsteil 102 mit 60 V betrieben und an dem ersten Leitungselement 110 liegen 60 V an. Der zweite Schaltungsteil 104 ist beispielsweise ein Niedervolt-Schaltungsteil, der mit einer zweiten Versorgungsspannung 108 von einigen V betrieben wird. In einer Ausführungsform ist der zweite Schaltungsteil 104 ein Digitalblock, der mit einer Spannung von 1,5 V betrieben wird und an dem zweiten Leitungselement 112 liegen 1,5 V an. Die an dem ersten Leitungselement 110 und an dem zweiten Leitungselement 112 anliegenden Signale sind zwei zueinander unabhängige Signale. Das zweite Leitungselement 112 bzw. eine Schaltung, die an dem zweiten Leitungselement 112 angeschlossen ist, ist für einen Toleranzbereich von 1,2 V–1,65 V ausgelegt, wobei ab 2,3 V eine Zerstörung des zweiten Leitungselements 112 bzw. einer daran angeschlossenen Schaltung erfolgt. Die an dem ersten Leitungselement 110 anliegende Spannung von 60 V liegt über dem Toleranzbereich des zweiten Leitungselements 112 bzw. der an dem zweiten Leitungselement 112 angeschlossenen Schaltung. Das Auftreten eines Kurzschlusses von dem ersten Leitungselement 110 zu dem zweiten Leitungselement 112 hat eine Zerstörung des zweiten Leitungselements 112 bzw. eine Zerstörung der Schaltung, die an das zweite Leitungselement 112 angeschlossen ist, zur Folge hat.
Ein Kurzschluss wird beispielsweise durch ein leitfähiges Partikel verursacht, das während der Fertigung in der integrierten Schaltungsanordnung zurückbleibt. Das leitfähige Partikel wird aufgrund seiner geringen Größe bei einem Test, der vor der Auslieferung der integrierten Schaltungsanordnung durchgeführt wird, nicht erkannt. Es handelt sich bei dem leitfähigen Partikel somit zunächst um einen unerkannten, schlafenden Fehler. Aufgrund von verschiedenen Einflüssen, wie beispielsweise Alterung, Temperatur, Feuchtigkeit oder Korrosion, vergrößert sich das leitfähige Partikel mit der Zeit und kann dann einen Kurzschluss zwischen Leitungen verursachen. Der unerkannte, schlafende Fehler bewirkt, dass ein Baustein, der die integrierte Schaltungsanordnung enthält und der zunächst fehlerfrei an einen Kunden ausgeliefert wird, innerhalb einer normalen Betriebsdauer einen Defekt aufweist. Ein unerkannter, schlafender Fehler kann beispielsweise auch während der Fertigung durch eine Fehlprozessierung beim chemisch-mechanischen Polieren, im englischen als „chemical mechanical polishing” und abgekürzt als „CMP” bezeichnet, verursacht werden.
Ein leitfähiges Partikel befindet sich innerhalb der integrierten Schaltungsanordnung 100 beispielsweise im Bereich des ersten Leitungselements 110. Aufgrund seiner geringen Größe wird das leitfähige Partikel unmittelbar nach der Fertigung der integrierten Schaltungsanordnung 100 nicht detektiert und die integrierte Schaltungsanordnung 100 ist voll funktionsfähig. Im Laufe der Zeit vergrößert sich das leitfähige Partikel, bis es sowohl das erste Leitungselement 110 als auch das dritte Leitungselement 114 kontaktiert.
Durch den Kontakt des leitfähigen Partikels mit dem ersten Leitungselement 110 und dem dritten Leitungselement 114 entsteht ein Kurzschluss zwischen dem ersten Leitungselement 110 und dem dritten Leitungselement 114 und der Kurzschluss wird von der Auswerteschaltung 118 erkannt. Das leitfähige Partikel wird somit erkannt noch bevor ein Kurzschluss zwischen dem ersten Leitungselement 110 und dem zweiten Leitungselement 112 entstehen kann.
Innerhalb der integrierten Schaltungsanordnung 100 wird ein schlafender Fehler, beispielsweise ein leitfähiges Partikel, frühzeitig aufgedeckt. Der schlafende Fehler wird aufgedeckt, sobald ein Kurzschluss von dem ersten Leitungselement 110 zu dem dritten Leitungselement 114 oder von dem zweiten Leitungselement 112 zu dem dritten Leitungselement 114 auftritt. Somit wird der schlafende Fehler erkannt, noch bevor ein Kurzschluss zwischen dem ersten Leitungselement 110 und dem zweiten Leitungselement 112 auftritt. Der schlafende Fehler wird zu einem Zeitpunkt erkannt, in dem die integrierte Schaltungsanordnung 100 noch voll funktionsfähig ist, d. h. bevor eine Gefährdung, im Englischen als „hazard” bezeichnet, der integrierten Schaltungsanordnung 100 auftritt. Beispielsweise wird der schlafende Fehler erkannt, bevor das zweite Leitungselement 112 oder eine mit dem zweiten Leitungselement 112 verbundene Schaltung aufgrund des Kurzschlusses zerstört wird. Ein „hazard” wird damit verhindert.
