DE102016202348B4

DE102016202348B4 - Systemreferenz mit ausgleich von elektrischen und mechanischen stress- und lebensdauerdrifteffekten

Info

Publication number: DE102016202348B4
Application number: DE102016202348.9A
Authority: DE
Inventors: Mario Motz
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-02-16
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2021-05-20
Anticipated expiration: 2036-02-17
Also published as: CN105892513A; US20190013233A1; US10103050B2; CN105892513B; US10438835B2; US20160238647A1; DE102016202348A1

Abstract

System, das Folgendes umfasst:einen Referenzschaltkreis, der dafür konfiguriert ist, wenigstens ein Referenzsignal zu erzeugen, wobei der Referenzschaltkreis einen ersten Satz von Lokalstressausgleichskomponenten umfasst, die dafür konfiguriert sind, Stresseffekte auf das wenigstens eine Referenzsignal auszugleichen, wobei das wenigstens eine Referenzsignal wenigstens eines von einer Referenzspannung, einem Referenzstrom oder einer Referenztaktfrequenz umfasst, undeine Globalstressausgleichskomponente, die einen oder mehrere Stresssensoren umfasst, die dafür konfiguriert sind, eine oder mehrere dem System zugeordnete Stresskomponenten abzufühlen, wobei die Globalstressausgleichskomponente dafür konfiguriert ist, die Stresseffekte auf das wenigstens eine Referenzsignal wenigstens zum Teil auf der Grundlage der abgefühlten einen oder mehreren Stresskomponenten auszugleichen.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Systemreferenz, die elektrischen und mechanischen Stress sowie Lebensdauerdrifteffekte ausgleicht.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Chips, insbesondere Chips in Gehäusen, sind Mechanischer-Stress-Effekten und Lebensdauerdrifteffekten ausgesetzt, welche die Leistung negativ beeinflussen. Als ein Beispiel werden bei einer breiten Vielfalt von Systemen Spannungsreferenzen, wie beispielsweise Bandlückenreferenzen, verwendet. Jedoch können Mechanischer-Stress-Effekte (wie beispielsweise jene durch das Verpacken in Kunststoff verursachten) - sowie Lebensdauerdrifteffekte - die Genauigkeit der Referenzspannung mit der Zeit beeinträchtigen, was zu einer Verschlechterung bei der Systemleistung führt.
Die DE 10 2005 029 464 A1 offenbart ein Konzept zum Kompensieren von Piezo-Einflüssen auf eine integrierte Halbleiterschaltung, bei dem ein Kompensationssignal, das den magnetischen Stress, der auf eine integrierte Halbleiterschaltung einwirkt, durch Kombination zweier Teilkompensationssignale, die von Halbleiterbauelementen mit unterschiedlichen Stresscharakteristiken erzeugt werden, unter Berücksichtigung einer erfassten Temperatur erhalten wird.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes System illustriert, das Stresseffekte auf wenigstens ein Signal ausgleicht, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten.
2 ist ein Blockdiagramm, das einen beispielhaften ersten Schaltkreis illustriert, wobei es beispielhafte Lokalstressausgleichskomponenten zeigt, die Lokalstresseffekte auf wenigstens ein durch den ersten Schaltkreis ausgegebenes Signal ausgleichen, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten.
3 ist ein Blockdiagramm, das mehrere Variationen einer beispielhaften Globalstressausgleichskomponente illustriert, wobei es wahlweise Lokalstressausgleichskomponenten zeigt, die in der Globalstressausgleichskomponente eingeschlossen sein können, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten.
4 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes System illustriert, das über analoge Multiplikation oder Summierung wenigstens ein ausgeglichenes Signal erzeugen kann, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten.
5 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes System illustriert, das über digitale Multiplikation oder Summierung oder polynomische Glättung wenigstens ein ausgeglichenes Signal erzeugen kann, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten.
6 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes System illustriert, das über digitale Multiplikation oder Summierung mit wenigstens einem Ausgleichssignal Stresseffekte in wenigstens einem Signal ausgleichen kann, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten.
7 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes System illustriert, das über wenigstens ein durch einen Ausgleich-Digital-Analog-Umsetzer (digital-to-analog converter - DAC) erzeugtes Ausgleichssignal Stresseffekte in wenigstens einem Signal ausgleichen kann, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten.
8 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes System illustriert, das über das Erzeugen wenigstens eines ausgeglichenen Signals über analoge Summierung oder Multiplikation mit wenigstens einem Ausgleichssignal Stresseffekte in wenigstens einem Signal ausgleichen kann, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Ausgleichen von Stresseffekten in wenigstens einem Signal, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten, illustriert.
10 ist ein Blockdiagramm, das unterschiedliche Stresskomponenten σ_ij und Piezokoeffizienten π_ij illustriert, die nahe eines Trenchs (Grabens) auftreten können.
11 ist ein Blockdiagramm, das zeigt, wie Lokalstresseffekte Schaltkreise beeinträchtigen können.
12A ist eine Zeichnung, die einige mögliche Ursachen von mechanischem Stress an einem Chip illustriert.
12B ist eine grafische Darstellung, die Hystereseeffekte während eines durch Veränderungen mechanischen Stresses auf Grund von Feuchtigkeitsveränderungen in Kunststoffgehäusen verursachten Temperaturpendelns illustriert.
13 ist eine schematische Darstellung, die eine beispielhafte Bandlückenreferenz und Verstärkerstufe illustriert, wobei sie zeigt, wie elektrischer Stress eine Fehlanpassung bei verschiedenen Komponenten verursachen kann.
14 ist eine Zeichnung, die ein Mehrchipgehäuse mit Stresseffekten, die dadurch verursacht werden, dass Silizium-Durchkontaktierungen (through-silicon vias - TSV), unterschiedliche Chips, Anschlussrahmen und das Kunststoffgehäuse jeweils unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, illustriert, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten.
15 ist eine schematische Darstellung, die eine beispielhafte Bandlückenreferenz und Verstärkerstufe mit DEM und Zerhacken illustriert, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten.
16 ist eine schematische Darstellung, die beispielhafte zerhackte Stresssensoren mit DEM und einen zerhackten System-ADC illustriert, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten.
17 ist eine Darstellung, die eine beispielhafte Auslegung eines Systems, das einen Bandlückenschaltkreis und Sensoren einschließt, illustriert, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten.
18 ist eine grafische Darstellung, die eine Korrelation zwischen Stresssensor-Ausgabe und Bandlückenspannung illustriert.
19 ist eine grafische Darstellung, die eine durch Feuchtigkeitsveränderungen in Kunststoffgehäusen verursachte Bandlückenspannungsdrift ohne aktivierten Stressausgleich und mit aktiviertem Stressausgleich illustriert.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung wird nun unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungsfiguren beschrieben werden, wobei gleiche Bezugszahlen verwendet werden, um durchgehend gleiche Elemente zu bezeichnen, und wobei die illustrierten Strukturen und Einrichtungen nicht notwendigerweise im Maßstab gezeichnet sind. Wie sie hierin benutzt werden, ist beabsichtigt, dass sich die Begriffe „Komponente“, „System“, „Schnittstelle“ und dergleichen auf eine rechnerbezogene Einrichtung, Hardware, Software (zum Beispiel in Ausführung) und/oder Firmware beziehen. Zum Beispiel kann eine Komponente ein Prozessor (z.B. ein Mikroprozessor, ein Kontroller oder ein anderes Verarbeitungsgerät), ein auf einem Prozessor laufender Prozess, ein Kontroller, ein Objekt, ein ausführbares Programm, ein Programm, ein Speichergerät, ein Rechner, ein Tablet-PC und/oder ein Mobiltelefon mit einem Verarbeitungsgerät sein. Als Veranschaulichung können eine auf einem Server laufende Anwendung und der Server ebenfalls eine Komponente sein. Eine oder mehrere Komponenten können innerhalb eines Prozesses liegen, und eine Komponente kann auf einem Rechner befindlich und/oder zwischen zwei oder mehr Rechnern verteilt sein. Es kann hierin ein Satz von Elementen oder ein Satz von anderen Komponenten beschrieben werden, wobei der Begriff „Satz“ als „ein oder mehr“ ausgelegt werden kann.
Ferner können diese Komponenten von verschiedenen rechnerlesbaren Speichermedien, die auf denselben Datenstrukturen gespeichert haben, ausführen, wie zum Beispiel mit einem Modul. Die Komponenten können über lokale und/oder entfernte Prozesse kommunizieren, wie beispielsweise in Übereinstimmung mit einem Signal, das ein oder mehrere Datenpakete (z.B. Daten von einer Komponente, die mit einer anderen Komponente in einem lokalen System, verteilten System und/oder über ein Netz, wie beispielsweise das Internet, ein lokales Netz, ein landesweites Netz oder ein ähnliches Netz, mit anderen Systemen über das Signal in Wechselwirkung tritt) aufweist.
Als ein anderes Beispiel kann eine Komponente eine Vorrichtung mit einer spezifischen Funktionalität sein, bereitgestellt durch mechanische Teile, die durch elektrische oder elektronische Schaltungen betrieben werden, wobei die elektrischen oder elektronischen Schaltungen über eine Software-Anwendung oder eine Firmware-Anwendung betrieben werden können, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt wird. Der eine oder die mehreren Prozessoren können sich innerhalb oder außerhalb der Vorrichtung befinden und können wenigstens einen Teil der Software- oder Firmware-Anwendung ausführen. Als noch ein anderes Beispiel kann eine Komponente eine Vorrichtung sein, die eine spezifische Funktionalität durch elektronische Komponenten ohne mechanische Teile bereitstellt; die elektronischen Komponenten können einen oder mehrere Prozessoren in denselben einschließen, um Software und/oder Firmware auszuführen, die, wenigstens zum Teil, die Funktionalität der elektronischen Komponenten verleiht/verleihen.
