集成电路焊盘故障检测制造技术

一种半导体集成电路(IC)，其包括时间数字转换器电路(TDC)，其中到TDC的时间输入是(i)到IC的焊盘的输入/输出(I/O)缓冲器的一个或多个输入，以及(ii)来自I/O缓冲器的一个或多个输出。该IC包括数字比较器电路，该数字比较器电路被电配置为：从TDC接收数字输出值的流，将该流的每个值与该流中的一个或多个在前值进行比较，以及当比较反映出差值大于阈值时，向IC的用户发布通知。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集成电路焊盘故障检测相关申请的交叉引用本申请要求2017年11月23日提交的美国临时专利申请No.62/590,308的优先权的权益，其全部内容通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及集成电路领域。
技术介绍
集成电路(IC)可以在诸如硅晶片的平坦半导体衬底上包括模拟和数字电子电路。使用光刻技术将微细的晶体管印刷到衬底上，以在非常小的面积内生产数十亿个晶体管的复杂电路，从而使采用IC的现代电子电路设计既低成本又具有高性能。IC在被称为代工厂的工厂的装配线中生产，这些装配线已经使IC(诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)IC)的生产商品化。数字IC包含以功能和/或逻辑单元布置在晶片上的数十亿个晶体管，并封装在金属、塑料、玻璃或陶瓷外壳中。外壳或封装诸如通过使用焊料连接到电路板。封装的类型可以包括引线框(通孔、表面安装、芯片载体等)、引脚栅格阵列、芯片级封装、球栅阵列等，以在IC焊盘和电路板之间进行连接。如本文所使用的，术语IC是指包括封装的集成电路。相关技术的前述示例和与之相关的限制旨在是说明性地而不是排他性的。通过阅读说明书和研究附图，相关领域的其他限制对于本领域技术人员将变得明显。
技术实现思路
结合系统、工具和方法来描述和说明以下实施例及其方面，这些系统、工具和方法旨在是示例性和说明性的，而不是限制范围。根据实施例，提供了一种半导体集成电路(IC)，其包括时间数字转换器电路(TDC，任何类型)，其中到TDC的时间输入为(i)到IC的焊盘的输入/输出(I/O)缓冲器的一个或多个输入信号，以及(ii)来自I/O缓冲器的一个或多个输出。该IC包括数字比较器电路，该数字比较器电路被电配置为：从TDC接收数字输出值的流，将流的每个值与流中的一个或多个在前值进行比较，以及当比较反映出差值大于阈值时，发布通知。阈值通过由下列项组成的组中的一个或多个确定：(i)预定义阈值，(ii)在IC的初始操作期间从外部测试电路接收的阈值，(iii)在IC的初始操作期间在一时间段内计算并存储的阈值，(iv)随时间变化的阈值，以及(v)相对于至少一个环境条件变化的阈值。在一些实施例中，使用一个或多个模拟比较器电路从I/O缓冲器电压摆幅的下半部分确定到TDC的时间输入。在一些实施例中，当差值大于阈值达特定数量的实例时，执行发布。在一些实施例中，当在时间窗口内差值大于阈值达特定数量的实例时，执行发布。在实施例中，IC还可以包括阻抗学习器，该阻抗学习器被配置为从TDC接收数字输出值的流(特别是在IC的初始操作期间)，并且基于(在初始操作期间)接收的流来确定阈值。当阈值由(iii)在IC的初始操作期间在一时间段内计算并存储的阈值确定时，这可以尤其适用。在此类实施例中，阻抗学习器可选地被配置为通过使用由下列项组成的组中的至少一个分析接收的流来确定阈值：(a)统计估计器(诸如最大似然估计器)；(b)机器学习算法；以及(c)置信区间计算。在一些实施例中，至少一个环境条件包括由下列项组成的组中的至少一个：电压；以及温度。在一些实施例中，数字比较器电路(通过固件/硬件/软件)在计算机化服务器上实现，其中计算机化服务器在IC的外部。