Das dritte Leitungselement 114, das auch als Sensorelement oder Detektorelement bezeichnet werden kann, und die Auswerteschaltung 118 dienen der Erkennung eines schlafenden Fehlers und damit der Gewährleistung der funktionalen Sicherheit der integrierten Schaltungsanordnung 100. Nachdem das dritte Leitungselement 114 und die Auswerteschaltung 118 einen geringen Flächenbedarf aufweisen, wird innerhalb der integrierten Schaltungsanordnung 100 die Gewährleistung der funktionalen Sicherheit auf effiziente Weise ermöglicht.
Das dritte Leitungselement 114 ist für die Erkennung des schlafenden Fehlers zweckbestimmt. Mit anderen Worten ausgedrückt, übernimmt das dritte Leitungselement 114 während eines normalen Betriebs der integrierten Schaltungsanordnung 100 keine Funktion. Beispielsweise ist das dritte Leitungselement 114 an keiner logischen Operation der integrierten Schaltungsanordnung 100 beteiligt. Im normalen Betrieb, d. h. bei Nichtvorhandensein eines Kurzschlusses, der integrierten Schaltungsanordnung 100 besteht keine elektrische Verbindung zwischen dem dritten Leitungselement 114 und den funktionalen Elementen der integrierten Schaltungsanordnung 100. Beispielsweise besteht keine elektrische Verbindung zwischen dem dritten Leitungselement 114 und dem ersten Leitungselement 110 oder zwischen dem dritten Leitungselement 114 und dem zweiten Leitungselement 112. Ebenso besteht keine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Leitungselement 110 und der Auswerteschaltung 118 und dem zweiten Leitungselement 112 und der Auswerteschaltung 118.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der integrierten Schaltungsanordnung. Ähnlich wie bei der mit Bezug auf 1 dargestellten und beschriebenen Ausführungsform, weist die integrierte Schaltungsanordnung 200 einen ersten Schaltungsteil 202 mit einem ersten Leitungselement 210, einen zweiten Schaltungsteil 204 mit einem zweiten Leitungselement 212, ein drittes Leitungselement 214 und eine Auswerteschaltung 218 auf. Der erste Schaltungsteil 202 wird mit einer ersten Versorgungsspannung 206 betrieben und der zweite Schaltungsteil 204 wird mit einer zweiten Versorgungsspannung 208 betrieben.
Das erste Leitungselement 210 ist beispielsweise ein Teil einer Versorgungsspannungsleitung, an der eine Spannung von 60 V anliegt. Das zweite Leitungselement 212 ist beispielsweise ein Teil einer Signalleitung, an der eine Spannung von 1,5 V anliegt. Das dritte Leitungselement 214 ist an einem ersten Ende mit einem Massepotential 216 und an einem zweiten Ende mit einem Eingang einer Auswerteschaltung 218 verbunden.
Die Auswerteschaltung 218 weist einen Reihenwiderstand 220, eine Zenerdiode 222 und einen Komparator 224 auf. Ein erster Anschluss des Reihenwiderstands 220 ist mit dem Eingang der Auswerteschaltung 218 verbunden und ein zweiter Anschluss des Reihenwiderstands 220 ist mit einem ersten Anschluss der Zenerdiode 222 und mit einem Eingang des Komparators 224 verbunden. Ein zweiter Anschluss der Zenerdiode 222 ist mit einem Massepotential verbunden.
Über den Reihenwiderstand 220 und die Zenerdiode 222 erfolgt eine Begrenzung einer an dem Eingang der Auswerteschaltung 218 anliegenden Spannung. Die an dem Eingang der Auswerteschaltung 218 anliegende Spannung wird über den Reihenwiderstand 220 und die Zenerdiode 222 auf eine Klemmspannung der Zenerdiode 222 begrenzt und somit wird eine Zerstörung des Komparators 224 aufgrund von Überspannung verhindert. Der Reihenwiderstand 220 und die Zenerdiode 222 bilden zusammen eine Überspannungs-Schutzschaltung bzw. eine Klemmschaltung 226.
Der Komparator 224 vergleicht die Spannung, die an seinem Eingang anliegt, mit einem vorgegebenen Schwellenwert bzw. einer vorgegebenen Schwellenspannung. Der Komparator 224 führt somit eine Spannungsmessung durch und gibt an einem Ausgang ein Ausgangssignal 228 aus, das anzeigt, ob die Eingangsspannung oberhalb oder unterhalb der vorgegebenen Schwellenspannung liegt. Das Ausgangssignal des Komparators 224 entspricht einem Ausgangssignal an einem Ausgang der Auswerteschaltung 218. In einer Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, ist der Komparator 224 als Komparator mit Schalthysterese und somit als Schmitt-Trigger ausgestaltet.
