一種串并結(jié)合的多Site熔絲編程算法

張亞軍，陶雪峰

（中國電子科技集團公司第58研究所，江蘇 無錫 214035）

1 引言

隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，為了獲取更高的參數(shù)精度，熔絲修調(diào)越來越廣泛地應(yīng)用于集成電路測試工序，由最初的一顆管芯上只有一、兩段熔絲，發(fā)展到現(xiàn)在一顆管芯上有近二十幾段熔絲，將來還有著增加的趨勢。對多數(shù)測試代工企業(yè)而言，目前主流的熔絲編程方案采用被熔絲段瞬間承載大功率以達到預(yù)期，一些經(jīng)濟實力雄厚的代工企業(yè)開始引進激光熔絲修調(diào)技術(shù)（主要配合設(shè)計公司進行芯片縮減尺寸，獲取更多的利潤）。

熔絲組成成分主要分為鋁條和多晶硅兩種，其組合方式有具有公共地、熔絲彼此首尾相連或兩種方式都存在。

本文討論的重點在于熔絲編程算法，闡述了傳統(tǒng)型、改進型和串并結(jié)合的熔絲編程算法對于程序可讀性、可維護性、測試時間等的影響。為方便敘述，設(shè)定熔絲組合方式為具有公共地，修調(diào)參數(shù)為參考電壓（共有四段熔絲），采用4 Site并行測試，配套國產(chǎn)3196D專業(yè)模擬測試機，軟件開發(fā)環(huán)境：Visual C++ 6.0。

2 案例分析

圖1為4 Site并行測試熔絲段的硬件連接示意圖。

圖1中：Kx_Sx表示繼電器控制位，TPx表示熔絲電源，F(xiàn)usex表示熔絲段。

表1為參考電壓需要修調(diào)的真值表。

表1 參考電壓熔絲真值表（中心值1.05V）

2.1 傳統(tǒng)型4 Site熔絲編程算法

采用經(jīng)典的IF架構(gòu)，以下為Site1熔絲編程代碼：

接著編寫Site2熔絲編程代碼，代碼長度和架構(gòu)和Site1一致（重點進行繼電器控制位的更新），同樣的辦法完成Site3和Site4熔絲編程代碼。從這個程序來看，缺點非常明顯：（1）整個熔絲編程的代碼很長，可讀性不強，給人的感覺非常拖沓；（2）如果測試過程中某個繼電器控制位異常，需要更換，代碼變更點非常多，很容易因為程序員的疏忽造成遺漏引發(fā)質(zhì)量事故，對于熔絲只有兩、三段的產(chǎn)品而言，此算法尚可忍受，大于等于4段之后，無論代碼撰寫和后期生產(chǎn)維護都比較吃力，鑒于此，一種改進的算法被提出。

2.2 改進型4 Site熔絲編程算法

依然采用經(jīng)典的IF架構(gòu)，依然以Site1作為編程示例：

然后進行Site2熔絲編程代碼撰寫，代碼長度和架構(gòu)和Site1熔絲編程一致（重點進行繼電器控制位的更新），同理完成Site3和Site4熔絲編程代碼撰寫，從這個程序看，使用Fuse_x_Site_x狀態(tài)標志位表示相關(guān)的繼電器的開、關(guān)狀態(tài)（0：表示常開，1：表示長閉），最后再將實際的繼電器操作集中判斷，從而避免在每個IF語句流程中重復(fù)進行相關(guān)繼電器操作流程的撰寫，從而大幅縮減代碼長度，可讀性增強，特別是某個繼電器控制位發(fā)生異常，需要更新控制位，程序僅有一個修改點，閉環(huán)了因程序員的疏忽可能造成的質(zhì)量異常。

改進型熔絲編程算法相比傳統(tǒng)的熔絲編程算法更加精簡，可維護性大大增強，但在熔絲編程時間消耗上卻是一致的，因為它們的熔絲編程過程都是是串行實現(xiàn)的。一般而言，一段熔絲編程需要花費的時間在10 ms左右，那么本案例最大可能熔絲花費的時間為10×4段×4 Site=160 ms，隨著Site數(shù)目的增加，熔絲編程時間相比單Site熔絲編程時間是成倍的增加。這給競爭日益激烈的測試工序帶來了不小的成本負擔(dān)，那如何縮減熔絲編程時間，串行熔絲編程算法需要新的算法支持，串、并結(jié)合是一種很好的嘗試。