Es ist beabsichtigt, dass die Verwendung des Wortes beispielhaft Konzepte auf eine konkrete Weise vorstellt. Wie in dieser Anmeldung verwendet, ist beabsichtigt, dass der Begriff „oder“ ein inklusives „oder“ an Stelle eines exklusiven „oder“ bedeutet. Das heißt, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext klar, ist beabsichtigt, dass „X setzt A oder B ein“ jegliche der natürlichen inklusiven Vertauschungen bedeutet. Das heißt, wenn X A einsetzt, X B einsetzt oder X sowohl A als auch B einsetzt, dann ist unter jeglichem der vorstehenden Umstände „X setzt A oder B ein“ erfüllt. Außerdem sollten die Artikel „ein“ und „eine“, wie in dieser Anmeldung und den angefügten Ansprüchen verwendet, im Allgemeinen so ausgelegt werden, dass die „ein oder mehr“ bedeuten, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext klar, dass sie auf eine Singularform gerichtet sind. Ferner ist beabsichtigt, dass, soweit die Begriffe „einschließend“, „einschließen“, „aufweisend“, „weist auf“, „mit“ oder Varianten derselben verwendet werden, solche Begriffe auf eine ähnliche Weise wie der Begriff „umfassen“ inklusiv sind.
Hierin erörterte Ausführungsformen können Signale sehr hoher Genauigkeit (z.B. Referenzspannungen, -ströme und/oder Taktsignale usw.) für Systeme auf Chips oder Systeme in Gehäusen erreichen, wobei Stresseffekte über die Lebensdauer des Systems und durch Temperaturpendeln ausgeglichen werden.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems 100 illustriert, das Stresseffekte auf wenigstens ein Signal ausgleicht, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten. Wie hierin verwendet, schließen Stresseffekte die Effekte von mechanischem Stress (einschließlich von piezoresistivem und Piezo-Junction-Effekt, der Effekte von Temperaturpendeln oder Temperaturgefällen, Feuchtigkeitsveränderungen) und elektrischem Stress (einschließlich von Veränderungen bei Parametern von Transistoren und anderen Komponenten, wie beispielsweise den durch angelegte Speisespannungen verursachten). Das System 100 schließt einen oder mehrere Schaltkreise 110 (z.B. einen ersten Schaltkreis, zweiten Schaltkreis usw.) ein, die jeweils einen ersten Satz von einer oder mehreren Lokalstressausgleichskomponenten 112₁-112_N und einer Globalstressausgleichskomponente 120 einschließen kann, die einen oder mehrere Stresssensoren 122₁-122_N einschließt und wahlweise einen zweiten Satz von einer oder mehreren Lokalstressausgleichskomponenten 124₁-124_N einschließt. In verschiedenen Aspekten kann das System 100 als ein Teil eines On-Chip-Systems oder eines Systems in einem Gehäuse eingeschlossen sein, um Stresseffekte auszugleichen, einschließlich in einem Mehrchipgehäuse mit einer Chip-auf-Chip-Anordnung, wo Stresseffekte besonders hoch sind.
Obwohl das System 100 im Allgemeinen mehr als einen Schaltkreis 110 einschließen kann, wird der leichten Erörterung halber das Folgende in Verbindung mit eine ersten Schaltkreis 110 beschrieben, wobei ähnliche Einzelheiten auf jegliche zusätzliche in dem System 100 eingeschlossene Schaltkreise 110 anwendbar sind. Der erste Schaltkreis 110 ist dafür konfiguriert, das wenigstens eine Signal (z.B. ein erstes Signal, ein zweites Signal usw.) zu erzeugen. Obwohl, nur zu Zwecken der Veranschaulichung, hierin Beispiele und Erörterungen bereitgestellt werden, wobei der erste Schaltkreis 110 einen Referenzschaltkreis (z.B. eine Bandlückenreferenz usw.) umfasst, können die hierin beschriebenen Systeme, Komponenten und Techniken auf Ausführungsformen angewendet werden, wobei der erste Schaltkreis 110 einen beliebigen Schaltkreis umfasst, der wenigstens ein Ausgangssignal erzeugt (z.B. ein Temperatursensor usw.). Bei Ausführungsformen, wobei der erste Schaltkreis 110 einen Referenzschaltkreis umfasst, kann das wenigstens eine Signal wenigstens ein Referenzsignal (z.B. eine oder mehrere Referenzspannungen, einen oder mehrere Referenzströme, eine oder mehrere Referenztaktfrequenzen usw.) umfassen. Der erste Schaltkreis 110 gibt das wenigstens eine Signal an die Globalstressausgleichskomponente 120 aus, und in Abhängigkeit von der Ausführungsform kann es ebenfalls an eine oder mehrere andere Komponenten, wie beispielsweise einen System-ADC oder einen Systemverstärker, ausgegeben werden. In Abhängigkeit von der spezifischen Ausführungsform kann der erste Schaltkreis 110 eine Vielzahl von Komponenten zu erzeugen des wenigstens einen Signals einschließen. Zum Beispiel kann der erste Schaltkreis eine Bandlückenreferenz oder eine andere Systemreferenz (z.B. einen Analog-Digital-Umsetzer (analog-to-digital converter - ADC) usw., umfassen und kann Komponenten einschließen, um das wenigstens eine Referenzsignal (z.B. Referenzspannung(en), Referenzstrom/-ströme, Referenztaktfrequenz(en) usw.) zu erzeugen, dessen Beschaffenheit in Abhängigkeit von der spezifischen Ausführungsform variieren kann. Ausführungsbeispiele und Komponenten, die eingeschlossen sein können, werden unten erörtert.
Der erste Schaltkreis 110 schließt zusätzlich einen ersten Satz von einer oder mehreren Lokalstressausgleichskomponenten 112₁-112_N ein, die Stresseffekte (z.B. Lokalstresseffekte innerhalb des ersten Schaltkreises 110, wie beispielsweise Mechanischer-Stress-Effekte, Elektrischer-Stress-Effekte, Alterungseffekte usw., zum Beispiel durch die Nähe zu Trenchs verursachte Mechanischer-Stress-Effekte), auf das wenigstens eine Signal (z.B. das wenigstens eine Referenzsignal) ausgleichen. Zum Beispiel kann der erste Satz von einer oder mehreren Lokalstressausgleichskomponenten 112₁-112_N Zerhacker (engl.: chopper) einschließen, die Eingangs- und/oder Ausgangssignale von einer oder mehreren Komponenten (z.B. Verstärker(n), ADC(s) usw.) des ersten Schaltkreises 110 zerhacken, was Lokalstresseffekte (z.B. durch das Verringern der Drift) ausgleichen kann. Als ein anderes Beispiel kann der erste Satz von einer oder mehreren Lokalstressausgleichskomponenten 112₁-112_N eine oder mehrere Komponenten zur dynamischen Elementanpassung (dynamic element matching - DEM) einschließen, um DEM einzusetzen, um zwischen mehreren Komponenten (z.B. Transistoren, Widerständen usw.) des ersten Schaltkreises 110 (oder Komponenten derselben, wie beispielsweise Transistoren eines Stromspiegels des ersten Schaltkreises 110 usw.) zyklisch umzuschalten, wodurch mit einzelnen Komponenten verbundene Lokalstresseffekte durch das Ausmitteln von deren zufälligen Lokalstresseffekten vermindert werden. In einem weiteren Beispiel kann der erste Satz von einer oder mehreren Lokalstressausgleichskomponenten 112₁-112_N eine oder mehrere Komponenten mit automatischem Nullabgleich (z.B. ein Verstärker mit automatischem Nullabgleich) einschließen, um durch das Verringern der Drift Lokalstresseffekte auszugleichen. Zerhacken und automatischer Nullabgleich sind zwei Techniken oder Anordnungen von Elementen, die jeweils Versatzeffekte ausgleichen können. Automatischer Nullabgleich hat die gleiche Wirkung des Aufhebens eines Versatzes (z.B. eines Verstärkers, eines ADC usw.) wie Zerhacken. Jedoch wird, anstatt die Eingaben in unterschiedlichen Phasen eines Zyklus auszutauschen (wie beim Zerhacken), beim automatischem Nullabgleich eine erste Phase dafür verwendet, die Eingabe kurzzuschließen, um den Versatz zu speichern, und eine zweite Phase wird dafür verwendet, die Komponente (den Verstärker usw.) an ein Sensor- oder Eingangssignal anzuschließen und das zuvor gemessene versetzte Signal zu subtrahieren. Es ist beabsichtigt, dass die Erörterung hierin (und die Illustration in den Figuren) von Zerhackern, zerhackten Signalen, Zerhacken usw. ebenfalls, zusätzlich oder alternativ, Aspekte einschließen, wobei eine ähnliche Wirkung über Komponenten mit automatischem Nullabgleich, Signale mit automatischem Nullabgleich, automatischen Nullabgleich usw. erreicht wird.
