ES2415770A1 - Procedimiento para la estimación de características eléctricas de un circuito analógico mediante la medición en continua de temperatura. - Google Patents

Procedimiento para la estimación de características eléctricas de un circuito analógico mediante la medición en continua de temperatura. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la estimación de características eléctricas de un circuito analógico mediante la medición en continua de temperatura. La presente invención describe un procedimiento para la estimación de características eléctricas de circuitos analógicos integrados en un cristal semiconductor mediante la medición en continua de la temperatura. La fig. 1 muestra un cristal semiconductor (1) que puede contener diferentes circuitos analógicos (2). Por ejemplo, y sin que la lista limite los ámbitos de aplicación del presente procedimiento, la figura muestra un amplificador. Este amplificador dispone de entradas de señal (4) y entradas de la tensión de alimentación (3). La polarización del circuito en continua aplicando una tensión a las entradas de alimentación (3), sin aplicar señal a las entradas (4), provoca que los dispositivos que forman el amplificador disipen potencia. Mediciones del incremento de temperatura provocada por esta disipación de potencia en puntos seleccionados del semiconductor (5) permiten obtener características del circuito analógico, tales como, y sin que la lista limite los ámbitos de aplicación del presente procedimiento, ganancia de amplificadores. La medida de la temperatura se realiza en continua y puede hacerse bien mediante sensores de temperatura integrados en el mismo cristal semiconductor, bien mediante sensores externos.

Description

Procedimiento para la estimación de características eléctricas de un circuito analógico mediante la medición en continua de temperatura.
Sector de la técnica:
La presente invención se refiere a un procedimiento para la estimación de características eléctricas de circuitos electrónicos analógicos integrados en un cristal semiconductor mediante la medición de temperatura. El sector de la técnica es el de caracterización de circuitos electrónicos analógicos, en concreto, circuitos electrónicos analógicos integrados en un cristal semiconductor.
Estado de la técnica:
El procedimiento de caracterización de circuitos analógicos actual, al que en este documento denominamos procedimiento clásico, se basa en la medida directa de magnitudes eléctricas (tensión y/o corriente) en ciertos nodos del circuito integrado. Es por tanto un requerimiento obligado que estos nodos en los que se haga la medida sean accesibles para poder conectar a ellos los instrumentos de medida.
En cuanto a la utilización de la magnitud temperatura en circuitos analógicos integrados, la patente [1] P200002735 Procedimiento de verificación estructural de circuitos integrados analógicos basado en la observación interna y concurrente de temperatura, propone un procedimiento para la detección de anomalías estructurales en circuitos analógicos integrados, consistente en la medida dinámica (en el tiempo) de la temperatura en diferentes puntos de la superficie del cristal semiconductor, llevada a cabo mediante circuitos sensores de temperatura integrados en el mismo cristal del circuito que se verifica.
En cuanto a la utilización de mediciones de temperatura para obtener las características de circuitos analógicos integrados, la patente [2] P200501512 Procedimiento para determinar las características eléctricas de circuitos analógicos integrados y la referencia [3] “Strategies for built-in characterization testing and performance monitoring of analog RF circuits with temperature measurements”, 2010 Meas. Sci. Technol. 21 075104 proponen un procedimiento para obtener un incremento de temperatura en el cristal semiconductor que es función de las características eléctricas de los circuitos construidos en el mismo cristal, pudiéndose extraer características eléctricas de estos circuitos a partir de mediciones de temperatura. Un requisito que demandan estos procedimientos es: [2] necesita que la señal aplicada al circuito contenga como mínimo dos componentes sinusoidales de diferente frecuencia, ambas dentro de la banda de trabajo del circuito a caracterizar; mientras que el procedimiento descrito en [3] necesita que la señal aplicada a la entrada de señal del circuito a caracterizar contenga como mínimo una componente sinusoidal cuya frecuencia esté dentro de la banda de trabajo del circuito a caracterizar.