Wie in 2 dargestellt, weist die integrierte Schaltungsanordnung 200 weiterhin ein leitfähiges Partikel 230 auf, das sich im Bereich des ersten Leitungselements 210 befindet. Das leitfähige Partikel 230 ist so groß, dass über das leitfähige Partikel 230 ein Kurzschluss zwischen dem ersten Leitungselement 210 und dem dritten Leitungselement 214 auftritt. Die an dem ersten Leitungselement 210 anliegende Spannung von 60 V liegt somit auch an dem dritten Leitungselement 214 an und an dem Eingang der Auswerteschaltung 218 an. Das dritte Leitungselement 214 brennt aufgrund der anliegenden Spannung durch und wird zerstört bzw. unterbrochen. Die Klemmschaltung 226 begrenzt die am Eingang der Auswerteschaltung 218 anliegende Spannung auf eine Klemmspannung von beispielsweise 10 V. Im Schmitt-Trigger 224 erfolgt ein Vergleich der durch die Klemmschaltung 226 begrenzten Spannung von 10 V mit einem vorgegebenen Schwellenwert von beispielsweise 3 V. Da die durch die Klemmschaltung 226 begrenzte Spannung von 10 V oberhalb des vorgegebenen Schwellenwerts von 3 V liegt, gibt der Schmitt-Trigger 224 an seinem Ausgang das Ausgangssignal 228 aus, das anzeigt, dass ein Kurzschluss aufgetreten ist. Das Ausgangssignal 228 liegt auch an einem Ausgang der Auswerteschaltung 218 an.
Innerhalb der integrierten Schaltungsanordnung 200 wird der Kurzschluss von dem ersten Leitungselement 210 zu dem dritten Leitungselement 214 mithilfe des dritten Leitungselements 214 und der Auswerteschaltung 218 erkannt und von dem Ausgangssignal 228 angezeigt, noch bevor ein Kurzschluss zwischen dem ersten Leitungselement 210 und dem zweiten Leitungselement 212 auftritt. Durch das frühzeitige Erkennen kann verhindert werden, dass ein Kurzschluss zwischen dem ersten Leitungselement 210 und dem zweiten Leitungselement 212 auftritt. Es kann weiterhin verhindert werden, dass an einem Schaltungsteil 232, der innerhalb der integrierten Schaltungsanordnung 200 mit dem zweiten Leitungselement 212 elektrisch verbunden ist, die Spannung von 60 V des ersten Leitungselements 212 anliegt. Der Schaltungsteil 232, der auch als zu schützender Schaltungsteil bezeichnet werden kann, ist beispielsweise für eine Spannung von maximal 1,65 V ausgelegt. Eine Spannung von 60 V würde eine Zerstörung des zu schützenden Schaltungsteils 232 zur Folge haben.
In einer Ausführungsform, tritt anstelle des in 2 dargestellten und beschriebenen leitfähigen Partikels 230 ein leitfähiges Partikel im Bereich des zweiten Leitungselements 212 auf. Das leitfähige Partikel hat zunächst lediglich Kontakt mit dem zweiten Leitungselement 212. Im Laufe der Zeit vergrößert sich das leitfähige Partikel, beispielsweise aufgrund von Korrosion, bis über das leitfähige Partikel ein Kurzschluss zwischen dem zweiten Leitungselement 212 und dem dritten Leitungselement 214 auftritt. Da an dem zweiten Leitungselement 212 lediglich eine Spannung von 1,5 V anliegt, führt der Kurzschluss nicht zu einer Zerstörung des dritten Leitungselements 214.
In einer anderen Ausführungsform ist die an dem zweiten Leitungselement 212 anliegende Spannung so hoch, dass im Falle eines Kurzschlusses eine Zerstörung des dritten Leitungselements 214 erfolgt, ähnlich wie mit Bezug auf das erste Leitungselement 210 vorhergehend beschrieben wurde.