Die Globalstressausgleichskomponente 120 kann ebenfalls Stresseffekte (z.B. Globalstresseffekte, die das System 100 betreffen, usw.) auf das wenigstens eine Signal ausgleichen und kann eine oder mehrere Komponenten (die von der Ausführungsform abhängen) einschließen, um Stresseffekte auf das wenigstens eine Signal auf verschiedene Weisen (z.B. durch das Empfangen des wenigstens einen Signals und das Ausgeben wenigstens eines ausgeglichenen Signal, durch das Erzeugen wenigstens eines ausgeglichenen Signals oder einer Ausgabe, die (z.B. additiv, multiplikativ usw.) mit dem wenigstens einen Signal kombiniert werden können, usw.) auszugleichen. Die Globalstressausgleichskomponente 120 kann einen oder mehrere Stresssensoren 122₁-122_N einschließen, die eine oder mehrere Stresskomponenten (z.B. Komponenten eines Stresstensors oder Funktionen desselben, wie beispielsweise lineare Kombinationen), die dem System 100 zugeordnet sind, abfühlen können. Wenigstens zum Teil auf der Grundlage der abgefühlten Stresskomponente(n) kann die Globalstressausgleichskomponente 120 die Stresseffekte auf das wenigstens eine Signal ausgleichen. Nach Lokal- und Globalstressausgleich ist das abschließende ausgeglichene wenigstens eine Signal (z.B. Referenzspannung, -strom usw.) unabhängig von physikalischen und anderen Eigenschaften wie beispielsweise Temperatur, Speisespannung, Stress, Sensorsignal(en) usw.
In Aspekten kann die Globalstressausgleichskomponente 120 mehrere Stresssensoren 122₁-122_N einschließen, und wenigstens zwei der mehreren Stresssensoren können verschiedene Stresskomponenten abfühlen, zum Beispiel zwei oder mehr von einer ersten Stresskomponente (z.B. σ_xx), einer zweiten Stresskomponenten, senkrecht zu der ersten (z.B. σ_yy), einer Summe zweier senkrechter Stresskomponenten (σ_xx + σ_yy), einer Differenz zweiter senkrechter Stresskomponenten (σ_xx - σ_yy) usw.
In Aspekten kann die Globalstressausgleichskomponente 120 den zweiten Satz von Lokalstressausgleichskomponenten 124₁-124_N einschließen, der Stresseffekte in der Globalstressausgleichskomponente 120 ausgleichen kann, die ansonsten die Fähigkeit der Globalstressausgleichskomponente 120, Stresseffekte auf das wenigstens eine Signal auszugleichen, beeinträchtigen können. Der zweite Satz von Lokalstressausgleichskomponenten 124₁-124_N kann eine oder mehrere Komponenten, ähnlich den in Verbindung mit dem ersten Satz von Lokalstressausgleichskomponenten 112₁-112_N beschriebenen, wie beispielsweise DEM-Komponenten, Zerhacker (z.B. von Verstärkern und/oder ADCs usw.), Komponenten mit automatischem Nullabgleich usw. einschließen. Zum Beispiel kann die Globalstressausgleichskomponente 120 mehrere Stresssensoren 122₁-122_N einschließen, und der zweite Satz von Lokalstressausgleichskomponenten 124₁-124_N kann eine DEM-Komponente einschließen, um zwischen einigen oder allen der mehreren Stresssensoren 122₁-122_N zyklisch umzuschalten. In weiteren Aspekten kann DEM mit mehreren Stresssensoren 122₁-122_N kombiniert werden, die verschiedene Stresskomponenten abfühlen, so dass für jede verschiedene Stresskomponente (oder eine Teilmenge derselben) zwischen mehreren Sensoren, die diese verschiedene Stresskomponente abfühlen, über eine DEM-Komponente umgelaufen werden kann. Bei einem anderen Beispiel kann zweite Satz von einer oder mehreren Lokalstressausgleichskomponenten 124₁-124_N Zerhacker einschließen, die Eingangs- und/oder Ausgangssignale von einer oder mehreren Komponenten (z.B. ADC(s) usw.) der Globalstressausgleichskomponente 120 zerhacken.
Obwohl in einigen Aspekten das ausgeglichene wenigstens eine Signal auf eine analoge Weise dargestellt werden kann, kann das ausgeglichene wenigstens eine Signal in anderen Aspekten digital dargestellt werden. Zum Beispiel betrachten Sie einen ADC, die Referenz weist mäßige Stressabhängigkeit auf, wie beispielsweise die folgenden Referenzspannungen bei unterschiedlichen Stress: 1V bei 0 MPa, 1.002 V bei 100 MPa und 1.004 V bei 200 MPa (z.B. 2 %/GPa). Mit einer stabilen Speisespannung an dem ADC würde die digitale ADC-Ausgabe geringfügig abfallen wie folgt: um 1/1 000 bei 0 MPa, um 1/1 002 bei 100 MPa, und um 1/1 004 bei 200 MPa. In einer solchen Situation kann eine digitale Korrektur nach dem ADC ausgleichen, um die Effekte von Stress zu beseitigen, durch das Multiplizieren der Ausgabe wie folgt: mit 1 000 bei 0 MPa, mit 1 002 bei 100 MPa und mit 1 004 bei 200 MPa. Auf eine solche Weise kann die digitale Systemreferenz stabilisiert werden.
2 illustriert ein Blockdiagramm eines beispielhaften ersten Schaltkreises 110, das beispielhafte Lokalstressausgleichskomponenten 112₁-112_N zeigt, die Lokalstresseffekte auf das wenigstens eine Signal ausgleichen können, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten. Bei Ausführungsformen, bei denen der erste Schaltkreis 110 einen ADC 202 umfasst, kann der erste Satz von Lokalstressausgleichskomponenten 112₁-112_N wahlweise einen ADC-Eingangszerhacker 112_H (z.B. einen analogen Zerhacker), um ein Eingangssignal des ADC zu zerhacken, und/oder einen ADC-Ausgangszerhacker 112_I (z.B. einen digitalen Zerhacker), um ein Ausgangssignal des ADC zu zerhacken, einschließen. Bei Ausführungsformen, bei denen der erste Schaltkreis 110 einen Verstärker 204 umfasst, kann der erste Satz von Lokalstressausgleichskomponenten 112₁-112_N wahlweise einen Verstärker-Eingangszerhacker 112_J (z.B. einen analogen Zerhacker), um ein Eingangssignal des Verstärkers zu zerhacken, und/oder einen Verstärker-Ausgangszerhacker 112_K (z.B. einen digitalen Zerhacker), um ein Ausgangssignal des Verstärkers zu zerhacken, einschließen. Außerdem kann der erste Satz von Lokalstressausgleichskomponenten 112₁-112_N wenigstens eine Komponente112_L zur dynamischen Elementanpassung, um zwischen mehreren Widerständen 206 des ersten Schaltkreises 110 zyklisch umzuschalten (z.B. drehend zu wechseln usw.), und/oder wenigstens eine Komponente112_M zur dynamischen Elementanpassung, um zwischen mehreren Transistoren 208 (z.B. eines Stromspiegels, Transistoren, die eine Referenzspannung ausgeben usw.) des ersten Schaltkreises 110 zyklisch umzuschalten, einschließen.
3 illustriert ein Blockdiagramm, das mehrere Variationen einer beispielhaften Globalstressausgleichskomponente 120 zeigt, wobei es wahlweise Lokalstressausgleichskomponenten 124₁-124_N und andere Komponenten zeigt, die in der Globalstressausgleichskomponente eingeschlossen sein können, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten. In Aspekten kann wenigstens eine DEM-Komponente 124_I eingeschlossen sein, um DEM einzusetzen, um zwischen einem oder mehreren Stresssensoren 122₁-122_N zyklisch umzuschalten. Außerdem können ein oder mehrere Temperatursensoren 302₁-302_N eingeschlossen sein, um eine oder mehrere einem System (z.B. dem System 100) zugeordnete Temperaturen und/oder Temperaturgefälle zu messen. In Aspekten kann ein quadratischer Temperaturausgleichsschaltkreis oder ein anderer höherer Ordnung oder ein Krümmungstemperaturausgleichsschaltkreis eingeschlossen sein, um die Effekte der einen oder mehreren eine oder mehrere Temperaturen und/oder Temperaturgefälle auf das wenigstens eine Signal auszugleichen. Wahlweise Aspekten kann wenigstens eine DEM-Komponente 124_J eingeschlossen sein, um DEM einzusetzen, um zwischen dem einen oder den mehreren Temperatursensoren 302₁-302_N zyklisch umzuschalten. In Aspekten kann ebenfalls Zerhacken in Verbindung mit den Stresssensoren und/oder Temperatursensoren eingesetzt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann wenigstens ein Ausgleichssignal auf der Grundlage der Ausgabe(n) des einen oder der mehreren Stresssensoren 122₁-122_N und/oder des einen oder der mehreren Temperatursensoren 302₁-302_N erzeugt werden, und das wenigstens eine Ausgleichssignal kann (z.B. über eine analoge Multiplikations- oder Summierungskomponente 304 usw.) mit dem wenigstens einen Signal kombiniert werden, um Stresseffekte auf das wenigstens eine Signal auszugleichen (z.B. durch das Erzeugen wenigstens eines ausgeglichenen Signals). 4 illustriert ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems 400, das über analoge Multiplikation oder Summierung (z.B. über einen analogen Multiplizierer, analoge Verstärkungseinstellungsverstärkerstufen usw.) wenigstens ein ausgeglichenes Signal erzeugen kann, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten. Bei dem beispielhaften System 400 ist der erste Schaltkreis 110 eine zerhackte Bandlückenreferenz, die DEM einsetzt und wenigstens eine Bandlückenreferenzspannung als eines von dem wenigstens einen Signal ausgibt, und der eine oder die mehreren Stresssensoren 122₁-122_N sind ebenfalls zerhackt und setzen DEM ein. Die ausgeglichene Referenzspannung kann als eine stressausgeglichene Referenz für einen System-ADC 410 bereitgestellt werden, der einen zerhackten Eingang (über einen analogen System-ADC-Eingangszerhacker 412_I ) und einen zerhackten Ausgang (über einen analogen System-ADC-Ausgangszerhacker 412_o ) als Teil eines dritten Satzes von Lokalstressausgleichskomponenten aufweisen kann, um Lokalstresseffekte in der wenigstens einen Komponente, die das wenigstens eine ausgeglichene Signal empfängt (in diesem Fall dem System-ADC 410), auszugleichen.
Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Ausgabe des einen oder der mehreren Stresssensoren 122₁-122_N und/oder des einen oder der mehreren Temperatursensoren 302₁-302_N durch einen Sensor-ADC-306 empfangen werden, der eine Ausgabe erzeugen kann, die auf mehrere Weisen eingesetzt werden kann, um Stresseffekte auf das wenigstens eine Signal auszugleichen (z.B. durch das Erzeugen wenigstens eines Ausgleichssignals, das mit dem wenigstens einen Signal kombiniert werden kann, um Stresseffekte auszugleichen, durch das Erzeugen wenigstens eines ausgeglichenen Signals, das als ausgeglichener Ersatz für das wenigstens eine Signal eingesetzt werden kann, usw.). Außerdem kann der zweite Satz von Lokalstressausgleichskomponenten 124₁-124_N wenigstens eines von einem Sensor-ADC-Eingangszerhacker 122_K (z.B. einem analogen Zerhacker) oder einem Sensor-ADC-Ausgangszerhacker 122_L (z.B. einem digitalen Zerhacker) einschließen.
Bei einem ersten Satz von Ausführungsbeispielen, die den Sensor-ADC-306 einsetzen, kann die Ausgabe des Sensor-ADC-306 durch eine digitale Multiplikations- oder Summierungskomponente 308 oder durch eine digitale Filter- und/oder polynomische Glättungs- (oder Ausgleichs-) komponente 310 empfangen werden. Ob nun die Komponente 308 oder die Komponente 310 eingeschlossen ist, sie kann wenigstens ein ausgeglichenes Signal erzeugen (z.B. durch digitale Multiplikation oder Summierung über die Komponente 308 oder digitales Filtern und/oder polynomisches Glätten über die Komponente 310), das durch eine digitale programmierbare Verstärkungskomponente 312 empfangen werden kann, die eine Verstärkung für das wenigstens eine ausgeglichene Signal festsetzen kann. 5 illustriert ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems 500, das über digitale Multiplikation oder Summierung oder polynomische Glättung wenigstens ein ausgeglichenes Signal erzeugen kann, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten. Bei dem beispielhaften System 500 ist der erste Schaltkreis 110 eine zerhackte Bandlückenreferenz, die DEM einsetzt und wenigstens eine Bandlückenreferenzspannung als eines von dem wenigstens einen Signal ausgibt, und der eine oder die mehreren Stresssensoren 122₁-122_N sind ebenfalls zerhackt und setzen DEM ein. Die ausgeglichene Referenzspannung kann, wie oben beschrieben, als eine stressausgeglichene Referenz für den System-ADC 306 bereitgestellt werden, und das Ausgangssignal der digitalen programmierbaren Verstärkungskomponente 312 kann durch einen Systemverstärker 510 als eine stressausgeglichene Referenz empfangen werden. Der Systemverstärker 510 kann einen zerhackten Eingang (über einen analogen Systemverstärker-Eingangszerhacker 512_I ) und einen zerhackten Ausgang (über einen Systemverstärker-Ausgangszerhacker 412_o ) als Teil eines dritten Satzes von Lokalstressausgleichskomponenten aufweisen, um Lokalstresseffekte in der wenigstens einen Komponente, die das wenigstens eine ausgeglichene Signal empfängt (in diesem Fall dem Systemverstärker 510, mit der Systemreferenz als dem Eingangssignal der digitalen programmierbaren Verstärkungskomponente 312), auszugleichen.
Bei einem nächsten Ausführungsbeispiel, das den Sensor-ADC-306 einsetzen, kann die Ausgabe des Sensor-ADC-306 durch die digitale Filter- und/oder polynomische Glättungs-(oder Ausgleichs-) komponente 310 empfangen werden. Nach dem digitalen Filtern und/oder polynomischen Glätten durch die Komponente 310 kann wenigstens ein Ausgleichssignal erzeugt werden, dass als Ausgabe für eine digitale Multiplikations- oder Summierungskomponente 314 bereitgestellt werden kann. Die digitale Multiplikations- oder Summierungskomponente 314 kann ebenfalls eine Signalausgabe durch einen System-ADC oder einen System -TDC (TDC = time-to-digital converter, Zeit-Digital-Umsetzer) empfangen, die das wenigstens eine Signal (z.B. eine Referenzspannung usw.) von dem ersten Schaltkreis 110 empfingen, und kann die Signalausgabe digital durch den System-ADC oder den System-TDC mit dem wenigstens einen Ausgleichssignal summieren oder multiplizieren, um die Stresseffekte auf das wenigstens eine Signal auszugleichen. 6 illustriert ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems 600, das über digitale Multiplikation oder Summierung mit wenigstens einem Ausgleichssignal Stresseffekte in wenigstens einem Signal ausgleichen kann, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten. Bei dem beispielhaften System 600 ist der erste Schaltkreis 110 eine zerhackte Bandlückenreferenz, die DEM einsetzt und wenigstens eine Bandlückenreferenzspannung als eines von dem wenigstens einen Signal ausgibt, und der eine oder die mehreren Stresssensoren 122₁-122_N sind ebenfalls zerhackt und setzen DEM ein. Die ausgeglichene Referenzspannung kann, wie oben beschrieben, für den Sensor-ADC 306 bereitgestellt werden und kann dann für eine polynomische Koeffizienten- und/oder digitale Filterkomponente 310 bereitgestellt werden, um wenigstens ein Ausgleichssignal zu erzeugen. Die Referenzspannung kann ebenfalls für einen System-ADC 410 bereitgestellt werden, der einen zerhackten Eingang (über einen analogen System-ADC-Eingangszerhacker 412_I ) und einen zerhackten Ausgang (über einen analogen System-ADC-Ausgangszerhacker 412_o ) als Teil eines dritten Satzes von Lokalstressausgleichskomponenten aufweisen kann, um Lokalstresseffekte in der wenigstens einen Komponenten, die das wenigstens eine Signal empfängt (in diesem Fall dem System-ADC 410), auszugleichen. Die Ausgabe des System-ADC 410 und das wenigstens eine Ausgleichssignal von der polynomischen Koeffizienten- und/oder digitalen Filterkomponente 310 können für eine digitale Multiplikations- oder Summierungskomponente 314 bereitgestellt werden, die ein Ausgangssignal erzeugen kann, wodurch Stresseffekte auf die Referenzspannung ausgeglichen werden.
Bei einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel, das den Sensor-ADC 306 und die digitale Filter- und/oder polynomische Glättungs- (oder Ausgleichs-) komponente 310 einsetzt, kann die Ausgabe der Komponente 310 für einen Ausgleichs-Digital-Analog-Umsetzer (DAC) 316 bereitgestellt werden. Der Ausgleichs-DAC 316 kann wenigstens ein ausgeglichenes Signal (z.B. eine ausgeglichene Referenzspannung usw.) ausgeben. 7 illustriert ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems 700, das über wenigstens ein durch einen Ausgleichs-DAC 316 erzeugtes Ausgleichssignal Stresseffekte in wenigstens einem Signal ausgleichen kann, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten. Bei dem beispielhaften System 700 ist der erste Schaltkreis 110 eine zerhackte Bandlückenreferenz, die DEM einsetzt und wenigstens eine Bandlückenreferenzspannung als eines von dem wenigstens einen Signal ausgibt, und der eine oder die mehreren Stresssensoren 122₁-122_N sind ebenfalls zerhackt und setzen DEM ein. Die ausgeglichene Referenzspannung kann, wie oben beschrieben, für den Sensor-ADC 306 bereitgestellt werden und kann dann für eine digitale polynomische Ausgleichskomponente 310 bereitgestellt werden. Die Ausgabe der digitalen polynomischen Ausgleichskomponente 310 kann durch den Ausgleichs-DAC 316 empfangen werden, der eine ausgeglichene Referenzspannung (oder einen Referenzstrom, einen Referenzwiderstand, eine Referenzkapazität usw.) für einen System-ADC 410 bereitstellen kann. Der System-ADC 410 kann einen zerhackten Eingang (über einen analogen System-ADC-Eingangszerhacker 412_I ) und einen zerhackten Ausgang (über einen analogen System-ADC-Ausgangszerhacker 412_o ) als Teil eines dritten Satzes von Lokalstressausgleichskomponenten aufweisen, um Lokalstresseffekte in der wenigstens einen Komponente, die das wenigstens eine ausgeglichene Signal empfängt (in diesem Fall dem System-ADC 410), auszugleichen.
Es wird hierin ebenfalls ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben, das den Sensor-ADC 306, die digitale Filter- und/oder polynomische Glättungs- (oder Ausgleichs-) komponente 310 und den Ausgleichs-DAC 316 einsetzt. Bei diesem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Ausgabe des Ausgleichs-DAC 316 (das wenigstens eine Ausgleichssignal) für eine analoge Multiplikations- oder Summierungskomponente 318 bereitgestellt werden. Die analoge Multiplikations- oder Summierungskomponente kann das wenigstens eine Ausgleichssignal mit dem wenigstens einen Signal multiplizieren oder summieren und wenigstens ein ausgeglichenes Signal ausgeben. 8 illustriert ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems 800, das über das Erzeugen wenigstens eines ausgeglichenen Signals über analoge Summierung oder Multiplikation mit wenigstens einem Ausgleichssignal Stresseffekte in wenigstens einem Signal ausgleichen kann, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten. Bei dem beispielhaften System 700 ist der erste Schaltkreis 110 eine zerhackte Bandlückenreferenz, die DEM einsetzt und wenigstens eine Bandlückenreferenzspannung als eines von dem wenigstens einen Signal ausgibt, und der eine oder die mehreren Stresssensoren 122₁-122_N sind ebenfalls zerhackt und setzen DEM ein. Die ausgeglichene Referenzspannung kann, wie oben beschrieben, für den Sensor-ADC 306 bereitgestellt werden und kann dann für eine digitale polynomische Ausgleichskomponente 310 bereitgestellt werden. Die Ausgabe der digitalen polynomischen Ausgleichskomponente 310 kann durch den Ausgleichs-DAC 316 empfangen werden, der ein Ausgleichssignal ausgeben kann. Das Ausgleichssignal und die Referenzspannung können durch eine analoge Multiplikations- oder Summierungskomponente 318 empfangen werden, die eine ausgeglichene Referenzspannung ausgeben kann. Alternativ kann der Ausgleichs-DAC 316 innerhalb der analogen Multiplikations- oder Summierungskomponente 318 eingeschlossen sein und kann eines oder mehrere von (einem) programmierbaren Widerstand/Widerständen, (einem) programmierbaren Schaltkondensator(en) oder (einem) programmierbaren Transistor(en) umfassen, die parallel oder in Reihe geschaltet sein können, um die Ausgangsreferenzspannung der analogen Multiplikations- oder Summierungskomponente 318 einzustellen.