Explicación de la invención
El procedimiento de caracterización clásico tiene algunos inconvenientes, el primero de ellos la necesidad de accesibilidad de los nodos de interés del circuito a caracterizar. Las altas prestaciones a las que han llegado las tecnologías de fabricación de circuitos integrados, fundamentalmente las basadas en transistores de efecto de campo MOS como las CMOS y sus derivadas las BiCMOS, juntamente con los exigentes requerimientos del mercado en cuanto a bajo coste de fabricación y bajo consumo, están provocando una tendencia en el diseño y fabricación de sistemas electrónicos a integrar el mayor número posible de componentes y circuitos en un número mínimo de chips, minimizando al mismo tiempo el número de entradas y salidas externas. Todo esto está provocando una disminución en la accesibilidad de nodos del sistema integrado, con las consiguientes limitaciones en la fase de caracterización y en la de test de los circuitos internos del chip mediante medición directa de tensiones y corrientes de los mismos.
Una solución que permite caracterizar eléctricamente un circuito analógico consiste en incluir dentro del mismo cristal semiconductor un circuito sensor que realice la medición de la característica deseada (por ejemplo, la ganancia de un amplificador). Esta estrategia presenta dos mayores inconvenientes: el primer inconveniente, la dificultad de diseñar circuitos sensores para medir las características de circuitos de alta frecuencia (circuitos de radio frecuencia y circuitos milimétricos) con alta fiabilidad, bajo coste de diseño y bajo coste de fabricación (hecho que implica que tienen que ocupar poca área del circuito integrado, es decir, tener pocos dispositivos). La segunda dificultad es la necesidad de realizar un co-diseño del circuito a caracterizar y del circuito sensor, ya que el hecho de cargar alguno de los nodos que procesa información analógica del circuito a caracterizar con un circuito sensor, va a alterar en mayor o menor medida las prestaciones del circuito a caracterizar. Es bien conocido que cuanto más alta sea la frecuencia de trabajo de un circuito analógico, más sensible es a variaciones de los valores de impedancia de los nodos que constituyen el circuito. Para minimizar estos efectos, se necesita diseñar conjuntamente el circuito a caracterizar y el circuito sensor, incrementando los costes y la complejidad del diseño.
La utilización de mediciones de temperatura para realizar la caracterización de circuitos analógicos se basa en que los parámetros eléctricos usualmente medidos para caracterizar el comportamiento del circuito electrónico bajo medida, que son tensiones v y corrientes i en alterna, provocan de forma inexorable una disipación de potencia p en el circuito —por ejemplo, en un elemento resistivo de dos terminales, la potencia disipada viene dada por el producto de la diferencia de tensión entre ambos terminales y la corriente que circula por el mismo, p=real[v*conjugado(i)]—, la cual contiene información de los parámetros de interés, v e i. Los procedimientos presentes en el estado de la técnica muestran como el análisis eléctrico de un circuito permite relacionar las tensiones y corrientes en alterna con los estímulos eléctricos aplicados y con sus características eléctricas (ganancia, no linealidades, ruido de fase…), lo que implica que, si los estímulos son conocidos, la potencia disipada por el circuito depende de sus características eléctricas. La disipación de potencia provoca a su vez en la superficie del cristal semiconductor un incremento de temperatura LT sobre la temperatura ambiente. Midiendo diferentes componentes frecuenciales de dicho incremento de temperatura LT es posible estimar diferentes componentes frecuenciales de la potencia disipada p, a partir de las cuales es posible obtener parámetros que caracterizan a un circuito analógico.
La ventaja de la utilización de mediciones de temperatura respecto al clásico de medir directamente las tensiones y/o corrientes del circuito a caracterizar radica en que la medición no requiere tener observabilidad directa de los nodos de salida del circuito a caracterizar, tal y como es necesario en caso de querer medir directamente tensiones y/o corrientes. Adicionalmente, medir temperatura aporta el no requerir cargar eléctricamente los nodos del circuito a caracterizar.
No obstante, todos los procedimientos propuestos hasta la fecha necesitan de estimular el circuito con, como mínimo, una señal eléctrica sinusoidal de frecuencia f, cuyo valor tiene que estar dentro de la banda de trabajo del circuito a caracterizar. La generación de esta señal puede ser difícil si se quieren realizar mediciones en la aplicación de campo del circuito integrado (por ejemplo, para realizar una auto-calibración del circuito analógico), aumentando la dificultad a medida que se necesita una frecuencia de trabajo de mayor valor (radio frecuencia o circuitos milimétricos). La dificultad de generación del estímulo también aumenta si se necesita que éste esté formado por dos o más señales sinusoidales cuya frecuencia tenga una diferencia determinada, tal y como demanda la técnica expuesta en [2].