Bei der in 2 dargestellten und beschriebenen Ausführungsform ist das erste Ende des dritten Leitungselements 214 direkt mit einem Massepotential 216 verbunden. In einer anderen Ausführungsform ist das erste Ende des dritten Leitungselements 214 über einen Widerstand mit dem Massepotential 216 verbunden. Der Widerstandes ist beispielsweise so dimensioniert, dass bei einem Kurzschluss von dem ersten Leitungselement 210 zu dem dritten Leitungselement 214 oder bei einem Kurzschluss von dem zweiten Leitungselement 212 zu dem dritten Leitungselement 214 eine Spannungserhöhung am Eingang der Auswerteschaltung 218 stattfindet, die von der Auswerteschaltung 218 erkannt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist das erste Ende des dritten Leitungselements 214 mit einem Referenzpotential 216 verbunden, das sich von dem Massepotential unterscheidet. Beispielsweise ist das erste Ende des dritten Leitungselements 214 über einen Widerstand mit einem Referenzpotential 216 von 2,5 V verbunden. In der Auswerteschaltung 218 erfolgt ein Vergleich mit zwei vorgegebenen Schwellenwerten. Beispielsweise erfolgt in der Auswerteschaltung 218 ein Vergleich, ob die durch die Klemmschaltung 226 begrenzte Spannung oberhalb eines ersten vorgegebenen Schwellenwerts von 3 V liegt. Zusätzlich erfolgt in der Auswerteschaltung 218 ein Vergleich, ob die durch die Klemmschaltung 226 begrenzte Spannung unterhalb eines zweiten vorgegebenen Schwellenwerts von 2 V liegt. Der Vergleich innerhalb der Auswerteschaltung 218 mit zwei vorgegebenen Schwellenwerten ermöglicht neben der Erkennung eines Kurzschlusses von dem ersten Leitungselement 210 zu dem dritten Leitungselement 214 auch die Erkennung eines Kurzschlusses von dem zweiten Leitungselement 212 zu dem dritten Leitungselement 214. Außerdem wird mithilfe der Auswerteschaltung 218 auch noch die Erkennung einer Unterbrechung innerhalb des dritten Leitungselements 214 ermöglich. Die Unterbrechung wird beispielsweise durch einen Riss, einen Bruch oder durch Korrosion verursacht.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Halbleiterbausteins. 3 zeigt beispielsweise einen Querschnitt durch einen Ausschnitt der mit Bezug auf 1 und 2 dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen. Auf einem Halbleitersubstrat 334 ist eine erste Leiterbahnebene 336 gebildet, die ein elektrisch nicht-leitfähiges Material als Dielektrikum enthält. Die erste Leiterbahnebene 336 kann nicht dargestellte, elektrisch leitfähige Bereiche, beispielsweise aus Polysilizium, enthalten. Eine zweite Leiterbahnebene 338, die über der ersten Leiterbahnebene 336 gebildet ist, enthält ebenfalls ein elektrisch nicht-leitfähiges Material. Ferner sind in der zweiten Leiterbahnebene 338 ein erstes Leitungselement 310, ein zweites Leitungselement 312 und ein drittes Leitungselement 314 ausgebildet. Das erste Leitungselement 310, das zweite Leitungselement 312 und das dritte Leitungselement 314 entsprechen beispielsweise den mit Bezug auf 1 und 2 dargestellten und beschriebenen Leiterbahnelementen 110, 112, 114, 210, 212 und 214. Die zweite Leiterbahnebene 338 ist beispielsweise eine Metallebene, wobei das erste Leitungselement 310, das zweite Leitungselement 312 und das dritte Leitungselement 314 aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise Aluminium oder Kupfer, gebildet sind. Das dritte Leitungselement 314 wird im gleichen Fertigungsschritt hergestellt wie das erste Leitungselement 310 und das zweite Leitungselement 312. Eine dritte Leiterbahnebene 340 ist über der zweiten Leiterbahnebene 338 gebildet, und eine vierte Leiterbahnebene 342 ist über der dritten Leiterbahnebene 340 gebildet. Wie in der zweiten Leiterbahnebene 338, können auch in der dritten Leiterbahnebene 340 und in der vierten Leiterbahnebene 342 nicht dargestellte Leiterbahnen ausgebildet sein. Bereiche aus Polysilizium der ersten Leiterbahnebene 336 können mit Leiterbahnen der zweiten Leiterbahnebene 338 über Durchkontaktierungen verbunden sein. Ebenso können Leiterbahnen der zweiten Leiterbahnebene 338 mit Leiterbahnen der dritten Leiterbahnebene 340 und Leiterbahnen der dritten Leiterbahnebene 340 mit Leiterbahnen der vierten Leiterbahnebene 342 über Durchkontaktierungen verbunden sein.
Wie mit Bezug auf 1 und 2 dargestellt und beschrieben, verlaufen das erste Leitungselement 310, das zweite Leitungselement 312 und das dritte Leitungselement 314 innerhalb der zweiten Leiterbahnebene 338 parallel zueinander. In einer Ausführungsform entspricht ein Abstand d1 zwischen dem ersten Leitungselement 310 und dem dritten Leitungselement 314 einem minimalen Abstand, der in einer bestimmten Technologie aufgrund von Beschränkungen im Herstellungsprozess zwischen zwei benachbarten Leitungselementen gefertigt werden kann. Ebenso entspricht ein Abstand d2 zwischen dem zweiten Leitungselement 311 und dem dritten Leitungselement 314 dem minimalen Abstand. In einer anderen Ausführungsform sind die Abstände d1 und d2 größer als der minimale Abstand und/oder die Abstände d1 und d2 unterscheiden sich.