2.3 串、并結(jié)合的4 Site熔絲編程算法

借用改進型4 Site熔絲編程算法，可以很方便地得到Site1四段熔絲標志位：Fuse1_Site1、Fuse2_Site1、Fuse3_Site1和Fuse4_Site1所處的狀態(tài)，同樣的方法得到另外三個Site對應(yīng)熔絲標志位：Fuse1_Site2～Fuse4_Site2、Fuse1_Site3～Fuse4_Site3、Fuse1_Site4～Fuse4_Site4所處狀態(tài)。完成上述工作后，建立一張說明表格（如表2）。

表2中設(shè)置4個Site的第一段熔絲分別使用Fuse1_Site4、Fuse1_Site3、Fuse1_Site2、Fuse1_Site1對應(yīng)四個繼電器控制位，變量初始值為0，經(jīng)過加權(quán)算法處理后得到相應(yīng)的加權(quán)和，根據(jù)表2，設(shè)置一個如下的二維數(shù)組：

其中：Fuse1_Site1對應(yīng)K1_S1, Fuse1_Site2對應(yīng)K1_S2, Fuse1_Site3對應(yīng)K1_S3, Fuse1_Site4對應(yīng)K1_S4。需要提醒的是，JC3196D的繼電器控制指令格式為：SET_RELAY（“x,y,…”）（x和y為整型數(shù)），所以程序中還要做實際繼電器控制位的替換工作，采用如下的方案：

表2 4 Site同一位置熔絲段（Fuse1）狀態(tài)位加權(quán)計算表

再根據(jù)實際得到加權(quán)值采用查表技術(shù)和這個二維數(shù)組進行一一對應(yīng)，程序中直接調(diào)用SET_RELAY（str[i]），從而實現(xiàn)了4個Site的第一段熔絲的并行熔絲編程。

同樣的處理過程使用于在4個Site的第二、第三、第四段熔絲的處理過程。

至此，本算法實現(xiàn)了一種串、并結(jié)合的熔絲編程算法，代碼量和可維護性與改進型的算法旗鼓相當(dāng)，但是在程序的執(zhí)行時間卻有了很大的提升。根據(jù)上文所述：一段熔絲編程需要花費的時間在10 ms，本算法所花費的時間最大值為10×4=40 ms，而且隨著測試Site數(shù)目的增加，這個值將是一個常量，4 Site所有熔絲編程所耗費的時間幾乎等同于單Site熔絲串行編程的時間。

對于改進型和串并結(jié)合的4 Site熔絲編程算法，可以將一些固定格式的代碼整合成子程序，進一步精簡程序，更加便于后期的生產(chǎn)維護，這也是一名合格的程序編制人員應(yīng)該考慮的。同時，在測試代工業(yè)競爭日益激烈的當(dāng)下，測試時間的縮減顯得更為重要，從某種意義上說，實現(xiàn)同一測試結(jié)果，1000行的代碼相比100行的代碼可以縮減100 ms的時間的話，那絕大多數(shù)企業(yè)會選擇前者。所以高效的執(zhí)行配合簡潔的代碼是每個程序編制人員的追求。

3 總結(jié)

熔絲修調(diào)在集成電路測試工序日益普遍，需要修調(diào)的參數(shù)也由最初的電壓基準演變?yōu)殡娏骰鶞?、頻率基準、抖動等，修調(diào)項目的增多，需要編程的熔絲也隨之增多，熔絲編程耗費的時間在整個芯片測試時間中占比逐步增長，特別是多Site測試方案，采用傳統(tǒng)的串行熔絲編程算法，Site數(shù)目越多，熔絲編程時間是成比例的增長。為了應(yīng)對日益激烈的企業(yè)競爭，降本增效，本文提出了一種串、并結(jié)合的熔絲編程算法，改變了Site數(shù)目增加熔絲編程時間就會增加的傳統(tǒng)理念，將多Site熔絲編程時間控制在和單Site熔絲串行編程時間耗費保持一致。

不過采用這種算法，被測試產(chǎn)品在DUT上的硬件成本會稍有增加，但相對于可持續(xù)獲取的利潤可以忽略。同時程序開發(fā)人員需要對Visual C++ 6.0的字符串處理函數(shù)有一定的了解，才能進行熟練的數(shù)據(jù)處理。

計算方法是一門很實用的科學(xué)，希望本文的算法起到拋磚引玉的作用，達到完善、提高、再完善、再提高的目的。

整體而言，采用串、并結(jié)合的熔絲編程算法，可以大幅縮減熔絲編程的時間，非常值得推廣。

[1] 李建良，蔣勇. 計算方法及計算實習(xí)[M]. 南京：南京理工大學(xué)出版社，1998.