9 illustriert ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 900 zum Ausgleichen von Stresseffekten in wenigstens einem Signal, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten. Das Verfahren 900 kann, bei 910, das Erzeugen wenigstens eines Signals (z.B. wenigstens eines Referenzsignals, zum Beispiel wenigstens einer/eines Referenzspannung, -stroms oder -taktfrequenz) über wenigstens einen Schaltkreis (z.B. wenigstens einen Referenzschaltkreis) einschließen. Das Verfahren 900 kann ebenfalls, bei 920, das Ausgleichen, über den wenigstens einen Schaltkreis, von Stresseffekten auf das wenigstens eine Signal (z.B. über Zerhacken, DEM, automatischen Nullabgleich usw.) einschließen. Bei 930 kann das Verfahren 900 das Abfühlen wenigstens einer Stresskomponente (z.B. wenigstens einer Komponente eines Stresstensors oder einer Funktion desselben, wie beispielsweise einer linearen Kombination von Komponenten des Stresstensors) einschließen. Bei 940 kann das Verfahren 900 das Ausgleichen der Stresseffekte auf das wenigstens eine Signal wenigstens zum Teil auf der Grundlage der abgefühlten wenigstens einen Stresskomponente einschließen.
Hierin beschriebene Aspekte können einen Ausgleich für Stresseffekte bereitstellen, um Signale mit sehr hoher Genauigkeit von Schaltkreisen in einem On-Chip-System (einschließlich eines Mehrchipsystems, z.B. einer Chip-auf-Chip-Anordnung usw.) oder einem System in einem Gehäuse über die Lebensdauer des Systems und durch Temperaturpendeln bereitzustellen. Bei Ausführungsformen mit Referenzschaltkreisen (z.B. Bandlückenreferenzen usw.) können, wie hierin beschrieben, auf dem Chip Referenzspannungen oder Systemreferenzen hoher Präzision und Lebensdauerstabilität erlangt werden, durch das Ausgleichen von Alterung und anderen durch elektrischen und mechanischen Stress verursachten Effekten. Solche Ausführungsformen können stabile Referenzsignale, kombiniert mit sehr niedriger Temperaturdrift und günstigen leistungsarmen On-Chip-Bandlückenreferenzen bereitstellen.
Rund 1 - 7 mV an Drift (rund 0,1... 0,6 % Drift) können verursacht werden durch die Kombination von: Piezo-Junction-Effekten in bipolaren Transistoren, piezoresistiven Effekten in Widerständen und/oder inhomogenen oder richtungsabhängigen Stresskomponenten in einer montierten Siliziumscheibe, insbesondere mit modernen Technologien unter Verwendung flacher oder tiefer Trenchs. Außerdem können Bausteine in Schaltkreisen unterschiedliche Stressabhängigkeiten aufweisen, verursacht durch Richtung oder unterschiedliche Auslegungsbedingungen. 10 illustriert ein Blockdiagramm, das unterschiedliche Stresskomponenten σ_ij und Piezokoeffizienten π_ij illustriert, die nahe eines Trenchs auftreten können. Lokale Abweichungen bei σ_xx und σ_yy können mit Globalstressvariationen, wie beispielsweise σ_xx + σ_yy, σ_xx - σ_yy oder anderen Kombinationen von Stresskomponenten korrelieren.
Obwohl versucht worden ist, 50 ppm Drift über einen Temperaturbereich durch Krümmungsausgleich zu erreichen, führen Lebensdauerdriften zu 500 ppm oder mehr über die Lebensdauer oder mit Feuchtigkeitsveränderungen in Kunststoffgehäusen. Ein Grund für die große Drift ist mechanischer Stress, verursacht durch eines oder mehrere von Verpacken, Löten, Feuchtigkeitsveränderungen in Kunststoffgehäusen, Biegeeffekten der Scheibe, Trencheinflüssen auf benachbarte Bausteine usw. Dieser mechanische Stress führt zu Strom- und Spannungsveränderungen in Referenzschaltkreisen und zu Veränderungen bei passiven Komponenten, wie beispielsweise On-Chip-Widerständen in der Größenordnung von 3 % und Veränderungen bei bipolaren Transistoren in Bandlückenschaltkreisen in der Größenordnung von 1 - 7 mV, verursacht durch die Piezo-Junction-Effekte. 11 illustriert ein Blockdiagramm, das zeigt, wie Lokalstresseffekte Schaltkreise 1102-1112 beeinträchtigen können. Lokale Stresseffekte sind überwiegend nicht vorhersagbar, können aber zum Teil durch Nähe zu Trenchs usw. verursacht werden, was die Leistung von Schaltkreisen (z.B. Differenzeingangsstufen, Stromspiegeln usw.) bedeutend beeinträchtigen kann. Die Schaltkreise 1102 und 1104 sind ein Schlimmstfall-Szenario, wobei sich nur ein Schaltkreis in der Nähe des Trenchs befindet, was, bei einer beispielhaften Messung, eine Offsetdifferenz von 13 mV zwischen den zwei verursacht. Die Schaltkreise 1106 und 1108 sind ein Szenario eines besseren Falls, wobei beide eine ähnliche systematische Verschiebung erleiden, was, bei der beispielhaften Messung, eine Offsetdifferenz von 9 mV zwischen den zwei verursacht. Die Schaltkreise 1110 und 1112 sind ein Bestfall-Szenario, wobei beide die gleiche Verschiebung erfahren, was, bei der beispielhaften Messung, eine Offsetdifferenz von 0 mV zwischen den zwei verursacht.
Obwohl Mechanischer-Stress-Effekte häufig als Lebensdauer- oder Temperaturpendeleffekte eingeschätzt werden, können annähernd bis zu 90 % der mechanischen Effekte durch die Kombination von Verpacken, Löten, Feuchtigkeitsveränderungen und Temperaturgefällen auf der Scheibe verursacht werden. Die Ausdehnung des Kunststoffgehäuses (z.B. wegen einer der oben aufgelisteten Ursachen) kann ein Biegen des Chips verursachen, wodurch Mechanischer-Stress-Effekte induziert werden. 12A illustriert eine Zeichnung, die einige mögliche Ursachen von mechanischem Stress an einem Chip illustriert. 12B illustriert eine grafische Darstellung, die Hystereseeffekte während eines durch Veränderungen mechanischen Stresses auf Grund von Feuchtigkeitsveränderungen in Kunststoffgehäusen verursachten Temperaturpendelns zeigt.
Ein zweiter Grund für das, was gemeinhin als Lebensdauer- oder Alterungseffekte betrachtet wird, ist, dass elektrischer Stress Transistorparameter verändert (z.B. während des elektrischen Ansteuerns oder Speisens), was eine Fehlanpassung verursacht, die instabil und nicht vorhersagbar ist und nicht vollständig durch Mechanischer-StressSensoren ausgeglichen werden kann. Diese Elektrischer-Stress-Effekte können Stromspiegelverhältnisse und Offsetspannungen von Verstärker- oder Differenzstufen, Bandlücken-Stromspiegeln, Stromspiegeln für Stresssensoren und Offsets von ADCs, usw. verändern.
13 illustriert eine schematische Darstellung einer beispielhaften Bandlückenreferenz 1300 und Verstärkerstufe 1310, die zeigt, wie elektrischer Stress eine Fehlanpassung bei verschiedenen Komponenten verursachen kann. Elektrischer-Stress-Effekte über die Lebensdauer können zu Veränderungen bei einem oder allen der folgenden führen, was Fehlanpassung verursacht: Stromspiegelverhältnisse (1:n:p in 13), Widerstandsverhältnisse (R1:R2), Vbe-Veränderungen (1:m:q), Offsetveränderungen in dem Verstärker (z.B. verursacht durch asymmetrische Vds → ΔVth-Veränderungen).
Statistische Messungen haben eine ΔVth-Drift von 30 % während der Lebensdauer, verglichen mit der ursprünglichen Fehlanpassung, gezeigt.
Ein drittes Problem sind Funkelrauscheffekte, was die Bandlückenspannung bei niedrigen Frequenzen verändert. Diese Effekte werden ebenfalls hauptsächlich bei Stromspiegelverhältnissen und Offsetspannungen der verstärkenden oder Differenzstufe verursacht.
