專利名稱：內建有老化電路的芯片及其老化電路和老化方法
技術領域：
本發明是有關于一種老化裝置，且特別是有關于一種老化電路及內建有老化電路的芯片。
根據統計資料，芯片成品在完成初期會有高死亡率的問題，因此在芯片封裝階段必須進行老化動作(Burn-in)，藉以濾除初期死亡組件并提升出貨產品合格率。
老化動作是在封裝完成后，利用老化插座(Socket)將芯片成品設置在老化板(Board)；然后再將老化板及設置其上的芯片成品送入高溫老化爐(Oven)、并利用高速切換(High toggle rate)的老化圖案(Burn-in pattern)驅動芯片成品達特定時間長度。
以這個例子而言，由于老化動作中需要耐高溫的老化板及老化插座、高復雜度的老化圖案產生電路，因此實施成本極高。
另外，當需要進行老化動作的芯片為具有多輸入端(High pincount)的ASIC組件時，老化插座所需面積、老化插座間隔所需走線、與輸入端相等數目的老化圖案會減少每片老化板能夠置放的芯片數目，使這種老化動作不符合投資效益。舉例來說，若每個需要進行老化動作的芯片具有160個輸入端、每片老化板能夠置放的芯片數目為10、每臺老化爐能夠置放的老化板數目為30、每次老化時間為12小時，則每個月300K個芯片的產量將會需要5K個芯片同時進行老化動作，也就是需要500片老化板及17臺老化爐。
再者，由于老化圖案的信號數目與每個芯片的輸入端數目相等、且芯片上的電路通常為循序電路，老化圖案及其產生電路的復雜度亦會極高。并且，老化圖案的信號數目通常很多，因此老化板的布線亦會更顯復雜且占去較大面積。
有鑒于此，本發明的主要目的就是提供一種內建于芯片內的老化電路及方法，其可以省掉老化爐必須提供的老化圖案、并減少大量芯片在老化動作中需要的硬件成本。
本發明的另一個目的就是提供一種內建于芯片內的老化電路及老化方法，其可以完成晶片階段老化或簡化封裝階段老化的老化圖案，且特別適用于多輸入端的ASIC組件。
本發明的再一個目的就是提供一種內建于芯片內的老化電路及方法，其可以利用單一控制信號完成老化動作的控制。
本發明的又一個目的就是提供一種內建于芯片內的老化電路及方法，其可以節省耐高溫的老化板及老化插座，并大幅降低老化動作的硬件及設計成本。
本發明的更一個目的就是提供一種內建于芯片內的老化電路及方法，其可以利用分割的組合電路達到提高老化圖案的切換速率、降低老化圖案的突波現象、減少老化插座因腐蝕老化污染而造成的接觸不良、克服老化圖案因老化爐與老化板拉線距離限制而無法操作于最高芯片頻率的問題。
本發明的目的可以通過以下措施來達到一種內建于芯片內的老化電路，包括多數組合電路；以及一老化電路，用以提供一老化圖案、并根據一控制信號以傳送該老化圖案至這些組合電路的輸入端。
一種內建于芯片內的老化電路，該芯片具有多數組合電路，該老化電路包括一老化圖案產生電路，產生一老化圖案；以及多數選擇電路，分別耦合于該老化圖案產生電路及這些組合電路之間，根據一控制信號以傳送該老化圖案至這些組合電路的輸入端。
一種內建于芯片內的老化電路的老化方法，包括將該芯片上所有電路分成多數組合電路；產生一老化圖案；以及選擇性地施加該老化圖案至這些組合電路的輸入端。
本發明提供一種內建有老化電路的芯片，其可達成晶片階段老化或簡化封裝階段老化的老化圖案。在這種芯片中，所有電路須分割成數個組合電路。而老化電路則內建于芯片內，藉以提供老化圖案、并根據控制信號以將老化圖案傳送至各個組合電路的輸入端。在這個例子中，由于芯片上電路已分成數個組合電路，故老化圖案可由簡單的計數電路提供，并由單一控制信號控制。另外，將老化電路內建于芯片中，亦可以達成晶片階段老化，進而省掉老化座、老化板等硬設備。
老化電路通常由于老化圖案產生電路及選擇電路所組成。其中，老化圖案產生電路(如計數電路)可產生老化用的圖案信號；每個選擇電路(如多任務器(Multiplexer)、傳輸門、控制開關)則耦合于老化圖案產生電路及每個組合電路之間，并根據上述控制信號以將老化圖案傳送至組合電路的輸入端。
