一种高灵活度的熔丝修调电路及其使用方法与流程

文档序号:11251137阅读:1708来源:国知局

【技术领域】

本发明涉及半导体集成电路技术领域,尤其涉及基于电流熔断的熔丝修调电路。



背景技术:

随着高速、低功耗信号处理技术的发展,对半导体集成电路的精度要求越来越严格,但半导体芯片在生产制造过程中存在种种非理想因素,使得半导体芯片的许多性能参数,尤其是精度参数很难满足高速高精度信号处理的要求。因此,对流片后的芯片进行修调处理,使其精度提高、参数分布更为集中,成了一种既有效又经济的性能优化手段。

修调单元可以是多次可编程器件如eeprom、也可以是一次性编程器件如金属或多晶熔丝;前者可以无限次地改写,应用灵活,但对流片工艺要求高,占用芯片面积大,成本也较高;后者只能编程一次,只能将状态从导通变为断开,灵活性差,但成本低,因此,在半导体集成电路上得到了广泛的应用。

中国专利申请cn201610505352.1公开了一种超低功耗数模混合集成熔丝修调电路及熔丝修调方法,其第一反相器(inv1)的输入端接第二mos管(m2)的栅极,第一反相器(inv1)的输出端接第二反相器(inv2)的输入端和第三mos管(m3)的栅极;第二反相器(inv2)的输入端还与第三mos管(m3)的栅极连接,输出端接第一mos管(m1)的栅极;第一mos管(m1)的源极接电源电压(vdd),漏极分别接第二mos管(m2)的漏极、第三mos管(m3)的漏极以及熔丝(fuse)的第一端;第二mos管(m2)源极接第三反相器(inv3)的输入端和第四反相器(inv4)的输出端以及第三mos管(m3)的源极;第三mos管(m3)源极接第三反相器(inv3)的输入端和第四反相器(inv4)的输出端以及第二mos管(m2)的源极;第三反相器(inv3)的输入端接第二mos管(m2)和第三mos管(m3)的源极以及第四反相器(inv4)的输出端,输出端接第四mos管(m4)的栅极和第四反相器(inv4)的输入端;第四反相器(inv4)的输入端接第四mos管(m4)的栅极和第三反相器(inv3)的输出端,输出端接第二mos管(m2)和第三mos管(m3)的源极以及第三反相器(inv3)的输入端;第四mos管(m4)的栅极接第三反相器(inv3)的输出端和第四反相器(inv4)的输入端,源极接电阻(r)的一端,漏极接电阻(r)的另一端;熔丝(fuse)的第二端接公共地(gnd)。该技术方案利用四个反相器、四个mos管和熔丝组成修调电路实现熔丝修调功能。然而,该发明只涉及了熔丝状态检测和输出驱动,未涉及且无法实现熔丝烧录。

中国发明专利申请cn201310567758.9也公开了一种熔丝修调电路,其包括开关控制模块、修调值载入模块、熔丝熔断控制模块以及修调模块,所述修调模块包括pmos管、第一电阻、熔丝、nmos管、第二电阻以及d触发器,其中:所述pmos管的源极与稳压电源连接,所述pmos管的栅极与所述开关控制模块连接,所述pmos管的漏极与所述第一电阻的一端连接,所述第一电阻的另一端与所述熔丝的一端连接,所述熔丝的另一端与所述nmos管的源极连接,所述nmos管的栅极与所述熔丝熔断控制模块连接,所述nmos管的漏极接地,所述第二电阻的一端与所述nmos管的源极连接,所述第二电阻的另一端接地,所述d触发器的cp端口与所述修调值载入模块连接,d端口与所述nmos管的源极连接;在所述开关控制模块输出第一控制信号控制所述pmos管的源极与漏极连接时:所述熔丝熔断控制模块输出第二控制信号控制所述pmos管的源极与漏极连接。然而,该发明在对熔丝进行熔断时,熔断电流要通过一个pmos开关管、一个nmos开关管外加一个电阻,熔丝熔断所需电流一般超过100ma,因此上述两个mos管尺寸要求较大,占用面积较多。另外,该发明熔丝只能烧录一次,没有反悔的机会,因而存在灵活性不足的缺陷。

可以看出,现有技术最大的缺陷是电流熔断熔丝修调电路只能编程一次,均存在容错率低、灵活性差的缺陷。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术缺陷,提供一种高灵活度的、能够多次编程的熔丝修调电路,使熔丝修调电路更精确、更易用。

为了实现上述目的,本发明提供一种高灵活度的熔丝修调电路,所述熔丝修调电路包括修调控制电路、熔丝控制电路、电流熔断熔丝和输出驱动器,所述熔丝修调电路还包括sram静态存储单元;

所述修调控制电路由与非门和反相器构成,所述修调控制电路具有两个输出端;

所述熔丝控制电路由熔断电流控制管m1和恒流源i1构成,m1的源极与芯片电源连接,其漏极接电流熔断熔丝,其衬底与其源极短接,其栅极与所述修调控制电路的一个输出端连接;所述恒流源i1连接所述芯片电源与所述电流熔断熔丝;

所述修调控制电路的另一个输出端与sram静态存储单元连接;

所述输出驱动器由多路选择器构成,所述多路选择器具有至少两个输入端,分别连接sram静态存储单元的输出端和所述电流熔断熔丝。

在本发明中,所述熔断电流控制管用于产生熔断所需大电流,例如采用pmos晶体管;所述恒流源用于稳定熔丝输出状态,优选地,所述恒流源i1电流大小为2-3μa。当修调控制电路使熔断电流控制管m1的栅极接低电位时,有300-500ma的大电流流过熔丝,使电流熔断熔丝熔断。

当电流熔断熔丝未熔断时,由于恒流源i1所流过的电流很小,且熔丝电阻也很小,所以恒流源i1与所述电流熔断熔丝之间的连接点为低电平,此时所述输出驱动器输出低电平信号;当电流熔断熔丝被熔断时,所述输出驱动器输出高电平信号。

通过所述输出驱动器选择修调电路的输出,所述输出是熔丝状态值或sram静态存储单元的存储的值;在模拟修调阶段,选择sram静态存储单元的存储的值作为所述输出驱动器的输出,在其它工作阶段选择电流熔断熔丝的状态信号作为输出。

在本发明中,所述的sram静态存储单元用于模拟修调阶段代替电流熔断熔丝。在模拟修调过程中,熔丝控制电路处于休眠状态,不改变熔丝状态而是改变sram的状态,让sram来代替熔丝动作,获得不同的修调输出信号。通过改写sram保存的数据实现不同的修调输出信号。由于sram可无限次改写,因此,修调输出信号既可以从高变为低,也可以从低变为高,灵活性大大高于熔丝。在熔丝编程阶段,熔丝控制电路引导大电流流过熔丝,使熔丝烧断,永久保存修调结果。

与现有技术相比,本发明熔丝修调电路通过设置sram静态存储单元,实现在模拟修调阶段以sram输出代替熔丝动作,使修调电路输出信号既能从高变为低,也能从低变为高,从而实现多次编程,提供反悔补救的机会,因此灵活性大大提高,而且有助于找到最佳修调位组合,提高了修调精度。

【附图说明】

图1为本发明的电路原理图;

其中,1、电流熔断熔丝;2、熔丝控制电路;3、sram静态存储器;4、输出驱动器;5、修调控制电路。

【具体实施方式】

以下实施例用于非限制性地解释本发明的技术方案。

实施例1

如图1所示的熔丝修调电路,包括修调控制电路5、熔丝控制电路2、电流熔断熔丝1、sram静态存储器3和输出驱动器4。

修调控制电路5由与非门和反相器构成,用于控制修调步骤与时序,其具有两个输出端。

熔丝控制电路2由熔断电流控制管m1(采用pmos管)和偏置恒流源i1构成,m1的源极与芯片电源连接,其漏极接电流熔断熔丝,其衬底与其源极短接,其栅极与修调控制电路5的一个输出端连接;所述恒流源i1连接芯片电源与电流熔断熔丝1。

修调控制电路5的另一个输出端与sram静态存储单元3连接。

输出驱动器4由2-1多路选择器构成,其具有两个输入端和一个输出端,两个输入端分别连接sram静态存储单元3的输出端和电流熔断熔丝1。

通过上述结构,当电流熔断熔丝未熔断时,恒流源i1与所述电流熔断熔丝之间的连接点为低电平,因此输出驱动器5输出低电平信号;当电流熔断熔丝被熔断时,恒流源i1与所述电流熔断熔丝之间的连接点为高电平,所述输出驱动器5输出高电平信号。

通过本发明的熔丝修调电路进行修调时分为两个阶段:模拟修调阶段和熔丝编程阶段。在模拟修调阶段,熔丝保持原有状态,sram模拟熔丝动作;在熔丝编程阶段,如果芯片修调需要,则在m1栅极输入低电平,用大电流将熔丝熔断。

具体地,在模拟修调阶段,en和control均输入高电平信号,此时熔丝控制电路2处于关断状态,只有2-3μa的上拉偏置电流流过熔丝1;此时,sram静态存储器3的使能信号有效,可通过输入信号d设置sram单元3储存的值;同时,输出驱动器4选择sram静态存储器3保存的状态值作为输出驱动器4的输出信号。

通常,由于芯片中需要多个修调位,多个修调位的状态组合对应着一定的修调量,由于流片工艺的误差,每个芯片要求的修调量不一样,传统熔丝修调电路受限于熔丝一次性编程特性,只能单向调整修调量,没有反悔机会;而在本发明中,模拟修调阶段用sram代替熔丝动作,修调量可以任意改变,直至找到最佳修调量,然后进入修调操作的第二阶段:熔丝编程阶段。

在熔丝编程阶段,输入信号en为低电平,每一个修调单元的control信号根据第一阶段得到的修调量来确定是高电平还是低电平,如果是高电平,则有大电流流过熔丝1,并将其熔断,如果是低电平,则熔丝1保持导通的原始状态。

在芯片正常工作状态下,输入信号en、control均为低电平,输出驱动器4输出熔丝状态信号,如果熔丝被熔断,则输出高电平,否则输出低电平。

由此可见,本发明的熔丝修调电路通过结构改进,特别是sram静态存储单元的设置,实现在模拟修调阶段以sram输出代替熔丝动作,使修调电路输出信号既能从高变为低,也能从低变为高,从而实现多次编程,提供反悔补救的机会,因此可以进行“模拟修调—>性能测试—>模拟修调”这样的循环迭代,其灵活性大大提高,有助于找到多种应用条件下综合性能最优的修调位组合,提高修调精度。

结合编码/译码电路、专用/复用修调引脚或中测修调pad等必要的外围器件,本发明所述修调电路及方法,既可以用于封装前的中测阶段,也可用于封装后的成测阶段。

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