El procedimiento expuesto en la presente propone estimar características de circuitos analógicos mediante la medición del aumento de temperatura provocado por la polarización en continua del circuito a caracterizar, sin necesidad de aplicar señal alterna a la entrada del circuito. Los parámetros que serán susceptibles de ser medidos son aquellos que tienen una dependencia directa con los valores de tensiones y corrientes de polarización en continua del circuito. Por ejemplo, y sin que la lista limite el ámbito de aplicación del presente procedimiento, en el amplificador de la Fig. 2, la potencia disipada por el transistor tipo NMOS que trabaja como transductor, PDC_MOS, es igual a:
PDC _ MOS = IDS .VDS
Donde IDS es la corriente de polarización que circula a través de la resistencia y a través de los terminales drenador y surtidor del MOS y VDS es la tensión de polarización entre el drenador y surtidor del transistor NMOS (el par IDS, VDS forman el punto de trabajo del transistor). Asimismo, la ganancia de señal de este amplificador depende de un parámetro de pequeña señal denominado transconductancia, comúnmente representado por gm, cuyo valor se calcula en primer orden mediante la expresión:
gm = M . IDS
Donde M es una constante que depende de las características constructivas del transistor y de los materiales que lo forman (movilidad de potadores, dimensiones físicas y capacidad de puerta por unidad de área). Por lo tanto, cualquier modificación del punto de trabajo del transistor MOS, causará simultáneamente una variación de la ganancia del amplificador y de la potencia disipada en continua por el mismo. El acoplo térmico presente en el cristal semiconductor provocará también una variación del aumento de temperatura del cristal semiconductor respecto a la temperatura ambiente. Esta propiedad puede ser explotada para realizar una estimación indirecta y de bajo coste de la ganancia, y por extensión de cualquier característica eléctrica del amplificador que esté relacionada con el punto de trabajo de sus componentes.
Para obtener esta estimación se precisa de una función que relacione el parámetro que se mide (en este caso el incremento de temperatura sobre la temperatura ambiente provocado por la polarización del circuito a caracterizar) con el parámetro a estimar. Esta función se puede obtener bien experimentalmente, en base a la aproximación obtenida con la medición efectuada con N muestras (N número entero), o bien analíticamente, realizando, por ejemplo, simulaciones estadísticas tipo Montecarlo.
Descripción de los dibujos
La Fig. 1 es un ejemplo de cristal semiconductor que incluye un amplificador. La Fig. 2 es un ejemplo de cristal semiconductor con un amplificador en topología de surtidor común, formado por un transistor NMOS (6) y una resistencia (7). En ambas figuras se indican a título de ejemplo el punto (5) donde se realizan las mediciones de temperatura para estimar la ganancia del amplificador.
La Fig 2 muestra una posible realización del circuito amplificador, utilizando un transistor NMOS (6) y una resistencia de valor Rb (7). El circuito está polarizado tal y como requiere el procedimiento indicado en la presente: con la aplicación de una tensión de alimentación (8) y una tensión de polarización continua (9). No se aplica señal alterna a la entrada del amplificador. Debido a la potencia disipada por los dispositivos del amplificador, la temperatura en (5) experimentará un aumento respecto la temperatura ambiente que se puede utilizar para estimar características eléctricas del amplificador, tal y como la ganancia de tensión.
La Fig. 3 muestra el esquemático de un típico amplificador de bajo ruido sintonizado para trabajar con una frecuencia central de 2.4 GHz. Este amplificador consta de un transistor NMOS utilizado como elemento amplificador
(10) y un transistor tipo cascodo (11). El terminal de referencia es el (12). Para polarizar el circuito hay que aplicar una tensión de alimentación en (14) y tensiones de polarización en (16). La entrada de señal (17) tiene que estar conectada a masa en la aplicación del presente procedimiento. La salida de señal (15) puede estar no conectada. Los dispositivos resistivos (13) y los reactivos (18) se utilizan para polarizar a los componentes activos y adaptar entrada y salida a la impedancia que optimiza la transferencia de señal.
