三维集成电路中硅通孔缺陷建模及自测试/修复方法研究

硅通孔(Through Silicon Via, TSV)是3维集成电路(3D IC)进行垂直互连的关键技术,而绝缘层短路缺陷和凸点开路缺陷是TSV两种常见的失效形式。该文针对以上两种典型缺陷建立了TSV缺陷模型,研究了侧壁电阻及凸点电阻与TSV尺寸之间的关系,并提出了一种基于TSV缺陷电阻端电压的检测方法。同时,设计了一种可同时检测以上两种缺陷的自测试电路验证所提方法,该自测试电路还可以级联起来完成片内修复功能。通过分析面积开销可得,自测试/修复电路在3D IC中所占比例随CMOS/TSV工艺尺寸减小而减小,随TSV阵列规模增大而减小。     

基于扫描链的FPGA可编程逻辑模块测试

随着FPGA规模的不断增大和结构的日益复杂,FPGA的测试也变得越来越困难.由此提出了一种可配置的FPGA芯核扫描链设计,并讨论了基于扫描链的可编程逻辑模块（Configuration Logic Blocks CLB）测试.提出的扫描设计可以通过配置调整扫描链的构成,从而能够处理多个寄存器故障,且在有寄存器故障发生时,重新配置后能继续用于芯片的测试.基于扫描链的CLB测试,以扫描链中的寄存器作为CLB测试的可控制点和可观测点,降低了对连线资源的需求,可以对所有的CLB并行测试,在故障测试的过程中实现故障CLB的定位,与其它方法相比,所需配置次数减少50%以上.     

具有动态模式控制和斜波补偿的宽负载、多模式同步降压DC-DC转换器

A synchronous buck DC-DC converter with an adaptive multi-mode controller is proposed.In order to achieve high efficiency over its entire load range,pulse-width modulation(PWM),pulse-skip modulation(PSM) and pulse-frequency modulation(PFM) modes were integrated in the proposed DC-DC converter.With a highly accurate current sensor and a dynamic mode controller on chip,the converter can dynamically change among PWM, PSM and PFM control according to the load requirements.In addition,to avoid power device damage caused by inrush current at the start up state,a soft-start circuit is presented to suppress the inrush current.Furthermore,an adaptive slope compensation(SC) technique is proposed to stabilize the current programmed PWM controller for duty cycle passes over 50%,and improve the degraded load capability due to traditional slope compensation.The buck converter chip was simulated and manufactured under a 0.35μm standard CMOS process.Experimental results show that the chip can achieve 79%to 91%efficiency over the load range of 0.1 to 1000 mA.     

基于新型时间放大器流水线时间数字转换器

针对传统时间数字转换器(TDC)中普遍存在的转换速度与转换精确度相互制约问题,提出一种适用于流水线型TDC结构的新型边沿对准时间放大器。这种时间放大器采用三级门控延时链与边沿合成器的级联结构,可实现增益为4的整数倍时间放大。在0.35 μm标准CMOS工艺下完成整体流水线型TDC的设计,仿真结果显示,输入动态范围为6.11 ns,时间分辨力为13.1 ps,转换速率为50 MSamples/s。相比于传统基于脉冲序列时间放大器的TDC,转换速率提高19.5%,精确度提高33.7%。     

嵌入式可编程存储器设计中的“选择性寄存”方法

该文提出一种“选择性寄存”的方法用于解决同步双端口存储器IP同时对同一地址进行读写操作时造成的读出数据丢失的问题。利用该方法,通过使用同步双端口存储器IP和标准单元来设计嵌入式可编程存储器,可减小设计的复杂度、增强设计的可移植性,从而大大缩短嵌入式可编程存储器的开发周期。该文设计的嵌入式可编程存储器采用SMIC 0.18 μm 1P6M CMOS工艺流片。测试结果表明,与相近工艺尺寸、相同存储容量的全定制嵌入式可编程存储器相比,它们在功能上兼容,在性能上相当。     

考虑多输入跳变的STA伪关键路径识别算法

通过在当前静态时序分析(STA)中引入多输入跳变(MIT)参数库和布尔可满足方法,提出了一种考虑多输入跳变的静态时序分析伪关键路径识别算法。实验结果表明,与传统的静态时序分析算法相比,该算法能识别50%的伪关键路径,并且真实关键路径延时平均减少14.67%,提高了真实关键路径延时边界预估的精确性。     

一种测量差分片上螺旋电感类器件的简便方法

This paper proposes a simple method of measuring differentially-excited on-wafer RF CMOS spiral inductor-like components.This method requires only two common ‘G-S-G＇ probes and an ordinary two-port VNA.Using a network instead of a detailed equivalent circuit, this method completes the de-embedding with only one ‘Through＇ dummy, and thus the measurements are greatly simplified.By designing the ports ‘Open＇ or ‘Shortcircuited＇ deliberately, a multi-port transformer can be transformed into three two-port networks with different terminators.Then, couplings between the two coils can be solved, and the differentially-excited scattering parameters（S-parameters） can be constructed.Also, a group of differential inductors and transformers were designed and measured, and then comparisons between simulated and measured electromagnetic results are performed to verify this method.     

偶数级差分环形振荡器的稳定平衡态分析

与具有奇数增益级的差分环形振荡器不同,偶数级振荡器除了具有能够起振的非稳定平衡态,还有可能在起振前处于一种稳定平衡状态从而使电路锁定不能起振。该文主要分析了这种稳定平衡状态存在的原理,同时为了避免振荡器设计中的这种风险,提出了一种振荡器起振电路,使得电路在起振前处于接近非稳定平衡态的状态,从而能够快速起振。在0.13 m 1P8M 标准CMOS工艺下流片实现的4级差分环形压控振荡器(VCO)及其改进版本很好地验证了该文提出的理论和解决方法。经测试发现,第1款不带起振电路的4级VCO芯片锁定于稳定平衡态,不能起振;两种改进版本3级VCO和带起振电路的4级VCO都能够正常输出振荡信号。     

采用电阻补偿的高PSRR基准电压源设计

与传统的带隙基准电路完全使用p-n结达到高次温度补偿不同,提出利用标准CMOS工艺下不同电阻的不同温度系数,实现温度的高次补偿,大大减小了电路的复杂性和功耗.同时,通过增加电源电压耦合电路,提高电源抑制比,并在输出级利用低压差电压DC转换电路,实现电压转换,提供可调的多种参考电压.该电路采用Chartered 0.35 μm CMOS 工艺实现,采用3.3 V电源电压,在-40～100 ℃范围内,达到低于6 ppm/℃的温度系数,在1 kHz和27 ℃下,电源抑制比达到82 dB.     

FPGA开关矩阵中基于通道结构的漏电流优化方法

从通道互连结构角度考虑,该文提出一种降低FPGA中开关矩阵漏电流的方法。根据漏电流与电路输入、输出状态有关的结论,利用连线开关盒(SWB)对信号的传输特性,将FPGA中开关矩阵的漏电优化等效在小规模的矩阵单元中实现。因为能够在有限的输出状态组合中搜寻最小漏电状态,相比仅通过电平恢复器确定SWB输出状态的方法,该算法能有效地降低漏电流,并且兼容电路级的漏电流优化方法。