在這種內建有老化電路的芯片中，若老化圖案產生電路是由計數電路所構成，則計數電路的輸出端數目最少要等于所有組合電路的最大輸入端數目。
另外，為達上述及其它目的，本發明亦提供一種老化電路，其內建于芯片內、且具有復數組合電路。這種老化電路是由老化圖案產生電路及數個選擇電路所構成。其中，老化圖案產生電路用以產生老化圖案；每個選擇電路則分別耦合于老化圖案產生電路及每個組合電路之間，根據控制信號以將老化圖案傳送至所有組合電路的輸入端。
再者，為達上述及其它目的，本發明亦提供一種芯片老化方法，其步驟主要是首先，將芯片上所有電路分成數個組合電路；然后，產生老化圖案、并選擇性地施加上述老化圖案至所有組合電路的輸入端，藉以完成老化動作。
其可以進行晶片階段老化或簡化封裝階段老化的老化圖案(Burn-in pattern)。
本發明內建于芯片內的老化電路及方法可以縮短大量芯片的老化時間，或，減少大量芯片在老化動作中需要的硬件成本。
為讓本發明的上述和其它目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下
圖1是本發明內建有老化電路的芯片的實施例；圖2A是本發明應用于靜態隨機存取內存時的控制信號產生電路；圖2B是本發明應用于靜態隨機存取內存時的老化圖案產生電路；圖2C是本發明應用于靜態隨機存取內存時的選擇電路；圖3A~3C是本發明應用于微控制器時的實施例；以及圖4是本發明芯片老化方法的流程圖。
請參考圖1，此為本發明內建有老化電路的芯片的實施例。圖中，需要進行老化動作的芯片具有數個組合電路L1、L2、…、Ln及老化電路B。
由于芯片上的電路通常是循序電路(Sequential circuit)，老化圖案必須針對各種情況進行設計，其復雜度極高且通常必須儲存在內存中。因此，本發明乃將芯片上的電路分成數個組合電路L1、L2、…、Ln。組合電路L1、L2、…、Ln的動作不會受到輸入端順序的影響，因此老化圖案可以利用計數電路(Counter)得到。計數電路可以輕易產生組合電路L1、L2、…、Ln在輸入端的所有可能狀態、并有效增加老化圖案的切換速度。
老化電路B則包括一個老化圖案產生電路P及數個選擇電路S1、S2、…、Sn。其中，老化圖案產生電路P(如計數電路)可以產生組合電路L1、L2、…、Ln在輸入端的所有可能狀態，藉以作為芯片老化圖案P1~Pn。每個選擇電路S1、S2、…、Sn(如多任務器、傳輸門、控制開關)則耦合于老化圖案產生電路B及每個組合電路L1、L2、…、Ln之間，并根據控制信號CTL以將老化圖案產生電路B得到的老化圖案P1~Pn送到每個組合電路L1、L2、…、Ln的輸入端。
當控制信號CTL為1時，本發明內建有老化電路B的芯片處于正常動作狀態。此時，老化圖案產生電路B會失能，而選擇電路S1、S2、…、Sn則會將正常輸入C1、C2、…、Cn送至芯片上的電路(其分割為組合電路L1、L2、…、Ln)。當控制信號為0時，本發明內建有老化電路B的芯片處于老化動作狀態。此時，老化圖案產生電路B會致能并輸出老化圖案P1~Pn，選擇電路S1、S2、…、Sn則是將老化圖案產生電路B得到的老化圖案P1~Pn送至芯片上的所有組合電路L1、L2、…、Ln，藉以完成芯片老化動作。
在這個實施例中，由于芯片上電路已分割成數個組合電路L1、L2、…、Ln，老化圖案P1~Pn可以利用計數電路輕易完成。另外，由于老化動作(老化圖案產生電路B及所有選擇電路S1、S2、…、Sn)可由單一控制信號CTL致能，老化板的布線亦會較為簡化、且老化板亦能夠置放更多芯片。在實際應用中，當老化圖案產生電路B是由計數裝置組成時，計數裝置的輸出端數目至少要等于(最好是大于)所有組合電路的最大輸入端數目。如此，計數裝置才能產生組合電路L1、L2、…、Ln在輸入端的所有可能狀態。