La Fig. 4 es el resultado del análisis del circuito de la Fig. 3. Debido a variaciones del proceso de fabricación, prestaciones del amplificador (por ejemplo la ganancia), pueden variar entre un máximo y un mínimo. Bien mediante medición de diferentes muestras patrón, bien mediante simulaciones de modelos proporcionados por el fabricante, se puede obtener la relación entre el incremento de temperatura provocado la zona de medición de la temperatura ubicado en la superficie del cristal semiconductor respecto a la prestación de la muestra. La fig. 4 indica para cada una de las 1000 muestras analizadas (21) la relación entre la ganancia de tensión de la muestra a
2.4 GHz – eje vertical (20), expresado en dB - y el aumento de temperatura provocado por la potencia disipada por el transistor (10) –eje horizontal (19), expresado en ºC- al polarizar en continua el circuito de la figura 3. A partir de una aproximación por mínimos cuadráticos de las diferentes muestras (el método utilizado en la presente figura no limita el ámbito de aplicación del procedimiento), se ha obtenido una función polinomial de tercer orden (22) (el tipo de función utilizado no limita el ámbito de aplicación de la presente patente) . Esta función la denominamos Función Térmica de Caracterización Eléctrica –FTCE- , y es la que se utiliza en la muestra a caracterizar para, a partir de las mediciones de temperatura, estimar su ganancia.
La Fig. 5 muestra el amplificador de la Fig. 1, pero ahora la temperatura se mide con un sensor de topología diferencial integrado con el mismo cristal semiconductor. La tensión de salida (26) del sensor (25) es proporcional a la diferencia de temperatura de dos puntos de la superficie del cristal semiconductor: (23) i (24). El punto (24) está caracterizado por tener un valor elevado de resistencia térmica de acoplo con el dispositivo (6), mientras que el punto (23) tiene una resistencia de acoplo casi nula. De esta forma, cuando el dispositivo (6) disipa potencia, solo se incrementa la temperatura en el punto (24), siendo entonces la tensión de salida del sensor (26) proporcional al incremento de temperatura provocado por la disipación de la potencia por parte de (6). Esta tensión se puede leer con un voltímetro (27) o cualquier otro equipo de medida.
Descripción de las aplicaciones preferidas
La presente invención se refiere a un procedimiento para la estimación de las características eléctricas de circuitos electrónicos analógicos integrados en un cristal semiconductor mediante la medición de temperatura. La Fig. 1 muestra un cristal semiconductor (1) con un amplificador (2). En el circuito hay unas entradas/salidas a nivel eléctrico (3), (4), que pueden ser utilizadas bien para alimentar los circuitos (3), bien para introducir/medir señales de alterna que contienen la información a procesar (4). Si se quisieran obtener las características eléctricas del amplificador medidas mediante técnicas clásicas, sería necesario alimentar y polarizar el circuito, introducir una señal de alterna a su entrada y medir la señal alterna a la salida. Este procedimiento es más costoso a medida que la frecuencia de las señales alterna aumenta. El procedimiento descrito en la presente propone el medir la temperatura en puntos específicos del cristal semiconductor (5) cuando el circuito a caracterizar está únicamente polarizado y, a partir de esta medida, estimar las características eléctricas de señal del amplificador. La principal ventaja que ello conlleva es que, primero, no se realiza una carga eléctrica de los nodos internos del circuito, y segundo, no se precisa ni aplicar ningún estímulo en alterna al circuito a caracterizar ni utilizar equipos de alterna para realizar las mediciones, cuyo coste aumenta a medida que la frecuencia de la señal que se quiere medir aumenta.
La Fig. 2 muestra un ejemplo más específico. En el cristal semiconductor (1) hay un amplificador en surtidor común. Este amplificador está formado por un componente activo (6), en este ejemplo un transistor NMOS, y una resistencia de carga (7) de valor Rb. Los pines del chip sirven para alimentar el circuito (3), para introducir la señal eléctrica a amplificar (4) y para obtener la señal eléctrica amplificada (4). Un análisis del acoplo térmico del circuito integrado (por ejemplo solucionando la ecuación de transferencia por conducción en el dado semiconductor) muestra que los incrementos de temperatura medidos en (5) dependen básicamente de la potencia disipada por el transistor NMOS (6), es decir, que la resistencia térmica de acoplo que relaciona el incremento de la temperatura en
(5) con la potencia disipada por el transistor (6) tiene un elevado valor.
El circuito se alimenta mediante una tensión de alimentación (8) y se polariza mediante una tensión continua (9). No se aplica señal alterna a la entrada (4) del amplificador. Si denominamos IDS a la corriente eléctrica en continua que circula a través de los terminales (3) y que circula a través de los dos dispositivos que constituyen el amplificador, y denominados VDS a la diferencia de potencial en continua que existe entre el drenador y surtidor del transistor MOS (6), la potencia estática o en continua disipada por el transistor MOS debido a su punto de trabajo en continua es igual a:
P = I .V
DC _ MOS DS DS
Un análisis en pequeña señal del circuito muestra que la ganancia de tensión del amplificador, Av, se puede escribir como:
A = g ·R
v mb
Donde gm es la transconductancia del transistor MOS, que se puede calcular en primer orden como:
gm = M . IDS
Donde M es una constante que depende de las características constructivas del transistor y de los materiales que lo forman (movilidad de potadores, dimensiones físicas y propiedades físicas de los materiales). A partir de un análisis del acoplo térmico en el circuito integrado, el incremento de temperatura en el punto (5), ŕĭġġŴŦġ puede calcular como:
�T = P ·K
DC _ MOS th
Donde Kth es la constante de acoplo térmico (denominada resistencia térmica de acoplo, con unidades ºC/W). A partir de las relaciones expuestas anteriormente, a partir de las mediciones del incremento de temperatura en el punto (5) se puede obtener información sobre la ganancia del amplificador.
La figura 3 muestra un amplificador de bajo ruido sintonizado a 2.4 GHz. Este circuito consta de un transistor utilizado como elemento activo, (10), un transistor utilizado como cascodo, (11), una red de adaptación a la entrada (18) y una carga inductiva LD (18). (14) es el terminal donde conectar la alimentación del circuito, (17) es la entrada de señal del circuito y (16) es la polarización en continua de los transistores (10) i (11). Diseñado con una tecnología comercial de 65nm, la ganancia en tensión nominal del amplificador a la frecuencia central es de 22.19dB. No obstante, debido a las limitaciones del proceso de fabricación, esta ganancia puede presentar una desviación típica de 2.43dB. Por ejemplo, mediante una simulación tipo Montecarlo se puede simular los efectos provocados por esta variación del proceso sobre la ganancia del amplificador y la disipación en continua (solo alimentando y polarizando el circuito, sin aplicarle señal a 2.4 GHz). Un análisis térmico del circuito integrado permite relacionar los incrementos de temperatura en zonas del circuito integrado donde se realizaran las mediciones con la potencia disipada por los dispositivos del amplificador. Combinando los dos análisis, y considerando un conjunto de 1000 muestras patrón, la figura 4 muestra el resultado típico: para cada uno de los 1000 circuitos analizados (21), se ha relacionado la ganancia en tensión de cada muestra – eje vertical (20), en dB – con el incremento de temperatura provocado por el transistor (10) debido a su polarización –eje horizontal, (19), en ºC –. Si se realiza una aproximación por el método de mínimos cuadrados (la elección de este método no limita la aplicación del presente procedimiento) de las diferentes puntos de la gráfica, se puede obtener una función (de tercer orden en esta aplicación favorita, sin que ello limite la aplicación del presente procedimiento) que relacione el incremento de temperatura generado por la potencia disipada por el transistor activo con la ganancia en tensión del amplificador, con una varianza del error de 1.23dB (22). Denominamos a esta función Función Térmica de Caracterización Eléctrica –FTCE- (22). Esta función se utiliza para, a partir de mediciones efectuadas en la muestra a caracterizar, estimar la ganancia del amplificador sin aplicar señal alterna al mismo.
