集成电路芯片瞬态电流测量方法及其系统技术方案

集成电路芯片瞬态电流测量方法及其系统属于集成电路测试领域，其特征在于，它含有：根据激励约束产生激励图形；激励图形分组及建立分组索引；瞬态电流波形的提取；对采集到的瞬态电流进行数据处理并形成数据文件；对数据文件按需进行实验分析等步骤。本发明专利技术基于普通集成电路测试设备和高速混合信号数字采样示波器等普通设备，扩展了普通集成电路测试设备的功能，同时，建立了一套从激励图形生成到测量、处理数据的完整流程，提高了工作效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于集成电路测试领域。
技术介绍
随着集成电路复杂性的提高和相关领域的应用需求，集成电路芯片实时功耗测量在芯片设计和制造过程中的重要性正在逐步提升，仅仅进行平均功耗、静态功耗的测量已经不能完全满足新的需要。集成电路芯片工作的实时功率信息为芯片低功耗设计、密码集成电路芯片安全度评估、失效分析提供了有价值的参考依据。高速高精度的功耗采集数据可以准确地反应集成电路芯片工作的实时功率消耗情况，为有效地降低芯片功耗，检测芯片保密程度提供直接的分析凭据。目前的集成电路测试系统一般都不具备瞬时电流的测试功能。少数具有瞬时电流测量能力的测试设备则价格昂贵。一般的芯片电流测量的激励产生、数据采集与数据处理是分开的独立步骤，软硬件间和不同工具软件间的数据交换需要较多的人工工作。缺少一个集成的系统来提高效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种集成电路芯片顺势电流测量方法及其系统。√本专利技术所述的测量方法的特征在于它依次含有以下步骤第1步计算机根据用户提供的特定约束即激励约束产生相应的激励图形，所述激励图形是指集成电路工作时在各个时钟周期的激励向量组成的一个序列，所述激励向量是指集成电路所有输入引脚的用二进制表示的值组成的一组数，所述的特定约束是指用户输入的二进制表示的激励图形中特定激励向量特定位的取值；第2步计算机为每个激励图形分配一个唯一的索引作为标识，同时根据上述约束把满足其一约束的所有图形分配到一组中，并为各组分配相应的分组索引；第3步瞬态电流波形的采集，它包含以下步骤第3.1步计算机把激励图形以文本形式输入到集成电路自动测试设备中；第3.2步上述集成电路自动测试设备根据输入的激励图形文件以循环工作的模式反复产生相应的激励信号来驱动被测集成电路芯片工作，但一个循环周期的长度要小于下述示波器的最大采集时间长度； 第3.3步被设置为“实时采集模式”的示波器采集串接在被测集成电路芯片的内核电源端与上述集成电路自动测试设备提供的芯片电源之间的电阻上的电压，再除以该电阻阻值以得到被测集成电路芯片瞬态电流波形，同时不仅要选择合适的波形予以保存，还要保存相应的触发信号的波形，所述的触发信号是被测试集成电路芯片的合适的输入信号或者是上述芯片自身产生的合适的输出信号；第4步计算机对从上述示波器中采集到的瞬态电流波形和触发信号波形进行数据处理，它含有以下步骤第4.1步瞬态电流波形的提取第4.1.1步计算机根据激励图形和触发信号波形产生一个波形信息文件即INF文件，它包括一系列激励图形索引，和各图形对应的触发信号变化的时刻与需要分析的上述波形的时间长度；第4.1.2步计算机把产生的上述INF文件输入到一个命名为功耗波形分析器的软件工具包的数据预处理模块；第4.1.2步所述数据预处理模块按照上述波形信息文件把需要分析的波形截取为若干独立的波形，并用根据激励图形索引扩展的索引对波形命名形成波形文件，然后再把对应同一激励图形索引的波形文件合并成一组；第4.2步所述数据预处理模块计算各个激励图形对应的波形分组的平均波形，以此作为每个激励图形对应的瞬态电流曲线，并以激励图形索引命名；第4.2步根据步骤2中产生的激励图形分组文件建立相应的波形分组文件，分组后的波形以CSV格式输出，称为数据文件用DTF表示；第5步根据需要对上述数据文件作实验分析。根据权利要求1所述的集成电路芯片瞬态电流测量方法其特征在于第2步中所述的激励波形的分组文件是由用户直接输入的。根据权利要求1所述的集成电路芯片瞬态电流测量方法，其特征在于所述数据预处理模块的输入为功率数据文件，它记录两个时刻的功率值；波形信息文件，它记录功率变化情况的时间范围及其特征说明字段以及对应波形文件采样时刻的间隔，所述的特征说明字段为对应激励图形的索引字段；分组文件它给出了各个功率波形的分组，描述了每个索引值对应的分组索引；所述数据预处理模块的输出是上述数据文件，它给出了一个分组中已按时序对齐的所有波形的数据。√本专利技术所述的测量系统的特征在于它含有计算机，它的输入端接收激励约束，产生激励图形；集成电路自动测试设备，它的输入端与上述计算机的激励图形文本输出端相连；它的输出端与被测试的集成电路的输入端相连；被设置为“实时采集模式”的示波器，它的输入端与串接在被测试集成电路芯片的内核电源端与上述集成电路自动测试设备的芯片电源输出端之间的电阻两端并联，所述示波器的瞬态电流波形和触发信号波形的输出端与上述计算机相应输入端相连；所述示波器的另一个输入端与被测试集成电路芯片的触发信号波形输出端相连。