Ein viertes Problem sind thermische Gefälle. Üblicherweise können thermische Gefälle für eine feste Speisespannung und für eine feste Leistung in der Umgebung der Bandlücke geeicht werden. Jedoch können Speisespannungsveränderungen und sich ändernde thermische Gefälle, verursacht durch eine Veränderung der Leistung in benachbarten Schaltkreisen, zusätzliche Fehler verursachen. Zum Beispiel kann das Ein- oder Ausschalten eines benachbarten Mikroprozessors in einem System in einem Chip oder System in einem Gehäuse thermische Gefälle verursachen, die zusätzliche Fehler induzieren. Variationen bei Wärmeausdehnungskoeffizienten können zu zusätzlichem mechanischen Stress führen, wenn sich Temperaturen oder Temperaturgefälle verändern. 14 illustriert eine Zeichnung eines Mehrchipgehäuses mit Stresseffekten, die dadurch verursacht werden, dass Silizium-Durchkontaktierungen (TSVs), unterschiedliche Chips, Anschlussrahmen und das Kunststoffgehäuse jeweils unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Eines oder alle dieser Probleme können Stresseffekte, wie der Begriff hierin verwendet wird, verursachen.
Bei dem Beispiel eines Bandlückenreferenzschaltkreises wird die Bandlückenspannung durch Veränderungen bei Widerständen und deren Fehlanpassung, bipolaren oder Metalloxid-Halbleiter- (metal-oxide-semiconductor - MOS) Transistoren und deren Fehlanpassung, Stromspiegelfehlanpassungen und Offsetspannung (und Offsetspannungsdrift) einer/von Verstärkerstufe(n) beeinflusst. Die Bandlückenspannung V_BG in einem Bandlückenschaltkreis ergibt sich aus Stromspiegelverhältnissen und der Basis-Emitter-Spannung V_BE eines bipolaren Transistors, wie in den Gleichungen 1 und 2 gezeigt: $V_{B G} = V_{B E 3} + 2 k_{c} V_{T} ln (p m / (n q))$
$V_{T} = \frac{k_{b} T}{q_{e}}$
wobei k_b die Boltzmann-Konstante ist, q_e die Elementarladung ist, T die absolute Temperatur des Übergangs ist, p, q und n Stromspiegelverhältnisse sind und m das Flächenverhältnis ist.
Die Basis-Emitter-Spannung hängt von dem Sättigungsstrom des bipolaren Transistors ab. Im Fall von n = p = q = 1 ist dann die Bandlückenspannung wie in Gleichung 3: $V_{b g} = (R 2 / R 1) V_{T} ln (m) + V_{T} ln (V_{T} ln (m)) - V_{T} ln (R 1 I_{s}) .$
Die Veränderung beim Sättigungsstrom auf Grund von Stress innerhalb der Ebene σ = σ_xx + σ_yy kann angenähert sein wie in Gleichung 4: $I_{s} \approx I_{s 0} (T) (1 - ς_{12} σ)$
und die Veränderung bei der Bandlückenspannung auf Grund von Veränderungen beim Stress innerhalb der Ebene σ = σ_xx + σ_yy ist wie in Gleichung 5: $\begin{array}{l} V_{b g} (σ + Δ σ) - V_{b g} (σ) \\ = V_{T} ln {[R 2 (σ) / R 2 (σ + Δ σ)] \times [I_{s} (σ) / I_{s} (σ + Δ σ)]} . \end{array}$
Die Stressabhängigkeit einer Bandlückenspannung wird hauptsächlich durch die Stressabhängigkeit von Widerständen oder Stromspiegeln und den Sättigungsstrom eines bipolaren Transistors bestimmt. Jedoch ergeben sich zusätzliche Stressabhängigkeiten aus lokalen Fehlanpassungen bei Stromspiegeln, die weniger vorhersagbar sind und elektrischen Lebensdauerdrifteffekten ausgesetzt sind.
Hierin beschriebene Aspekte können Globalstresseffekte innerhalb der Ebene, Effekte eines mechanischen und elektrischen Lokalstresses ausgleichen, um stabilere und vorhersagbare Stressausgleichskoeffizienten bereitzustellen. Folglich weisen Signale, die wie hierin beschrieben ausgeglichen sind, eine höhere und stabilere Genauigkeit auf.
Stresssensoren werden sowohl durch Temperatur als auch durch Stress innerhalb der Ebene beeinflusst, aber mit (im Allgemeinen) unterschiedlichen Stressempfindlichkeiten, wie in den Gleichungen 6 und 7 gezeigt: $R_{l v, n} = R_{l v, n 0} (T) (1 + π_{l v, n} σ)$
$R_{v, n} = R_{v, n 0} (T) (1 + π_{v, n} σ) .$
Jedoch kann die Differenz von Stresskomponenten (σ_xx - σ_yy) gemessen werden, um systematische Lokalstresseffekte (z.B. nahe Trenchs) oder unterschiedliche Ausrichtungen von Transistoren und/oder Widerständen in hierin erörterten Schaltkreisen (z.B. Bandlückenreferenzen) auszugleichen. Zum Beispiel verwendet der in 15 gezeigte (unten erörterte) Stresssensor Vndiff (der σ_xx - σ_yy abfühlt) einen n-Diffusionswiderstand in einer L-förmigen Anordnung bei 45° zu der normalen Chipanordnung, der eine Stressabhängigkeit von Rlv,n2 - 1 + 144 %/GPa * (σ_xx - σ_yy) aufweist.
Hierin beschriebene Ausführungsformen sind dazu in der Lage, alle Effekte mechanischen und elektrischen Stresses auf Signale auszugleichen. Im Gegensatz dazu können herkömmliche Systeme, die nur analogen Stressausgleich (z.B. über Kombinationen von Widerständen) einsetzen, nicht alle Systemlebenszeiteffekte mit einem ADC-Referenzeffekt oder digitalem Ausgleich durch Multiplikation oder Addition von stressabhängigen Ausgleichswerten ausgleichen. Jedoch können hierin beschriebene Ausführungsformen Ausgleich für elektrische Lebensdauerdrift (z.B. von Bandlückenschaltkreisen, Verstärkern in Bandlücken usw.) bereitstellen und können Temperatur- und Stresseffekte zweiter und höherer Ordnung ausgleichen. Durch das vollständige Ausgleichen sowohl von Elektrischer-Stress- als auch von Mechanischer-Stress- und Drifteffekten kann eine bedeutend höhere Gesamtgenauigkeit bei On-Chip-System- oder System-in-Gehäuse-Ausführungsformen erreicht werden. Hierin beschriebene Aspekte können auf Grund eines Multiplikationseffekts bei der erreichbaren Genauigkeit und Lebensdauerstabilität bedeutende Verbesserungen bereitstellen. Mit besserer und genauerer Stressmessung und anfänglicher Bandlückenreferenz (z.B. durch Zerhacken, DEM, automatischen Nullabgleich usw.), können sich besserer Ausgleich und stabilere Stresskoeffizienten ergeben. In der Bandfertigung ist es nicht möglich, einzeln die besten Korrelationskoeffizienten oder die besten Stresskoeffizienten zu finden, um die einzelnen Variationen jedes Musters auszugleichen. Jedoch können hierin beschriebene Aspekte dazu verwendet werden, stabile Koeffizienten und genaue Messungen zu erlangen, die einen Ausgleich für wenigstens einen Entwurf oder ein Gehäuse erleichtern können.
15 illustriert eine schematische Darstellung einer beispielhaften Bandlückenreferenz 1500 und Verstärkerstufe 1510 mit DEM und Zerhacken, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten. 16 illustriert eine schematische Darstellung beispielhafter zerhackter Stresssensoren mit DEM bei 1600 und einen zerhackten System-ADC bei 1610, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten. Die Kombination der Bandlückenreferenz 1500 und der Stresssensoren 1600 kann ein stressausgeglichenes Referenzsignal für den System-ADC 1610 bereitstellen, so dass die Systemausgabe nach digitaler Multiplikation oder Summierung bei 1620 wegen Effekten mechanischen und elektrischen Stresses ausgeglichen wird. Bei 1630 werden unterschiedliche beispielhafte Konfigurationen von Stresssensoren gezeigt, für einen seitlichen Stresssensor Rlv,n links und einen vertikalen Stresssensor Rv,n rechts. Die Gleichungen 8 und 9 unten zeigen beispielhafte gewichtete Vorspannungsstromerzeugung, um Stresseffekte in Schaltkreisen auszugleichen: $I_{b i a s_s t r e s s c o m p (x + y)} = \frac{V_{r e p l i c a 1_b a n d g a p}}{(R_{l v, n} (σ, T) + k_{1} \cdot R_{v, n} (σ, T))} \sim \frac{1}{1 + (22.5 %/ G P a) + k_{1} \cdot (43.2 %/ G P a)}$
wobei k₁ positive oder negative Werte haben kann.
17 illustriert eine Darstellung einer beispielhaften Auslegung eines Systems, das einen Bandlückenschaltkreis und Sensoren einschließt, nach verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten. Die Stressmessung bei der in 17 gezeigten beispielhaften Auslegung kann durch Differenzspannungsmessung ausgeführt werden. Wie bei den Stresssensoren um den Bandlückenschaltkreis von 17 zu sehen ist, können unterschiedliche Mechanischer-Stress-Koeffizienten verwendet werden, was durch die Verwendung zweier unterschiedlicher Widerstandstypen in den Stromquellen und bandlückenbasierten Replikschaltkreisen ausgeführt werden kann. Als ein veranschaulichendes Beispiel können 45° zum Wafer (ein) flache(r) und seitliche(r) L-förmige(r) n-Diffusions- oder n-Wannenwiderstand (-widerstände) mit einem positiven piezoresistiven Effekt von π_xx + π_yy = -24 %/GPa (Summe) und π_xx - π_yy = +144 %/GPa in Kombination mit (einem) vertikalen n-Diffusions- oder n-Wannenwiderstand (widerständen) mit π_xx+π_yy = +52 %/GPa (Summe) verwendet werden. Durch die Verwendung dieser unterschiedlichen Widerstände können unterschiedliche (z.B. X und Y) stressabhängige Korrektursignale abgeleitet werden. Diese Korrektursignale können analoge Spannungen oder Ströme usw. oder von einem Stresssensor über einem ADC abgeleitete digitale Korrektursignale sein.