该通知可以是针对由下列项组成的组中的一个或多个：(i)IC的用户；(ii)响应于通知而引起IC的用户可以检测的警报(例如，使用为此目的而配置的警报生成电路，该警报通过以某种方式(诸如经由通信接口)与IC接合而可听、可视或可检测)；(iii)响应于通知而禁用IC的部分或全部(例如，通过为此目的而配置的IC禁用电路)；以及(iv)响应于通知而引起IC的至少一部分的通道重新映射(例如，通过道路重新映射电路和/或计算机程序，即为此目的而配置的软件)。根据实施例，提供了一种用于检测IC焊盘的断开的方法，该方法包括使用一个或多个硬件处理器以用于从TDC接收数字输出值的流。(一个或多个)硬件处理器用于将流的每个值与流中的一个或多个在前值进行比较。该方法还可以包括，当比较反映出差值大于阈值时，发布通知。到TDC的输入是(i)到IC的焊盘的输入/输出(I/O)缓冲器的一个或多个数字信号，以及(ii)来自I/O缓冲器的一个或多个数字输出。阈值通过由下列项组成的组中的一个或多个确定：(i)预定义阈值，(ii)在IC的初始操作期间从外部测试电路接收的阈值，(iii)在IC的初始操作期间在一时间段内计算并存储的阈值，(iv)随时间变化的阈值，以及(v)相对于至少一个环境条件变化的阈值。在此类方法实施例中，可以可选地提供方法步骤以包括参考IC实施例讨论的任何特征。在一些实施例中，可以考虑一种计算机可读介质，其上存储有指令，当所述指令由处理器执行时，指令用于执行本文公开的任何方法实施例。除了上述示例性方面和实施例之外，通过参考附图并通过研究以下具体实施方式，其他方面和实施例将变得明显。技术人员将理解，即使没有明确描述，也可以提供本文公开的特定特征的组合和子组合。附图说明在参考附图中示出了示例性实施例。在附图中示出的部件和特征的尺寸通常是为了表示的方便和清楚而选择的，并且不一定按比例示出。这些附图在下面列出。图1示意性地示出了用于检测IC焊盘完整性的计算机化系统；图2示出了用于检测IC焊盘完整性的方法的流程图；图3A示意性地示出了IC焊盘的焊料凸块；图3B示意性地示出了2.5DIC封装的焊料凸块；图4示出了IC焊盘的焊料凸块的电示意图；图5A示出了用于检测电连接完整性的IC焊盘的焊料凸块的电示意图；图5B示出了TDC的电示意图；图6A示出了具有电连接完整性降低的焊料凸块的检测电路的电示意图；图6B示出了针对一个字节的数据的示例性写数据路径，其中发生故障；图7示出了用于仿真电连接完整性的IC焊盘的焊料凸块的电示意图；图8A示出了用于检测IC焊盘电连接完整性的第一电时序延迟仿真的第一示波器屏幕；图8B示出了用于检测IC焊盘电连接完整性的第二电时序延迟仿真的第二示波器屏幕；图9示出了用于检测IC焊盘电连接完整性的电时序延迟仿真的曲线图；图10A示出了电连接完整性检测电路性能的第一仿真的曲线图；和图10B示出了电连接完整性检测电路性能的第二仿真的曲线图。具体实施方式本文公开了用于检测IC焊盘的间歇/瞬时断开的设备、系统和方法。通过测量IC焊盘的每个I/O缓冲器的输入到输出(I/O)延迟，可以将时序延迟转换为反映I/O焊盘连接阻抗的数字值。当I/O焊盘焊料间歇、瞬时或部分断开时，I/O焊盘连接阻抗改变，并且I/O缓冲器延迟改变。通过监视此延迟，IC上的电路或外部处理系统可以确定I/O焊盘焊料已受损。该延迟由时间数字转换器(TDC，任何类型)电路测量，该电路有2个输入：(i)I/O缓冲器输入信号和(ii)I/O缓冲器输出信号，可选地，每个输入在模拟比较器电路之后。