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目前模擬混合集成電路 Trimming 的方法有哪些

定義壹下trimming是什麽:

這是壹種在芯片的制造完成之後,通過外部向芯片內部寫入數據,來調整芯片的某些參數的行為。

我們知道現代芯片制造中,器件的匹配已經很好了。可是再好的愛情也敵不過現實,再先進的工藝,也達不到完美的匹配。

拿常見的mos來說,兩個1um*1um的nmos放在壹起,其random offset大概是十到幾十mV的量級。考察很多很多對這樣的mos,他們之間閾值差別,就會服從某種正態分布。壹些匹配好,壹些匹配差。

所以,要是某個參數精度的要求很高,沒有辦法通過簡單地增加面積達成,就可以使用trim的方式,把那些制造之後參數偏離了預定範圍的芯片再挽救回來。

芯片的trim有多種方法。並且也不停地在進化中。

我用過比較久遠的trim方法是使用激光修條。激光修條的好處就是電路設計起來比較簡單。壞處呢,就壹個字,貴。

激光修條是怎麽做的呢?我們知道,芯片制造都是壹張wafer壹張wafer的制造的。制造好了以後,並不能立刻使用,還要先封裝。

好了,在封裝之前,我們芯片還靜靜地躺在wafer裏做個美男子。

這個時候我們就用個設備叫probing card,每個芯片每個芯片的戳上去,把它們的pin引出來。然後做測試。測試好了以後,看壹看參數離我們需要的差了多遠,然後biu,用壹個激光槍把該弄斷的地方弄斷。

這壹步叫做wafer sort。完成了wafer sort之後,芯片才被送去做封裝。

為什麽貴呢?每張wafer都要被這樣戳壹遍,妳說痛不痛,啊不,貴不貴? 芯片制造,測試時間就等於金錢。

所以,在做芯片的都是土豪的年代,這種方式還是流行過的。現在這個年代,做芯片的越來越窮,我們都不用這樣的方法了。

現在比較流行的方法之壹,是在芯片上面做壹根細細小小的融絲。融絲的連接著壹個開關。開關壹般用nmos來做。 現在我們完成了測試,需要寫入數據,如果是0,就不打來開關。如果是1,就快速打開開關,把融絲連接在電源和地之間。 那壹瞬間電光火石,融絲在那兒吸取天地靈氣,發熱發熱發熱,壹瞬間積累了很多熱。嘭,最後它就爆了。

這種方式的成本要比上面那種低。因為這種方式可以在芯片終測(final test)的時候壹並完成。不用單獨再做wafer sort了。

但是它的缺點也是顯而易見的: 要把融絲更好地連接在電源和地之間,往往要壹個比較理想的開關。理想的開關意味著阻值比較低,阻值比較低就意味著面積比較大。

由於每壹位融絲都需要壹個開關,這種方式就不太適合做那些很多位的trim。太大了,成本就受不了了。

那麽還有壹種方式,通過特殊或者不特殊的工藝,制造壹種器件,它的閾值可以通過施加某個電壓被改變。然後,設計師只需要設計壹個電路,來sense這種閾值的變化,來辨別這壹位是否被寫成了1。

這種方式可能需要復雜壹些的工藝,以及稍更復雜的讀出電路。在需要trim位數較少的產品中不太有競爭力,但是對於位數很多,幾十上百位的trim中,優勢就非常明顯了。

以上。

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