Die bandlückenbasierte Referenzspannung Vref ist temperaturausgeglichen und hat eine niedrige Stressabhängigkeit (auf Grund kleiner Piezo-Junction-Effekte und kleinen Einflusses des Piezowiderstandseffekts der verwendeten Widerstände). Die Hauptquelle von Stresseffekten ist von den in der Bandlücke verwendeten Vorspannungswiderständen und bipolaren Transistoren. Außerdem führen Fehlanpassungseffekte zu mechanischen und elektrischen Driften der Bandlückenspannung.
Häufig verwendete n-dotierte Poly-Widerstände weisen einen Stresskoeffizienten von - 11 %/GPa auf, was eine Verschiebung von rund 1 - 2 mV bei 200 MPa an Stress innerhalb der Ebene in der Mitte des Chips und um dieselbe (z.B. verursacht durch einen normalen Verpackungsprozess) und rund +/-0.01 - 0.07% Instabilität von Feuchtigkeitsveränderungen, Lebensdauereffekten und Löten verursacht.
Obwohl sich der Stress nahe Trenchs auf eine unterschiedliche Weise verändern kann (z.B. mit Werten, die eine X- oder Y-Abhängigkeit aufweisen), wird dieser lokale Stress mit dem Globalstress korrelieren. Diese Effekte können mit einem zweiten konstanten Strom ausgeglichen werden, der ebenfalls bandlückeninhärente Spannungen V_PTAT und V_NTAT verwenden kann, um einen Temperaturausgleich auszuführen.
Zum Beispiel kann ein L-förmiger p-dotierter Widerstand mit +4,4 %/GPa in Verbindung mit dem gleichen oder einem anderen Bandlückenschaltkreis mit einem Stromverhältnis von etwa 4,4/11, verglichen mit dem n-poly-basierten Strom, eingesetzt werden. Die L-Form diffundierter Widerstände kann den Stresskoeffizienten unabhängig von der Richtung des Stresses machen. Die Differenz der L-förmigen Arme kann dazu verwendet werden, X- und Y- Stressabhängigkeiten der Referenz zu trennen.
Der sich ergebende Widerstand kann dann dafür gestaltet sein, nahezu stressausgeglichen zu sein, oder das Verhältnis zwischen den beiden Widerstandstypen kann dafür eingestellt sein, verbleibende Stresseffekte in Komparatorverzögerung oder Referenzspannungen oder Kondensator auszugleichen. Ein Ausgleich erster Ordnung von Stress und Temperatur kann durch Einstellung auf der Grundlage eines festen Verhältnisses ausgeführt werden.
Wie oben erläutert, können unterschiedliche Stressausgleichssignale für die X- und die Y-Richtung erzeugt werden, um Stresseffekte in einer Schaltkreisbandlücke oder einer Systemreferenz auszugleichen. Diese Stresseffekte korrelieren mit den mechanischen Biegeeffekten des Chips und sind hauptsächlich verantwortlich für Lebensdauerverschiebungen oder Gehäuseeffekte.
18 illustriert eine grafische Darstellung, die eine Korrelation zwischen Stresssensor-Ausgabe und Bandlückenspannung zeigt. 19 illustriert eine grafische Darstellung, die eine durch Feuchtigkeitsveränderungen in Kunststoffgehäuse verursachte Bandlückenspannungsdrift ohne aktivierten Stressausgleich und mit aktiviertem Stressausgleich zeigt (gezeigt als temperaturunabhängiger Ausgleich und temperaturabhängiger Ausgleich). Wie zu sehen ist, wird mit temperaturabhängigem Stressausgleich die Drift bedeutend verringert.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen und Techniken können hierin beschriebene Ausführungsformen sowohl Lokalstresseffekte (z.B. innerhalb des Referenzschaltkreises 110 und/oder innerhalb der Globalstressausgleichskomponente 120) als auch Globalstresseffekte, ob nun von mechanischer oder elektrischer Beschaffenheit, ausgleichen. Herkömmliche Stressausgleichschaltkreise können nur Effekte eines mechanischen Globalstresses innerhalb der Ebene ausgleichen und nur teilweise elektrischen Alterungseffekten (z.B. unterschiedlicher Drift von Vth über die Lebensdauer von Transistorpaaren) begegnen. Jedoch können Lokalstresseffekte (z.B. in Differenztransistorpaaren oder in Stromspiegeln für (einen) Stressensor(en), die durch tiefe Trenchs in modernen Technologien erzeugt werden können) durch herkömmliche Systeme nicht vollständig ausgeglichen werden, wegen der schlechten Korrelation von lokalem Stress mit Globalstresssensorsignalen und weil Lokalstresseffekte teilweise nicht vorhersagbar sind. Außerdem verursachen durch Vorspannung oder Vorspannungsstrom verursachte Eektrischer-Stress-Effekte eine Drift der Schwellenspannung von MOS-Transistoren Vth über deren Lebensdauern.
Im Gegensatz dazu können in hierin beschriebenen Aspekten Lokalstresseffekte (z.B. mechanische Effekte, elektrische Effekte, Alterungseffekte usw.) durch Zerhacken und/oder DEM ausgeglichen werden. Außerdem wird, falls der Referenzschaltkreis (z.B. die Bandlückenreferenz) selbst und der/die Stresssensor(en) und der zugeordnete ADC eine lokale Fehlanpassung (z.B. verursacht durch Lokalstresseffekte) aufweisen, die durch Zerhacken und/oder DEM ausgeglichen wird, hat die sich ergebende Genauigkeit einen Multiplikationseffekt, wie oben erörtert.
Durch das Kombinieren des Ausgleichs von sowohl Global- als auch Lokalstresseffekten ergibt sich eine Anzahl von Konsequenzen, die mit herkömmlichen Systemen nicht möglich wären. Zum Beispiel werden noch besser vorhersagbare Stresskoeffizienten und - korrelationen verwirklicht, was eine bedeutende Auswirkung auf den Stressausgleich hat, weil Systeme keinen individualisierten Stressausgleich haben werden, folglich wird die Stabilität dieses Koeffizienten von Muster zu Muster und für unterschiedliche Fertigungschargen den tatsächlichen Stressausgleich bei einzelnen Mustern beeinflussen. Dementsprechend können, durch das Bereitstellen stabilerer Koeffizienten, hierin beschriebene Aspekte die Stabilität der Referenzen über die Lebensdauer einzelner Muster verbessern. Außerdem können hierin erörterte Ausführungsformen quadratischen oder Krümmungsausgleich einsetzen, während bei herkömmlichen Systemen der gewünschte Krümmungsausgleich mit Alterungs- oder Verpackungseffekten zerstört wird. In hierin beschriebenen Aspekten können elektrische Lebensdauerdriften stressempfindlicher Schaltkreise durch lokale Stresskomponenten (z.B. DEM-Komponenten, Zerhacker Komponenten zum automatischen Nullabgleich usw.) ausgeglichen werden. Außerdem kann die Korrelation von Global- zu Lokalstresseffekten zum Ausgleich verwendet werden, wen lokale Fehlanpassung ausgeschlossen wird (z.B. durch Zerhacken oder DEM). In Aspekten können Stresseffekte selbst dann ausgeglichen werden, wenn die Effekte von Stress in unterschiedlichen Richtungen bedeutend unterschiedlich sind (z.B. ein Widerstand bei und nahe einem Trench oder senkrecht zu und nahe einem Trench). Wegen der Beschaffenheit des Ausgleichs von Stresseffekten, wie hierin erörtert, könnte eine Bandlücke selbst vor dem Verpacken auf der Scheibe abgeglichen werden, weil Verpackungseffekte durch den Ausgleich wirksam beseitigt werden. Außerdem kann in Aspekten, die einen ADC einsetzen, der Takt des ADC geteilt und auf eine synchrone Weise für jegliches Zerhacken, automatischen Nullabgleich oder DEM von Lokalstressausgleichskomponenten verwendet werden.
Es ist nicht beabsichtigt, dass die obige Beschreibung illustrierter Ausführungsformen einschließlich dessen, was in der Zusammenfassung beschrieben wird, erschöpfend ist oder die offenbarten Ausführungsformen auf die genauen offenbarten Formen begrenzt. Während spezifische Ausführungsformen und Beispiele hierin zu veranschaulichenden Zwecken beschrieben werden, sind verschiedene Modifikationen möglich, die als innerhalb des Rahmens solcher Ausführungsformen und Beispiele betrachtet werden, wie die Fachleute auf dem betreffenden Gebiet erkennen können.
In dieser Hinsicht versteht es sich, dass, während der offenbarte Gegenstand in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen und entsprechenden Figuren, wo zutreffend, beschrieben worden ist, andere ähnliche Ausführungsformen verwendet werden können oder Modifikationen und Hinzufügungen an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, um die gleiche, ähnliche, alternative oder ersetzende Funktion des offenbarten Gegenstandes auszuführen, ohne von demselben abzuweichen. Daher sollte der offenbarte Gegenstand nicht auf eine einzige hierin beschriebene Ausführungsform begrenzt werden, sondern sollte stattessen in Breite und Geltungsbereich in Übereinstimmung mit den angefügten Ansprüchen unten ausgelegt werden.
Mit besonderem Bezug auf die durch die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Baugruppen, Einrichtungen, Schaltkreise, Systeme usw.) ist beabsichtigt, dass die zum Beschreiben solcher Komponenten verwendeten Begriffe (einschließlich einer Bezugnahme auf ein „Mittel“), sofern nicht anders angegeben, jeglicher Komponente oder Struktur entsprechen, welche die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (die z.B. funktionell äquivalent ist), selbst wenn sich der offenbarten Struktur, welche die Funktion in den hierin illustrierten beispielhaften Umsetzungen ausführt, nicht strukturell äquivalent ist. Außerdem kann, während ein bestimmtes Merkmal unter Bezugnahme auf nur eine von mehreren Umsetzungen offenbart worden sein kann, ein solches Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Umsetzungen kombiniert werden, wie es für eine gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht und vorteilhaft sein kann.