Para medir la temperatura en la realización de la Fig, 5 se utiliza un sensor de temperatura (25) integrado en el mismo cristal semiconductor que el circuito analógico que se caracteriza. En este ejemplo, el sensor de temperatura es diferencial, de forma que algún parámetro de la señal eléctrica proporcionada en (26) es directamente proporcional a la diferencia de temperaturas entre los puntos (23) y (24). Si el punto (24) tiene una resistencia térmica de acoplo con el dispositivo (6) de elevado valor y el punto (23) tiene un valor de resistencia térmica de acoplo con el dispositivo (6) de valor casi nulo, en la literatura especializada estos sensores han reportado una elevada sensibilidad a incrementos de temperatura generados por la potencia disipada por dispositivos ubicados en el mismo cristal semiconductor, obteniendo baja sensibilidad a incrementos de temperatura que afecten por igual a los puntos (23) y (24), como pueden ser variaciones de la temperatura ambiente.
“Four different approaches for the measurement of IC surface temperature: application to thermal testing,”
Microelectronics Journal 33, (2002), 689-696. En este ejemplo, el parámetro de la señal eléctrica disponible en (26)
que es proporcional a la diferencia de temperaturas es la amplitud de la tensión.

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento para estimar características eléctricas de circuitos analógicos integrados, que se caracteriza por los siguientes pasos:
    1A Obtención de una Función Térmica de Caracterización Eléctrica que, a partir del análisis o caracterización de N muestras patrón, nos relaciona mediciones de temperatura con el parámetro que se quiere caracterizar.
    1B Utilización de la Función Térmica de Caracterización Eléctrica para, a partir de mediciones de temperatura en la muestra de interés, nos estime las características de interés de la muestra a caracterizar.
  2. 2. Un procedimiento para estimar características eléctricas de circuitos analógicos integrados basada en la reivindicación 1 que comprende los siguientes pasos para la extracción de la Función Térmica de Caracterización Eléctrica:
    2A Mediante la resolución de la ecuación de transferencia de calor en el circuito integrado o mediante la caracterización experimental, se determinan los puntos del circuito integrado en los que se va a realizar la medición de temperatura. Estos puntos se caracterizan por tener una elevada resistencia térmica de acoplo con la potencia disipada por los dispositivos que forman el circuito.
    2B. Medir o analizar la temperatura en los puntos seleccionados. Se denomina a esta temperatura T0.
    2C. Polarizar el circuito en continua aplicando las tensiones de alimentación y de polarización de
    componentes necesarias para el circuito tenga el comportamiento habitual pero con ausencia de cualquier
    procesado de señales eléctricas en alterna.
    2D. Medir o analizar la temperatura en los puntos seleccionados. Se denomina a esta temperatura T1. 2E. Se computa la diferencia de temperatura ľŕIJ-T0. 2F. Si las mediciones de temperatura se realizan utilizando un sensor de temperatura diferencial, el
    paso indicado en 2B se puede omitir y al realizar la medición indicada en 2D se obtiene directamente el valor de ŕġŪůťŪŤŢťŰġŦůġijŇį
    2G. Mediante la caracterización experimental de N muestras patrón o mediante el análisis estadístico de N simulaciones (por ejemplo mediante técnicas tipo Monte Carlo), se obtiene N muestras que relacionan la característica de interés del circuito analógico con el incremento de temperatura.
    2H. Mediante cualquier método de aproximación de funciones, se obtiene una función que relacione la característica de interés del circuito analógico con el incremento de temperatura, minimizando si es posible el error de aproximación. Esta función es la que se denomina en el presente procedimiento Función Térmica de Caracterización Eléctrica.
  3. 3. Un procedimiento para estimar características eléctricas de circuitos analógicos integrados basada en la reivindicación 1, en que las mediciones de temperatura se realizan mediante mediciones de cualquier magnitud física (por ejemplo, dilatación, variación de índices de reflexión, variación de índices de refracción, velocidad de propagación del sonido) cuya causa de variación sea un incremento de la temperatura.