实验证明，本专利技术具有以下优点1.基于普通集成电路测试设备和高速混合信号数字采样示波器等普通设备扩展了普通集成电路测试设备的功能；2.建立了一套从激励图形生成到测量数据处理的完整流程，并集成于一个软件工具包，减少了操作人员的工作量；本系统适用于具有明显工作状态标志信号或启动信号，以数据处理为主——特别是密码芯片这样的数据流处理电路的芯片瞬态电流测量，本系统是为了进行密码集成电路芯片的功耗分析攻击所设计的，对于一般用途的功率采集也有一定通用性。附图说明图1瞬态功耗测量与分析流程2测量电路原理3模版文件格式示例图4分组文件(DVF)示例图5数据预处理流程6功耗差分统计流程图7示波器采样结果图8加法器工作电流曲线测量结果(图中采样纵坐标为电压值，电流值需除以采样电阻阻值20ohms)图9集成电路瞬态电流测量系统原理框图具体实施方式图1是整个测量分析方法的流程图。整个流程可的步骤如下1.产生激励图形。同时生成激励向量索引文件； 2.测试设备调试；3.信号测量并采集数据；4.数据处理a)波形提取，建立波形数据文件；b)计算各激励向量对应的电流波形；c)数据分组。5.实验数据分析我们将上述测量-分析方法的数据产生、处理部分功能集成于一个工具包软件，命名为“PTA(Power Traces Analyzer)”。下面分别介绍个步骤地实现方法一.激励图形生成与激励向量索引先说明两个概念激励向量集成电路所有输入引脚的值(0或1)组成的一组数称作一个激励向量。激励图形集成电路工作时在各个时钟周期(称作一拍)的激励向量组成一个序列称作激励图形。激励图形可以一文本文件的形式提供给集成电路测试设备。集成电路测试设备会根据激励图形文件产生相应的激励信号来驱动芯片工作。用户往往是为了达到某种特定的试验目的进行测量，因此需要芯片在某些特定的工作条件下执行一系列特定的任务。所以，激励图形的产生要具有针对性。本方法的第一步就是根据用户提供的特定约束产生相应的激励图形。为了保证良好的统计特性，PTA具有产生某种约束的若干组随机激励图形的功能。具体的约束形式因测量目的而异，在我们的应用系统中，约束的是输入数据的某些特定位的取值。PTA在产生激励图形的同时为每个激励图形分配了一个唯一的索引作为标识。同时根据约束再将生成的激励图形重新分组，即满足某一约束的所有激励图形归为一组，并为各组分配相应的分组索引。并输出相应的分组文件。之所以进行重新分组，是因为有时用户提出的几种激励要求之间不是互斥的，可能存在同时满足多种约束的激励图形，为了达到充分利用测量结果的目的，所以要将满足某个约束的所有激励图形都纳入统计范围，因此要在产生了激励图形后进行重本文档来自技高网...

【技术保护点】
集成电路芯片瞬态电流测量方法，其特征在于，它依次含有以下步骤：第１步：计算机根据用户提供的特定约束即激励约束产生相应的激励图形，所述激励图形是指集成电路工作时在各个时钟周期的激励向量组成的一个序列，所述激励向量是指集成电路所 有输入引脚的用二进制表示的值组成的一组数，所述的特定约束是指用户输入的二进制表示的激励图形中特定激励向量特定位的取值；第２步：计算机为每个激励图形分配一个唯一的索引作为标识，同时根据上述约束把满足其一约束的所有图形分配到一组 中，并为各组分配相应的分组索引；第３步：瞬态电流波形的采集，它包含以下步骤：第３．１步：计算机把激励图形以文本形式输入到集成电路自动测试设备中；第３．２步：上述集成电路自动测试设备根据输入的激励图形文件以循环 工作的模式反复产生相应的激励信号来驱动被测集成电路芯片工作，但一个循环周期的长度要小于下述示波器的最大采集时间长度；第３．３步：被设置为“实时采集模式”的示波器采集串接在被测集成电路芯片的内核电源端与上述集成电路自动测试设备提供的芯 片电源之间的电阻上的电压，再除以该电阻阻值以得到被测集成电路芯片瞬态电流波形，同时不仅要选择合适的波形予以保存，还要保存相应的触发信号的波形，所述的触发信号是被测试集成电路芯片的合适的输入信号或者是上述芯片自身产生的合适的输出信号； 第４步：计算机对从上述示波器中采集到的瞬态电流波形和触发信号波形进行数据处理，它含有以下步骤：第４．１步：瞬态电流波形的提取第４．１．１步：计算机根据激励图形和触发信号波形产生一个波形信息文件即ＩＮＦ文件，它 包括一系列激励图形索引，和各图形对应的触发信号变化的时刻与需要分析的上述波形的时间长度；第４．１．２步：计算机把产生的上述ＩＮＦ文件输入到一个命名为功耗波形分析器的软件工具包的数据预处理模块；第４．１．２步： 所述数据预处理模块按照上述波形信息文件把需要分析的波形截取为若干独立的波形，并用根据激励图形索引扩展的索引对波形命名形成波形文件，然后再把对应同一激励图形索引的波形文件合并成一组；第４．２步：所述数据预处理模块计算各个激励图 形对应的波形分组的平均波形，以此作为每个激励图形对应的瞬态电流曲线，并以激励图形索引命名；第４．２步：根据步骤２中产生的激励图...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙义和，李翔宇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]