Claims

System, das Folgendes umfasst: einen Referenzschaltkreis, der dafür konfiguriert ist, wenigstens ein Referenzsignal zu erzeugen, wobei der Referenzschaltkreis einen ersten Satz von Lokalstressausgleichskomponenten umfasst, die dafür konfiguriert sind, Stresseffekte auf das wenigstens eine Referenzsignal auszugleichen, wobei das wenigstens eine Referenzsignal wenigstens eines von einer Referenzspannung, einem Referenzstrom oder einer Referenztaktfrequenz umfasst, und eine Globalstressausgleichskomponente, die einen oder mehrere Stresssensoren umfasst, die dafür konfiguriert sind, eine oder mehrere dem System zugeordnete Stresskomponenten abzufühlen, wobei die Globalstressausgleichskomponente dafür konfiguriert ist, die Stresseffekte auf das wenigstens eine Referenzsignal wenigstens zum Teil auf der Grundlage der abgefühlten einen oder mehreren Stresskomponenten auszugleichen.
System nach Anspruch 1, wobei der erste Satz von Lokalstressausgleichskomponenten eine erste Komponente zur dynamischen Elementanpassung (DEM) umfasst, die dafür konfiguriert ist, DEM einzusetzen, um zwischen wenigstens einem von mehreren Transistoren des Referenzschaltkreises oder mehreren Widerständen des Referenzschaltkreises zyklisch umzuschalten, um Stresseffekte auf das wenigstens eine Referenzsignal auszugleichen.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Referenzschaltkreis einen Stromspiegel umfasst, der mehrere Transistoren umfasst, wobei der erste Satz von Lokalstressausgleichskomponenten eine zweite Komponente zur dynamischen Elementanpassung (DEM) umfasst und wobei die zweite DEM-Komponente dafür konfiguriert ist, DEM einzusetzen, um zwischen den mehreren Transistoren des Stromspiegels zyklisch umzuschalten, um die Stresseffekte auf das wenigstens eine Referenzsignal auszugleichen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Referenzschaltkreis wenigstens eines von einem Verstärker oder einem Analog-Digital-Umsetzer (ADC) umfasst, wobei der erste Satz von Lokalstressausgleichskomponenten wenigstens eines von einer Komponente zum automatischen Nullabgleich oder einem Zerhacker umfasst, wobei die Komponente zum automatischen Nullabgleich oder der Zerhacker dafür konfiguriert ist, einen Versatz eines Eingangssignals oder eines Ausgangssignals des Verstärkers oder des ADC zu beseitigen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der eine oder die mehreren Stresssensoren mehrere Stresssensoren umfassen, wobei wenigstens zwei der mehreren Stresssensoren dafür konfiguriert sind, unterschiedliche Stresskomponenten der einen oder den mehreren Stresskomponenten abzufühlen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der eine oder die mehreren Stresssensoren mehrere Stresssensoren umfassen und wobei die Globalstressausgleichskomponente einen zweiten Satz von Lokalstressausgleichskomponenten umfasst, wobei der zweite Satz von Lokalstressausgleichskomponenten eine Komponente zur dynamischen Elementanpassung (DEM) umfasst, die dafür konfiguriert ist, dynamische Elementanpassung (DEM) einzusetzen, um zwischen den mehreren Stresssensoren zyklisch umzuschalten, um Stresseffekte auf die Globalstressausgleichskomponente auszugleichen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Globalstressausgleichskomponente wenigstens einen Temperatursensor umfasst, der dafür konfiguriert ist, wenigstens eine dem System zugeordnete Temperatur abzufühlen, wobei die Globalstressausgleichskomponente dafür konfiguriert ist, Temperatureffekte auf das wenigstens eine Referenzsignal wenigstens zum Teil auf der Grundlage der abgefühlten wenigstens einen Temperatur auszugleichen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Globalstressausgleichskomponente einen Sensor-Analog-Digital-Umsetzer (ADC) umfasst, der die eine oder die mehreren Stresskomponenten auf der Grundlage der abgefühlten einen oder mehreren Stresskomponenten misst.
System nach Anspruch 8, wobei die Globalstressausgleichskomponente einen zweiten Satz von Lokalstressausgleichskomponenten umfasst, wobei der zweite Satz von Lokalstressausgleichskomponenten wenigstens eines von einer Sensor-ADC-Komponente zum automatischen Nullabgleich oder einem Sensor-ADC-Zerhacker umfasst, wobei die Sensor-ADC-Komponente zum automatischen Nullabgleich oder der Sensor-ADC-Zerhacker dafür konfiguriert ist, einen Versatz eines Eingangssignals oder eines Ausgangssignals des Sensor-ADC zu beseitigen.
System nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Globalstressausgleichskomponente einen Ausgleichs-Digital-Analog-Umsetzer (DAC) umfasst, der dafür konfiguriert ist, ein Ausgangssignal von dem Sensor-ADC zu empfangen und ein Ausgleichsausgangssignal zu erzeugen, wobei die Globalstressausgleichskomponente dafür konfiguriert ist, die Stresseffekte auf das wenigstens eine Referenzsignal wenigstens zum Teil auf der Grundlage des Einstellens des mindestens einen Referenzsignals auf der Grundlage des Ausgleichsausgangssignals auszugleichen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das ferner einen System-Analog-Digital-Umsetzer (ADC) oder einen System-Zeit-Digital-Umsetzer (TDC) umfasst, wobei der System-ADC oder der System-TDC dafür konfiguriert ist, das wenigstens eine Referenzsignal zu empfangen, und einen dritten Satz von Lokalstressausgleichskomponenten umfasst, wobei der dritte Satz von Lokalstressausgleichskomponenten wenigstens eines von einer Systemumsetzerkomponente zum automatischen Nullabgleich oder einem Systemumsetzer-Zerhacker umfasst, wobei die Systemumsetzerkomponente zum automatischen Nullabgleich oder der Systemumsetzer-Zerhacker dafür konfiguriert ist, einen Versatz eines Eingangssignals oder eines Ausgangssignals des System-ADC oder des System-TDC zu beseitigen.
System nach Anspruch 11, das ferner einen digitalen Multiplizierer umfasst, der dafür konfiguriert ist, das Ausgangssignal des System-ADC oder des System-TDC zu empfangen, wobei der digitale Multiplizierer dafür konfiguriert ist, wenigstens einen der Stresseffekte auf das wenigstens eine Referenzsignal oder Stresseffekte auf den System-ADC oder den System-TDC auszugleichen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das ferner einen Systemverstärker umfasst, der dafür konfiguriert ist, das wenigstens eine Referenzsignal zu empfangen, wobei die Globalstressausgleichskomponente einen digitalen programmierbaren Verstärker oder eine analoge Multiplikationskomponente umfasst, wobei der digitale programmierbare Verstärker oder die analoge Multiplikationskomponente dafür konfiguriert ist, Stresseffekte auf das wenigstens eine Referenzsignal auszugleichen.
Mehrchipgehäuse, welches das System nach einem der Ansprüche 1 bis 13 umfasst, wobei das Mehrchipgehäuse in einer Chip-auf-Chip-Konfiguration angeordnet ist.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Erzeugen wenigstens eines Referenzsignals über einen Referenzschaltkreis, der einen ersten Satz von Lokalstressausgleichskomponenten umfasst, wobei das Erzeugen des wenigstens einen Referenzsignals das Ausgleichen, über die Lokalstressausgleichskomponenten des Referenzschaltkreises, von Stresseffekten auf das wenigstens eine Referenzsignal umfasst, wobei das wenigstens eine Referenzsignal wenigstens eines von einer Referenzspannung, einem Referenzstrom oder einer Referenztaktfrequenz umfasst, Abfühlen wenigstens einer Stresskomponente über wenigstens einen Stresssensor einer Globalstressausgleichskomponente, und Ausgleichen der Stresseffekte auf das wenigstens eine Referenzsignal durch die Globalstressausgleichskomponente auf der Grundlage der abgefühlten wenigstens einen Stresskomponente.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Ausgleichen, über den Referenzschaltkreis, von Stresseffekten auf das wenigstens eine Referenzsignal das Einsetzen von dynamischer Elementanpassung (DEM) umfasst, um zwischen wenigstens einem von mehreren Transistoren des Referenzschaltkreises oder mehreren Widerständen des Referenzschaltkreises zyklisch umzuschalten.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Ausgleichen, über den Referenzschaltkreis, der Stresseffekte auf das wenigstens eine Referenzsignal das Zerhacken oder den automatischen Nullabgleich bei wenigstens einem von einem Eingangssignal eines Verstärkers des Referenzschaltkreises oder einem Ausgangssignal des Verstärkers des Referenzschaltkreises umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Abfühlen wenigstens einer Stresskomponente das Abfühlen wenigstens zweier unterschiedlicher Stresskomponenten umfasst und wobei das Ausgleichen der Stresseffekte auf das wenigstens eine Referenzsignal auf der Grundlage der abgefühlten wenigstens einen Stresskomponente das Ausgleichen der Stresseffekte auf das wenigstens eine Referenzsignal auf der Grundlage der abgefühlten wenigstens zwei unterschiedlichen Stresskomponenten umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei der wenigstens eine Stresssensor mehrere Stresssensoren umfasst, und das ferner das Einsetzen von dynamischer Elementanpassung (DEM) umfasst, um zwischen den mehreren Stresssensoren zyklisch umzuschalten, um Stresseffekte auf die mehreren Stresssensoren auszugleichen.