接著，利用靜態隨機內存及微控制器為例，說明本發明內建有老化電路的芯片應用。
請參考圖2A，此為本發明應用于靜態隨機存取內存時的控制脈沖及老化控制信號的產生電路。老化脈沖及老化控制信號的產生電路是由串連的反相器(Inverter)I1、I2，電阻R1、R2，晶體管M1，及觸發器(Flip-Flop)F1所組成。如虛線左邊所示，老化時只需要提供電源VDD、VSS及直流電源VDC；并不需要加電阻及CS\、WE\、OE\、A0~A13、D0、D1等控制信號。
圖2B則是本發明應用于靜態隨機存取內存時的老化圖案產生電路。如圖2A所示，直流電源VDC提供固定電流I至電阻R2。當I×R2小于晶體管M1的臨界電壓VTH時，老化脈沖(Burn-ck)為″0″且老化控制信號(Burn-on)為″0″，故老化動作不會激活。此時，靜態隨機存取內存進行正常的內存動作。而當I×R2大于晶體管M1的臨界電壓VTH時，老化脈沖開始切換且老化控制信號維持在″1″，故老化動作便會激活。而老化圖案產生電路，包括觸發器F2、F3，與非門NA1、NA2及計數電路CX1，則根據老化脈沖致能，藉以產生老化圖案B0~B14。
圖2C即本發明應用于靜態隨機存取內存時的選擇電路。圖中，選擇電路SX是由數個晶體管組成，其開關由老化控制信號控制。另外，電阻R則有隔離作用。在這個例子中，老化脈沖的頻率可經過控制固定電流I的大小而進行調整。
另外，請參考第3A~3C圖，此為本發明應用于微控制器時的實施例。在圖3A中，微控制器會在運算邏輯單元ALU的每個運算域OP1、OP2前加入多任務器MUX1、MUX2，藉以在老化模式下經由老化圖案產生電路P供給老化圖案。在圖3B中，微控制器會在指令譯碼器D1前加作多任務器MUX3，藉以在老化模式下經由老化圖案產生電路B供給老化圖案。在圖3C中，微控制器會在記體總線BUS及內存區塊MEM間加入多任務器MUX4，藉以在老化模式下經由老化圖案產生電路P供給老化圖案。利用多任務器的設置于組合電路(如運算邏輯單元、指令譯碼器、內存區塊)與老化圖案產生電路之間，芯片老化動作便可由單一控制信號進行控制。
圖4即是本發明芯片老化方法的流程圖。如圖中所示，這種方法首先是將芯片上所有電路分成數個組合電路L1、L2、…、Ln(步驟S1)、Ln)；然后，再利用計數裝置或其它裝置產生老化圖案P1~Pn(步驟S2)；接著，根據控制信號CTL、選擇性地施加老化圖案P1~Pn至所有組合電路L1、L2、…、Ln的輸入端。如此，老化動作便可輕易完成。
綜上所述，本發明內建于芯片內的老化電路及方法可以縮短大量芯片的老化時間，或，減少大量芯片在老化動作中需要的硬件成本。
另外，本發明內建于芯片內的老化電路及老化方法可以完成晶片階段老化或簡化封裝階段老化的老化圖案，且特別適用于多輸入端的ASIC組件。
再者，本發明內建于芯片內的老化電路及方法可以利用單一控制信號完成老化動作的控制。
再者，本發明內建于芯片內的老化電路及方法可以節省耐高溫的老化板及老化插座，并大幅降低老化動作的硬件及設計成本。
另外，本發明內建于芯片內的老化電路及方法可以利用分割的組合電路達到提高老化圖案的切換速率、降低老化圖案的突波現象、減少老化插座因腐蝕老化污染而造成的接觸不良、克服老化圖案因老化爐與老化板拉線距離限制而無法操作于最高芯片頻率的問題。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如下，然其并非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可做更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當視所附的權利要求保護范圍為準。
權利要求
1.一種內建有老化電路的芯片，其特征是包括多數組合電路；以及一老化電路，用以提供一老化圖案、并根據一控制信號以傳送該老化圖案至這些組合電路的輸入端。