    Figura 1
    Figura 2 Figura 4 Figura 5
    (14
    (16
    (18
    (18
    (11 (15
    (13
    (17
    (10
    (18)
    (12
    (16)
    (12
    Figura 3
    30
    (21) (22
    25
    (20)
    20
    15
    10
  4. 0
    .1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
    (19
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201132099
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 23.12.2011
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : G01R31/316 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    X
    ONABAJO, M. et al. Survey of Robustness Enhancement Techniques for Wireless Systems-on-a-Chip and Study of Temperature as Observable for Process Variations. Journal of Electronic Testing, 09.02.2011, Vol. 27, No. 3, Páginas: 225-240. Isbn: ISSN 1573-0727, <DOI: 10.1007/s10836-011-5199-6> 1,3
    A
    2
    X
    ONABAJO, M. et al. Electrothermal Design Procedure to Observe RF Circuit Power and Linearity Characteristics With a Homodyne Differential Temperature Sensor. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, 01.03.2011, Vol. 58, No. 3, Páginas: 458-469. Isbn: ISSN 1549-8328, <DOI:10.1109/TCSI.2010.2072372> 1,3
    A
    2
    A
    ALTET, J. et al. Four different approaches for the measurement of IC surface temperature: application to thermal testing. Microelectronics Journal, 2002, Vol. 33, No. 9, Páginas: 689-696. Isbn: ISSN 0026-2692, <DOI:10.1016/S0026-2692(02)00051-4> 3
    A
    ALTET, J. et al. Dynamic Surface Temperature Measurements in ICs. PROCEEDINGS OF THE IEEE, 01.08.2006, Vol. 94, No. 8, Páginas: 1519-1533. Isbn: ISSN 0018-9219, <DOI:10.1109/JPROC.2006.879793> 3
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 30.11.2012
    Examinador A. Figuera González Página 1/5
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G01R Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, INSPEC, COMPENDEX, Internet
    OPINIÓN ESCRITA
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 30.11.2012
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 2 1, 3 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    OPINIÓN ESCRITA
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    ONABAJO, M. et al. Survey of Robustness Enhancement Techniques for Wireless Systems-on-a-Chip and Study of Temperature as Observable for Process Variations. 09.02.2011
    D02
    ONABAJO, M. et al. Electrothermal Design Procedure to Observe RF Circuit Power and Linearity Characteristics With a Homodyne Differential Temperature Sensor. 01.03.2011
    D03
    ALTET, J. et al. Four different approaches for the measurement of IC surface temperature: application to thermal testing. 2002
    D04
    ALTET, J. et al. Dynamic Surface Temperature Measurements in ICs. 01.08.2006
  5. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    REIVINDICACIÓN 1
    Se considera que el documento D01 es el documento del estado de la técnica más próximo al objeto de la reivindicación 1.
    En el documento D01 se dedica una especial atención a la investigación de la temperatura como un parámetro observable indicativo de variaciones de proceso ya que el acoplo térmico a través del substrato de silicio se ha revelado como un mecanismo que permite monitorizar el funcionamiento de circuitos analógicos. Se emplean tanto simulaciones de Monte Carlo como resultados experimentales para mostrar que especificaciones a nivel de circuito exhiben correlaciones con los cambios de temperatura en la superficie del silicio. Como los cambios de temperatura se pueden medir con eficientes sensores de temperatura incorporados en el chip, se proporciona un marco conceptual para el uso de sensores de temperatura como elementos alternativos para la monitorización de variaciones de proceso.
    Véase D01, resumen.
    Se ha observado que el acoplamiento térmico en el substrato de silicio genera un gradiente de temperatura en la proximidad de un circuito/dispositivo que depende de su potencia disipada. Como muchas variaciones de proceso se manifiestan por un cambio en la potencia disipada, la medida de la correspondiente temperatura local ofrece una oportunidad de monitorizar de forma no invasiva variaciones de parámetros relevantes. Véase D01, página 232, apartado “3 Process Parameter Variations and Silicon Temperature”.
    En la figura 10 se indica la ubicación de un punto en el que se sitúa un sensor de temperatura en las proximidades de un amplificador de bajo ruido (Low Noise Amplifier-LNA) con fuente común. En las figuras 11 y 12 se representan las correlaciones entre la componente continua de la potencia RF disipada debido a la señal eléctrica RF y la ganancia de latensión y el punto de compresión 1 -dB respectivamente. Únicamente la componente continua de la potencia RF disipada generará un cambio de temperatura después de la aplicación del tono de prueba RF. Véase D01, página 233, apartado “3.2 Direct Relationship between Temperature and Specifications”, y página 234, figuras 11 y 12
    En el documento D01 se indica también que, en una aproximación práctica, las salidas de los sensores deberán correlacionarse con la característica real mediante datos estadísticos procedentes de simulaciones o mediante la realización de medidas en un número determinado de muestras. Véase D01, página 237, apartado “4.3 Potential Role of Temperature Sensors in the calibration Process”.