In einer Ausführungsform ist das erste Leitungselement 310 direkt benachbart zu dem dritten Leitungselement 314 angeordnet und auch das zweite Leitungselement 312 ist direkt benachbart zu dem dritten Leitungselement 314 angeordnet. Zwischen dem ersten Leitungselement 310 und dem dritten Leitungselement 314 befindet sich kein funktionales Element und auch zwischen dem zweiten Leitungselement 312 und dem dritten Leitungselement 314 befindet sich kein funktionales Element. In einer anderen Ausführungsform sind beispielsweise zwischen dem ersten Leitungselement 310 und dem dritten Leitungselement 314 Füllstrukturen angeordnet. Ebenso sind zwischen dem zweiten Leitungselement 312 und dem dritten Leitungselement 314 Füllstrukturen angeordnet. Die Füllstrukturen sind beispielsweise zumindest teilweise in dem Halbleitersubstrat 334 ausgebildet.
In einer Ausführungsform entspricht eine Weite w1 des ersten Leitungselements 310 einer minimalen Weite, die in einer bestimmten Technologie aufgrund von Beschränkungen im Herstellungsprozess gefertigt werden kann. Ebenso entspricht eine Weite w2 des zweiten Leitungselements 312 und eine Weite w3 des dritten Leitungselements 314 der minimalen Weite. In einer anderen Ausführungsform sind die Weiten w1, w2 und w3 größer als die minimale Weite und/oder die Weiten w1, w2 und w3 unterscheiden sich.
Bei der in 3 dargestellten und beschriebenen Ausführungsform sind das erste Leitungselement 310, das zweite Leitungselement 312 und das dritte Leitungselement 314 in der zweiten Leiterbahnebene 338 angeordnet. Bei einer weiteren Ausführungsform sind das erste Leitungselement 310, das zweite Leitungselement 312 und das dritte Leitungselement 314 in einer anderen Leiterbahnebene angeordnet sein. Bei einer anderen Ausführungsform befinden sich das erste Leitungselement 310, das zweite Leitungselement 312 und das dritte Leitungselement 314 in unterschiedlichen Leiterbahnebenen. Beispielsweise ist bei einer in 4 dargestellten Ausführungsform ein drittes Leiterbahnelement 414 in einer dritten Leiterbahnebene 440 angeordnet, die sich direkt über einer zweiten Leiterbahnebene 438 befindet, in der ein erstes Leiterbahnelement 410 angeordnet ist. Weiterhin ist ein zweites Leiterbahnelement 412 in einer vierten Leiterbahnebene 442 angeordnet, die sich direkt über der dritten Leiterbahnebene 440 befindet. In einer Ausführungsform, wie in 4 dargestellt, verlaufen das erste Leiterbahnelement 410, das zweite Leiterbahnelement 412 und das dritte Leiterbahnelement 414 parallel zueinander und sind direkt übereinander angeordnet. In einer anderen Ausführungsform überkreuzen sich das in der zweiten Leiterbahnebene 438 angeordnete erste Leiterbahnelement 410 und das in der vierten Leiterbahnebene 442 angeordnete zweite Leiterbahnelement 412.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500.
In 502 wird eine erste Spannung an ein erstes Leitungselement angelegt.
In 504 wird eine zweite Spannung an ein zweites Leitungselement angelegt.
In 506 wird ein Referenzpotential an ein erstes Ende eines dritten Leitungselements angelegt. Das dritte Leitungselement ist derart zwischen dem ersten Leitungselement und dem zweiten Leitungselement angeordnet, dass das dritte Leitungselement benachbart zu dem ersten Leitungselement angeordnet ist und das dritte Leitungselement weiterhin benachbart zu dem zweiten Leitungselement angeordnet ist. Das erste Leitungselement, das zweite Leitungselement und das dritte Leitungselement sind in einem integrierten Halbleiterbaustein ausgebildet.
In 508 wird eine Spannung an einem zweiten Ende des dritten Leitungselements ausgewertet.
In 510 wird ein Kurzschluss von dem ersten Leitungselement zu dem dritten Leitungselement oder von dem zweiten Leitungselement zu dem dritten Leitungselement erkannt.
In 512 wird ein System in einen sicheren Zustand versetzt, wobei das System den integrierten Halbleitbaustein aufweist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens 500 umfasst das Auswerten der Spannung ein Vergleichen der Spannung mit mindestens einem vorgegebenen Schwellenwert.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens 500 umfasst das Versetzen des Systems in den sicheren Zustand ein Abschalten des integrierten Halbleiterbausteins.
In einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens 500 umfasst das Versetzen des Systems in den sicheren Zustand ein Erzeugen eines Warnsignals.