2.如權利要求1所述的內建有老化電路的芯片，其特征是其中，該老化電路包括一老化圖案產生電路，產生該老化圖案；以及多數選擇電路，分別耦合于該老化圖案產生電路及這些組合電路之間，根據該控制信號以傳送該老化圖案至這些組合電路的輸入端。
3.如權利要求2所述的內建有老化電路的芯片，其特征是其中，該老化圖案產生電路是一計數電路。
4.如權利要求3所述的內建有老化電路的芯片，其特征是其中，這些選擇電路是多任務器。
5.如權利要求3所述的內建有老化電路的芯片，其特征是其中，這些選擇電路是傳輸門。
6.如權利要求3所述的內建有老化電路的芯片，其特征是其中，這些選擇電路是控制開關。
7.如權利要求4所述的內建有老化電路的芯片，其特征是其中，該計數電路的輸出端數目至少等于這些組合電路的最大輸入端數目。
8.如權利要求5所述的內建有老化電路的芯片，其特征是其中，該計數電路的輸出端數目至少等于這些組合電路的最大輸入端數目。
9.如權利要求6所述的內建有老化電路的芯片，其特征是其中，該計數電路的輸出端數目至少等于這些組合電路的最大輸入端數目。
10.一種內建于芯片內的老化電路，該芯片具有多個組合電路，其特征是該芯片具有多數組合電路，該老化電路包括一老化圖案產生電路，產生一老化圖案；以及多數選擇電路，分別耦合于該老化圖案產生電路及這些組合電路之間，根據一控制信號以傳送該老化圖案至這些組合電路的輸入端。
11.如權利要求10所述的內建于芯片內的老化電路，其特征是其中，該老化圖案產生電路是一計數電路。
12.如權利要求11所述的內建于芯片內的老化電路，其特征是其中，這些選擇電路是多任務器。
13.如權利要求11所述的內建于芯片內的老化電路，其特征是其中，這些選擇電路是傳輸門。
14.如權利要求11所述的內建于芯片內的老化電路，其特征是其中，這些選擇電路是控制開關。
15.如權利要求12所述的內建于芯片內的老化電路，其特征是其中，該計數電路的輸出端數目至少等于這些組合電路的最大輸入端數目。
16.如權利要求13所述的內建于芯片內的老化電路，其特征是其中，該計數電路的輸出端數目至少等于這些組合電路的最大輸入端數目。
17.如權利要求14所述的內建于芯片內的老化電路，其特征是其中，該計數電路的輸出端數目至少等于這些組合電路的最大輸入端數目。
18.一種內建于芯片內的老化電路的老化方法，其特征是包括將該芯片上所有電路分成多數組合電路；產生一老化圖案；以及選擇性地施加該老化圖案至這些組合電路的輸入端。
19.如權利要求18項所述的內建于芯片內的老化電路的老化方法，其特征是其中，該老化圖案是計數產生。
20.如權利要求19項所述的內建于芯片內的老化電路的老化方法，其特征是其中，該計數步驟是由一計數電路完成。
21.如權利要求18項所述的內建于芯片內的老化電路的老化方法，其特征是其中，該選擇性地施加步驟是由一多任務器完成。
22.如權利要求18項所述的內建于芯片內的老化電路的老化方法，其特征是其中，該選擇性地施加步驟是由一傳輸門完成。
23.如權利要求18項所述的內建于芯片內的老化電路的老化方法，其特征是其中，該選擇性地施加步驟是由一控制開關完成。
全文摘要
本發明是一種內建于芯片內的老化電路及方法,該電路須分割成數個組合電路。而老化電路則內建于芯片內,藉以提供老化圖案、并根據控制信號以將老化圖案傳送至各個組合電路的輸入端。老化電路通常由老化圖案產生電路及選擇電路所組成。老化圖案產生電路(如計數電路)可產生老化用的圖案信號;每個選擇電路(如:多任務器、傳輸門、控制開關)則耦合于老化圖案產生電路及每個組合電路之間,并根據上述控制信號以將老化圖案傳送至組合電路的輸入端。
文檔編號H01L21/66GK1378256SQ0111019
公開日2002年11月6日 申請日期2001年3月29日 優先權日2001年3月29日
發明者林志廣 申請人:華邦電子股份有限公司