    Así pues en el documento D01 se describe un procedimiento para estimar características eléctricas de circuitos analógicos integrados en el que se relacionan las medidas de temperatura con el parámetro que se quiere caracterizar.
    La diferencia existente entre procedimiento descrito en el documento D01 y el procedimiento objeto de la reivindicación 1 es que en el documento D01 no se mencionan explícitamente ni la obtención ni la utilización de una función térmica de caracterización eléctrica y las funciones de correlación se realizan utilizando como parámetro la componente continua de la potencia disipada (véase D01, figuras 11 y 12).
    Sin embargo en el propio documento D01 se indica que el gradiente de temperatura en la proximidad de un circuito/dispositivo depende la componente continua de la potencia disipada por lo que se considera que las correlaciones mencionadas se corresponden de forma inmediata con dicha función térmica de caracterización eléctrica. Así pues se considera que para el experto en la materia hubiera resultado evidente a la vista de la obtención de las citadas correlaciones mencionadas en D01, utilizarlas posteriormente para estimar a partir de las medidas de temperatura las características del circuito que se desea estudiar.
    OPINIÓN ESCRITA
    En conclusión, la reivindicación independiente 1 carece de actividad inventiva de acuerdo con el artículo 8 de la Ley de Patentes 11/1986.
    REIVINDICACIÓN 2
    Se considera que D01 es el documento del estado de la técnica más próximo al objeto de la reivindicación 2.
    En el documento D01 se aplica un tono de ensayo RF (véase página 233, columna derecha) mientras que en el procedimiento de la invención se polariza el circuito en continua.
    De acuerdo con lo expuesto en la página 4, líneas 9 a 23 de la solicitud, el problema técnico reside en que la generación de una señal de eléctrica sinusoidal para las pruebas puede resultar más difícil que la polarización continua.
    No se ha encontrado en el estado de la técnica ninguna indicación que hubiera permitido conducir al experto en la materia al empleo de una polarización continua.
    Se considera por lo tanto que la reivindicación 3 es nueva y tiene actividad inventiva de acuerdo con los artículos 6 y 8 de la Ley de patentes 11/1986.
    REIVINDICACIÓN 3
    Para el experto en la materia resulta evidente que las mediciones de temperatura se realizan mediante mediciones de cualquier magnitud física cuya causa de variación sea un incremente de temperatura puesto que esta es la manera habitual de realizar medidas.
    Además varias de las magnitudes físicas citadas a modo de ejemplo son conocidas en el estado de la técnica tal y como se ilustra por ejemplo en el documento D03 o en el documento D04.
    En definitiva la reivindicación 3, dependiente de la reivindicación 1 que carece de actividad inventiva, no aporta ninguna característica técnica adicional nueva por lo que carece a su vez de actividad inventiva.
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ALTET, J. et al. Dynamic Surface Temperature Measurements in ICs. PROCEEDINGS OF THE IEEE, 01-08-2006, Vol. 94 , No. 8 , Páginas: 1519 - 1533. Isbn: ISSN 0018-9219, *
ALTET, J. et al. Four different approaches for the measurement of IC surface temperature: application to thermal testing. Microelectronics Journal, 2002, Vol. 33, No. 9 , Páginas: 689 - 696. Isbn: ISSN 0026-2692, *
ONABAJO, M. et al. Electrothermal Design Procedure to Observe RF Circuit Power and Linearity Characteristics With a Homodyne Differential Temperature Sensor. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, 01-03-2011, Vol. 58, No. 3 , Páginas: 458 - 469. Isbn: ISSN 1549-8328, *
ONABAJO, M. et al. Survey of Robustness Enhancement Techniques for Wireless Systems-on-a-Chip and Study of Temperature as Observable for Process Variations. Journal of Electronic Testing, 09-02-2011, Vol. 27 , No. 3 , Páginas: 225 - 240. Isbn: ISSN 1573-0727, *

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