In 502 wird beispielsweise eine erste Spannung, die im Bereich von einigen 10 V liegt, an das erste Leitungselement angelegt. In 504 wird beispielsweise eine zweite Spannung, die im Bereich von einigen V liegt, an das zweite Leitungselement angelegt. Beim Auswerten der Spannung in 508 wird beispielsweise die an dem zweiten Ende des dritten Leitungselements anliegende Spannung mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen. In einer Ausführungsform sind der vorgegebene Schwellenwert und das Referenzpotential an dem ersten Ende des dritten Leitungselements derart ausgewählt, dass sowohl ein Kurzschluss von dem ersten Leitungselement zu dem dritten Leitungselement als auch ein Kurzschluss von dem zweiten Leitungselement zu dem dritten Leitungselement erkannt werden kann. In einer anderen Ausführungsform kann auch eine Unterbrechung, die beispielsweise durch einen Riss verursacht wurde, innerhalb eines dritten Leitungselements erkannt werden.
Dem dritten Leitungselement ist im Normalbetrieb des integrierten Halbleiterbausteins keine logische Funktion zugeordnet, d. h. über das dritte Leitungselement wird beispielsweise bei Speicheroperationen oder arithmetischen Operationen kein Signal übertragen. Das dritte Leitungselement ist vielmehr rein für die Erkennung des Kurschlusses vorgesehen, d. h. die Funktion des dritten Leitungselements ist auf die Erkennung des Kurzschlusses beschränkt. Es ist derart angeordnet, dass ein Kurzschluss innerhalb des integrierten Halbleiterbausteins frühzeitig erkannt werden kann, nämlich bevor ein Kurzschluss zwischen dem ersten Leitungselement und dem zweiten Leitungselement auftritt. Durch die frühzeitige Erkennung des Kurschlusses kann eine Zerstörung von weiteren Schaltungsteilen, die entweder innerhalb des integrierten Halbleiterbausteins angeordnet sind oder die mit dem integrierten Halbleiterbaustein gekoppelt sind, verhindert werden.
Die Reihenfolge der Schritte des Verfahrens 500 muss nicht der oben beschriebenen Reihenfolge entsprechen. Das Verfahren 500 kann mit einer der integrierten Schaltungsanordnungen, wie sie in den vorhergehenden Abschnitten beschrieben wurden, oder mit einem System, wie es in den nachfolgenden Abschnitten beschrieben wird, durchgeführt werden.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 660, das in einer sicherheitskritischen Anwendung eingesetzt wird. Das System 660 weist einen zu schützende Schaltungsteil 632 und eine integrierte Schaltungsanordnung 600 auf, wie sie beispielhaft mit Bezug auf 1–4 dargestellt und beschrieben ist. Die integrierte Schaltungsanordnung 600 weist einen ersten Schaltungsteil 602 mit einem ersten Leitungselement 610, einen zweiten Schaltungsteil 604 mit einem zweiten Leitungselement 612, ein drittes Leitungselement 614 und eine Auswerteschaltung 618 auf. Der erste Schaltungsteil 602 wird mit einer ersten Versorgungsspannung 606 betrieben und der zweite Schaltungsteil 604 wird mit einer zweiten Versorgungsspannung 608 betrieben. Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform ist das zweite Leitungselement 612 über eine erste Schnittstelle 644 mit dem zu schützenden Schaltungsteil 632 elektrisch gekoppelt. Bei einer anderen Ausführungsform ist der zu schützende Schaltungsteil 632 innerhalb der integrierten Schaltungsanordnung 600 angeordnet und mit dem zweiten Leitungselement 612 elektrisch verbunden.
In einer Ausführungsform ist die sicherheitskritische Anwendung eine Anwendung in einem Fahrzeug, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug. Mithilfe des dritten Leitungselements 614 und der Auswerteschaltung 618 wird die von der Norm ISO 26262 geforderte funktionale Sicherheit des Kraftfahrzeugs gewährleistet. Der erste Schaltungsteil 602 ist über eine zweite Schnittstelle 646 mit einer Batterie oder einem Boardnetz 648 elektrisch gekoppelt, die den ersten Schaltungsteil 602 mit der ersten Versorgungsspannung 606 von beispielsweise 48 V versorgen. Das erste Leitungselement 610 ist über eine dritte Schnittstelle 650 mit einer Motorsteuerung 652, beispielsweise einem Servomotor für eine Lenkung des Kraftfahrzeugs, elektrisch gekoppelt. Das Ausgangssignal 628 der Auswerteschaltung 618 ist über eine vierte Schnittstelle 654 mit einer Steuereinheit 632 elektrisch gekoppelt. Die Steuereinheit 632 steuert u. a. die Motorsteuerung 652. Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform ist die Steuereinheit 632 identisch mit dem zu schützenden Schaltungsteil 632. Der zu schützende Schaltungsteil 632 bzw. die Steuereinheit sind beispielsweise als Mikrocontroller ausgebildet.