TDC由此产生输出的流，每个输出指示在特定测量时间处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体集成电路即IC，其包括：/n时间数字转换器电路即TDC，其中到所述TDC的时间输入是(i)到所述IC的焊盘的输入/输出缓冲器即I/O缓冲器的至少一个输入，以及(ii)来自所述I/O缓冲器的至少一个输出；/n数字比较器电路，其被电配置为：/n(a)从所述TDC接收数字输出值的流，/n(b)将所述流的每个值与所述流中的至少一个在前值进行比较，以及/n(c)当所述比较反映出差值大于阈值时，发布通知，/n其中所述阈值通过由下列项组成的组中的至少一个确定：(i)预定义阈值，(ii)在所述IC的初始操作期间从外部测试电路接收的阈值，(iii)在所述IC的所述初始操作期间在一时间段内计算并存储的阈值，(iv)随时间变化的阈值，以及(v)相对于至少一个环境条件变化的阈值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171123 US 62/590,3081.一种半导体集成电路即IC，其包括：
时间数字转换器电路即TDC，其中到所述TDC的时间输入是(i)到所述IC的焊盘的输入/输出缓冲器即I/O缓冲器的至少一个输入，以及(ii)来自所述I/O缓冲器的至少一个输出；
数字比较器电路，其被电配置为：
(a)从所述TDC接收数字输出值的流，
(b)将所述流的每个值与所述流中的至少一个在前值进行比较，以及
(c)当所述比较反映出差值大于阈值时，发布通知，
其中所述阈值通过由下列项组成的组中的至少一个确定：(i)预定义阈值，(ii)在所述IC的初始操作期间从外部测试电路接收的阈值，(iii)在所述IC的所述初始操作期间在一时间段内计算并存储的阈值，(iv)随时间变化的阈值，以及(v)相对于至少一个环境条件变化的阈值。


2.根据权利要求1所述的IC，其中使用一个或多个模拟比较器电路从I/O缓冲器电压摆幅的下半部分确定到所述TDC的所述时间输入。


3.根据权利要求1或2所述的IC，其中当所述差值大于所述阈值达特定数量的实例时，执行所述发布。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的IC，其中当在时间窗口内所述差值大于所述阈值达特定数量的实例时，执行所述发布。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的IC，其中所述阈值由(iii)在所述IC的所述初始操作期间在一时间段内计算并存储的阈值确定，所述IC还包括阻抗学习器，所述阻抗学习器被配置为在所述IC的所述初始操作期间从所述TDC接收数字输出值的流，并且基于在所述初始操作期间接收的所述流来确定所述阈值。


6.根据权利要求6所述的IC，其中所述阻抗学习器被配置为通过使用由下列项组成的组中的至少一个分析接收的流来确定所述阈值：(a)统计估计器；(b)机器学习算法；以及(c)置信区间计算。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的IC，其中所述数字比较器电路在计算机化服务器上实现，其中所述计算机化服务器在所述IC外部。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的IC，其中所述至少一个环境条件包括由下列项组成的组中的至少一个：电压；以及温度。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的IC，其中所述数字比较器电路被配置为：当所述比较反映出差值大于阈值时，向由下列项组成的组中的一个或多个发布所述通知：
(i)所述IC的用户；
(ii)警报生成电路，其被配置为响应于所述通知而引起所述IC的所述用户能够检测的通知或警报；
(iii)IC禁用电路，其被配置为响应于所述通知而禁用所述IC的一部分或全部；以及
(iv)通道重新映射电路，其被配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·法尼，S·科恩，E·兰德曼，Y·大卫，I·温特罗布，
申请(专利权)人：普罗泰克斯公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL