一种芯片出厂校准内部电压源的方法及装置与流程

本发明涉及半导体设计领域，尤其涉及一种使用acmp(analogcomparator，模拟比较器)模块使asic(applicationspecificintegratedcircuit，专用集成电路)芯片内部电压源在机台校准测试加速的方法，具体为一种芯片出厂校准内部电压源的方法及装置。

背景技术：

1、目前普遍的soc(systemonchip，片上系统)芯片都包含数字和模拟部分，比较典型的模拟电路有bg(bandgapvoltagereference，带隙基准)、ldo(lowdropoutregulator，低压差线性稳压器)、irc(internalrc，内部时钟电路)、adc(analog-to-digital converter，模数转换器)、acmp(analogcomparator，模拟比较器)等。

2、其中bg电路用于产生与温度无关的基准源，ldo能将外部单一电压源转换成内部所需的各种电压，都广泛应用于芯片设计中，且他们的输出都是直流电压源。

3、bg电路和ldo电路由于生产工艺偏差，都需要在出厂时进行校准，将校准值保存在内部非易失存储器中，每次启动时读取并使用。现有方法是将内部电压源通过外部管脚输出来，通过程序遍历一遍不同的校准参数来进行校准，且每更换一个参数，均需要测量对应的外部管脚电压，列出一个校准值和测量电压的表格，取测量电压最接近期望值的校准值为最终的校准参数。现有方法的对应电路示意图及校准流程图如图1和2所示。

4、现有校准方法的主要问题是耗时太长，每次从外部管脚测量到真实的电压值需要500us-1000us的时间，假定校准值是6位二进制码，则有64种可能值，所有的值遍历一遍，则整个校准时长为1000us*64＝64ms。当芯片量产时，这个时间成本相当高。而芯片测试已经成为集成电路设计和制造过程中非常重要的因素，目前测试成本普遍已占到芯片成本的50％以上，如何减少测试时间成为降低芯片成本的关键。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种芯片出厂校准内部电压源的方法及装置，用以解决上述至少一个技术问题。

2、根据本发明说明书的一方面，提供一种芯片出厂校准内部电压源的方法，用于校准所述内部电压源的输出端电压，包括：

3、获取所述内部电压源的初始校准值；

4、比较外部参考电压与所述初始校准值对应的输出端电压，产生初始比较结果；

5、获取所述内部电压源的更新校准值，产生与更新校准值对应的更新比较结果；

6、若所述更新比较结果相对于初始比较结果发生了翻转，则以所述更新校准值作为内部电压源的最优校准值。

7、作为进一步的技术方案，若所述更新比较结果相对于初始比较结果没有发生翻转，则判断是否遍历完所述内部电压源的所有校准值。

8、上述技术方案利用芯片已有的功能电路进行电压比较和校准，无需将内部电压引出到外部管脚测量。在校准过程中，通过程序依次遍历校准参数，同时观察输出的比较结果，当比较结果发生变化时对应的校准值就是所需的校准值。

9、作为进一步的技术方案，若未遍历完所述内部电压源的所有校准值，则重新获取新的更新校准值，产生与新的更新校准值对应的新的更新比较结果，并判断新的更新比较结果相对于上一更新比较结果是否发生了翻转。

10、作为进一步的技术方案，若已遍历完所述内部电压源的所有校准值，则将当前芯片作为瑕疵品筛选出来。

11、作为进一步的技术方案，若初始比较结果不符合预期，则直接结束校准过程。

12、作为进一步的技术方案，利用芯片内置的模拟比较器来比较外部参考电压与内部电压源的输出端电压。

13、作为进一步的技术方案，所述外部参考电压接入模拟比较器的正端，所述内部电压源的输出端电压接入模拟比较器的负端。

14、作为进一步的技术方案，校准时，按照从小到大的顺序遍历所述内部电压源的所有校准值，每遍历一次，读取一次比较结果。

15、根据本发明说明书的一方面，提供一种芯片出厂校准内部电压源的装置，用于实现所述的方法，所述装置包括模拟比较器，所述模拟比较器的正端连接外部参考电压，负端连接待校准内部电压源的输出端电压，输出端连接寄存器；通过遍历待校准内部电压源的校准值来调整输出端电压，以在模拟比较器的输出端读取到不同的比较结果，并通过比较结果的翻转确定待校准内部电压源的最优校准值。

16、上述技术方案基于芯片内置的模拟比较器来校准内部电压源，将外部参考电压和内部电压源的输出端电压分别连接到模拟模拟比较器的正负端，无需将内部电压信号引出到外部管脚测量，省去了内部电压到pad的线路，减少了其被干扰的风险。

17、作为进一步的技术方案，所述模拟比较器包括电压比较单元，所述电压比较单元的输入端分别连接正端通道选择电路、负端通道选择电路、比较使能寄存器，输出端连接比较结果输出寄存器；所述正端通道选择电路连接正端通道选择寄存器，所述负端通道选择电路连接负端通道选择寄存器；所述正端通道选择电路的其中一通道连接外部标准电压输入管脚，所述负端通道选择电路的其中一通道连接待校准内部电压源的输出端；所述待校准的内部电压源还连接校准值选择寄存器。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

19、(1)本发明将芯片内部需要在测试阶段引出到外部管脚校准的电压，作为输入源引入到acmp，并在校准阶段充分使用了acmp的电路特性，正端接外部参考电压，负端接待校准电压，通过读取acmp比较结果来推演出最佳校准值，省去很耗时间的外部管脚电压测量步骤，节省了芯片测试时间和成本。

20、(2)本发明使用内置的模拟比较器测量一次最长只需10us，相对于现有机台每测量一次约1ms、人工测量则以s计的现状，本发明将现有缩短测试时间达90％，大大降低了测试成本，解决了现有机台自动测量或人工测量都需要花费较长时间的问题。

21、(3)本发明利用芯片已有的功能电路进行校准，以最小的设计代价达到目的，无需额外增加模拟或数字电路，没有引入额外的电路成本，没有增加额外的芯片设计和制造成本。

技术特征：

1.一种芯片出厂校准内部电压源的方法，用于校准所述内部电压源的输出端电压，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述一种芯片出厂校准内部电压源的方法，其特征在于，若所述更新比较结果相对于初始比较结果没有发生翻转，则判断是否遍历完所述内部电压源的所有校准值。

3.根据权利要求2所述一种芯片出厂校准内部电压源的方法，其特征在于，若未遍历完所述内部电压源的所有校准值，则重新获取新的更新校准值，产生与新的更新校准值对应的新的更新比较结果，并判断新的更新比较结果相对于上一更新比较结果是否发生了翻转。

4.根据权利要求2所述一种芯片出厂校准内部电压源的方法，其特征在于，若已遍历完所述内部电压源的所有校准值，则将当前芯片作为瑕疵品筛选出来。

5.根据权利要求1所述一种芯片出厂校准内部电压源的方法，其特征在于，若初始比较结果不符合预期，则直接结束校准过程。

6.根据权利要求1所述一种芯片出厂校准内部电压源的方法，其特征在于，利用芯片内置的模拟比较器来比较外部参考电压与内部电压源的输出端电压。

7.根据权利要求6所述一种芯片出厂校准内部电压源的方法，其特征在于，所述外部参考电压接入模拟比较器的正端，所述内部电压源的输出端电压接入模拟比较器的负端。

8.根据权利要求1所述一种芯片出厂校准内部电压源的方法，其特征在于，校准时，按照从小到大的顺序遍历所述内部电压源的所有校准值，每遍历一次，读取一次比较结果。

9.一种芯片出厂校准内部电压源的装置，用于实现权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述装置包括模拟比较器，所述模拟比较器的正端连接外部参考电压，负端连接待校准内部电压源的输出端电压，输出端连接寄存器；通过遍历待校准内部电压源的校准值来调整输出端电压，以在模拟比较器的输出端读取到不同的比较结果，并通过比较结果的翻转确定待校准内部电压源的最优校准值。

10.根据权利要求9所述一种芯片出厂校准内部电压源的装置，其特征在于，所述模拟比较器包括电压比较单元，所述电压比较单元的输入端分别连接正端通道选择电路、负端通道选择电路、比较使能寄存器，输出端连接比较结果输出寄存器；所述正端通道选择电路连接正端通道选择寄存器，所述负端通道选择电路连接负端通道选择寄存器；所述正端通道选择电路的其中一通道连接外部标准电压输入管脚，所述负端通道选择电路的其中一通道连接待校准内部电压源的输出端；所述待校准的内部电压源还连接校准值选择寄存器。

技术总结
本发明公开一种芯片出厂校准内部电压源的方法及装置，用于校准所述内部电压源的输出端电压，方法包括：获取所述内部电压源的初始校准值；比较外部参考电压与所述初始校准值对应的输出端电压，产生初始比较结果；获取所述内部电压源的更新校准值，产生与更新校准值对应的更新比较结果；若所述更新比较结果相对于初始比较结果发生了翻转，则以所述更新校准值作为内部电压源的最优校准值。本发明将内部电压源作为信号源引入模拟比较器的输入端，校准时只需要用到芯片内部模拟比较器的比较功能，无需将内部电压引出到外部管脚测量，省去了内部电压到PAD的线路，解决了现有校准方法中测量电压耗时太长的问题。

技术研发人员：陆小明
受保护的技术使用者：武汉芯必达微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14