Der Mikrocontroller 632 bekommt über die Auswerteschaltung 618 und das Ausgangssignal 628 frühzeitig einen Kurzschluss angezeigt und versetzt das System 660 daraufhin in einen sicheren Zustand. Der Mikrocontroller 632 kann somit einerseits als Steuereinheit bezeichnet werden. Andererseits ist der Mikrocontroller 632, der mit dem zweiten Leitungselement 612 elektrisch gekoppelt ist und der für eine Spannung von beispielsweise 1,5 V ausgelegt ist, als zentrales Schaltungselement für die Funktionalität des Systems 660 verantwortlich. Der Mikrocontroller 632 kann daher auch als zu schützender Schaltungsteil bezeichnet werden. Um einen kompletten Ausfall des Systems 660 zu verhindern, ist eine Zerstörung des Mikrocontrollers 632 durch einen Kurzschluss von dem ersten Leitungselement 610, an dem 48 V anliegen, zu dem zweiten Leitungselement 612 unbedingt zu vermeiden.
Nachdem der Mikrocontroller 632 über das Ausgangssignal 628 frühzeitig einen Kurzschluss signalisiert bekommt, kann er das System 660 kontrolliert in einen sicheren Zustand versetzen, indem er beispielsweise die integrierte Schaltungsanordnung 600 abschaltet oder das Erzeugen eines Warnsignals veranlasst. Somit kann der Mikrocontroller 632 sowohl seine eigene Zerstörung vermeiden, als auch einen Ausfall des Systems 660 verhindern. Es kann folglich beispielsweise ein unkontrolliertes bzw. fehlerhaftes Verhalten der Lenkung, die über den Servomotor 652 angesteuert wird, verhindert werden.
Bei der mit Bezug auf 6 dargestellten und beschriebenen Ausführungsform ist das System 660 in einem Kraftfahrzeug eingesetzt, um ein fehlerhaftes Verhalten einer Lenkung zu verhindern. In einer anderen Ausführungsform ist das System vorgesehen, um das Versagen von weiteren sicherheitskritischen Komponenten eines Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise ein Versagen eines Airbags, einer Bremse oder eines Antiblockiersystems, zu verhindern.
Neben einem Kraftfahrzeug gibt es weitere sicherheitskritische Anwendungen, in denen das System 660 eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann das System 660 in der Medizintechnik, in einer Reaktorsteuerung, in einem Verkehrsleitsystem oder in anderen Fahrzeugen, wie etwa in einem Flugzeug, eingesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm ISO 26262 [0077]

Claims

Integrierte Schaltungsanordnung (100, 200, 600) mit: einem ersten Schaltungsteil (102, 202, 602), dem eine erste Versorgungsspannung (106, 206, 606) zuführbar ist, einem zweiten Schaltungsteil (104, 204, 604), dem eine zweite Versorgungsspannung (108, 208, 608) zuführbar ist, wobei der erste Schaltungsteil und der zweite Schaltungsteil voneinander räumlich getrennt angeordnet sind, wobei der erste Schaltungsteil ein erstes Leitungselement (110, 210, 310, 410, 610) aufweist, wobei der zweite Schaltungsteil ein zweites Leitungselement (112, 212, 312, 412, 612) aufweist, und einem dritten Leitungselement (114, 214, 314, 414, 614), wobei das dritte Leitungselement derart zwischen dem ersten Leitungselement und dem zweiten Leitungselement angeordnet ist, dass das dritte Leitungselement benachbart zu dem ersten Leitungselement angeordnet ist und das dritte Leitungselement weiterhin benachbart zu dem zweiten Leitungselement angeordnet ist, wobei dem dritten Leitungselement an einem ersten Ende ein Referenzpotential (116, 216, 616) zuführbar ist, und wobei das dritte Leitungselement an einem zweiten Ende mit einer Auswerteschaltung (118, 218, 618) verbunden ist zum Erkennen eines Kurzschlusses von dem ersten Leitungselement zu dem dritten Leitungselement oder von dem zweiten Leitungselement zu dem dritten Leitungselement.
Integrierte Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die erste Versorgungsspannung in einem Bereich liegt, der oberhalb eines Spannungsbereichs liegt, für den ein mit dem zweiten Leitungselement elektrisch koppelbarer, zu schützender Schaltungsteil (232, 632) ausgelegt ist.
Integrierte Schaltungsanordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswerteschaltung derart ausgebildet ist, dass zum Erkennen des Kurzschlusses eine an dem dritten Leitungselement anliegende Spannung mit mindestens einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird.
Integrierte Schaltungsanordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen der Auswerteschaltung und dem ersten Leitungselement und zwischen der Auswerteschaltung und dem zweiten Leitungselement bei Nichtvorhandensein des Kurzschlusses keine elektrische Verbindung besteht.
Integrierte Schaltungsanordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Leitungselement, das zweite Leitungselement und das dritte Leitungselement parallel zueinander innerhalb einer Leiterbahnebene (338) angeordnet sind.
Integrierte Schaltungsanordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Leitungselement direkt benachbart zu dem dritten Leitungselement angeordnet ist und zwischen dem ersten Leitungselement und dem dritten Leitungselement kein funktionales Element angeordnet ist, und wobei auch das zweite Leitungselement direkt benachbart zu dem dritten Leitungselement angeordnet ist und zwischen dem zweiten Leitungselement und dem dritten Leitungselement kein funktionales Element angeordnet ist.
Integrierte Schaltungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1–4, wobei das dritte Leitungselement in einer über dem ersten Leitungselement liegenden Leiterbahnebene (440) angeordnet ist, und wobei das zweite Leitungselement in einer über dem dritten Leitungselement liegenden Leiterbahnebene (442) angeordnet ist.
Integrierte Schaltungsanordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Abstand (d1) zwischen dem ersten Leitungselement und dem dritten Leitungselement einem minimalen Abstand zwischen zwei benachbarten Leitungselementen entspricht, und wobei ein Abstand (d2) zwischen dem zweiten Leitungselement und dem dritten Leitungselement ebenfalls dem minimalen Abstand zwischen zwei benachbarten Leitungselementen entspricht.
Integrierte Schaltungsanordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Weite (w3) des dritten Leitungselements einer minimalen Weite eines Leitungselements entspricht.
Integrierte Schaltungsanordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswerteschaltung weiterhin zum Erkennen einer Unterbrechung innerhalb des dritten Leitungselements ausgebildet ist.
Verfahren (500), umfassend: Anlegen einer ersten Spannung an ein erstes Leitungselement (502), Anlegen einer zweiten Spannung an ein zweites Leitungselement (504), Anlegen eines Referenzpotentials an ein erstes Ende eines dritten Leitungselements (506), wobei das dritte Leitungselement derart zwischen dem ersten Leitungselement und dem zweiten Leitungselement angeordnet ist, dass das dritte Leitungselement benachbart zu dem ersten Leitungselement angeordnet ist und das dritte Leitungselement weiterhin benachbart zu dem zweiten Leitungselement angeordnet ist, wobei das erste Leitungselement, das zweite Leitungselement und das dritte Leitungselement in einem integrierten Halbleiterbaustein ausgebildet sind, Auswerten einer Spannung an einem zweiten Ende des dritten Leitungselements (508), Erkennen eines Kurzschlusses von dem ersten Leitungselement zu dem dritten Leitungselement oder von dem zweiten Leitungselement zu dem dritten Leitungselement (510), und Versetzen eines Systems in einen sicheren Zustand, wobei das System den integrierten Halbleitbaustein aufweist (512).
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Auswerten der Spannung ein Vergleichen der Spannung mit mindestens einem vorgegebenen Schwellenwert umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei das Versetzen des Systems in den sicheren Zustand ein Abschalten des integrierten Halbleiterbausteins umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11–13, wobei das Versetzen des Systems in den sicheren Zustand ein Erzeugen eines Warnsignals umfasst.
System (660) zum Einsatz in einer sicherheitskritischen Anwendung mit einem zu schützenden Schaltungsteil (632) und einer integrierten Schaltungsanordnung (600) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das zweite Leitungselement (612) der integrierten Schaltungsanordnung mit dem zu schützenden Schaltungsteil elektrisch gekoppelt ist.
System gemäß Anspruch 15, wobei das System derart ausgebildet ist, dass es beim Erkennen des Kurzschlusses in einen sicheren Zustand versetzt wird.
System gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei das System derart ausgebildet ist, dass beim Erkennen des Kurzschlusses eine Zerstörung des zu schützenden Schaltungsteils verhindert wird.
System gemäß einem der Ansprüche 15–17, wobei die sicherheitskritische Anwendung eine Anwendung in einem Fahrzeug umfasst und wobei das System derart ausgebildet ist, dass beim Erkennen des Kurzschlusses ein Versagen eines Airbag, einer Bremse oder einer Lenkung verhindert wird.
System gemäß einem der Ansprüche 15–18, wobei das erste Leitungselement (610) der integrierten Schaltungsanordnung mit einer Motorsteuerschaltung (642) elektrisch gekoppelt ist und wobei das zu schützende Schaltungsteil einen Mikrocontroller aufweist.
System gemäß einem der Ansprüche 15–19, wobei die integrierte Schaltungsanordnung und der zu schützende Schaltungsteil in einem gemeinsamen integrierten Halbleiterbaustein ausgebildet sind.