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紅外熱像儀系統(tǒng)鑒定柔性芯片上的功率分布

由于現(xiàn)代微處理器芯片中功耗的增加和功能部件尺寸的減小,封裝的功率密度和梯度已經(jīng)顯著提高。半導(dǎo)體芯片的紅外熱像圖已成為一種更加有用的工具,去實(shí)時(shí)可視化芯片上的熱功率分布。通過(guò)識(shí)別芯片上熱點(diǎn),可以進(jìn)一步解決與設(shè)計(jì)、工藝、缺陷相關(guān)的晶圓和芯片封裝問(wèn)題。

熱測(cè)試和熱成像流程圖

圖為熱測(cè)試和成像流程圖

研究者設(shè)計(jì)了一個(gè)紅外熱像儀系統(tǒng)來(lái)可視化熱圖并實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)芯片上的功率分布。這也是首次在現(xiàn)有的,完全受支持的制造測(cè)試平臺(tái)和基礎(chǔ)架構(gòu)之上直接實(shí)現(xiàn)紅外成像功能,包括硬件支持(主板上燒制,插槽,工具),軟件支持基礎(chǔ)架構(gòu)。最重要的是,一旦產(chǎn)品硬件老化,這套紅外熱像儀系統(tǒng)就可以供多個(gè)用戶使用,并且可以供多個(gè)產(chǎn)品使用。

計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)建模結(jié)果(左)和紅外熱像圖(右)之間的比較

圖為計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)建模結(jié)果(左)和紅外熱像圖(右)之間的比較

這套紅外熱像儀系統(tǒng)是直接在現(xiàn)有工具上開(kāi)發(fā)靈活的通用熱像儀系統(tǒng),以評(píng)估芯片空間溫度和功率分布。該系統(tǒng)可用于評(píng)估對(duì)快速事件(例如功率尖峰)的響應(yīng),也可以用于驗(yàn)證電遷移和焦耳熱效應(yīng),以進(jìn)行全芯片和微型研究。

紅外熱像儀芯片熱點(diǎn)

圖為紅外熱像儀下的芯片熱點(diǎn)

這項(xiàng)工作已成功應(yīng)用于調(diào)查服務(wù)器高端產(chǎn)品的晶圓探針功率和熱問(wèn)題。除此之外,研究者提出了芯片產(chǎn)品熱認(rèn)證的新概念,具有靈活和高效的特點(diǎn),并可能替代傳統(tǒng)的熱測(cè)試車(chē)認(rèn)證。該技術(shù)可以減少人力,成本和時(shí)間,并且僅僅需要最少的自定義和特殊資源來(lái)支持。它使我們能夠研究各種不均勻的功率模式和條件。

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參考資料:

Chenzhou Lian, Marc Knox, Kamal Sikka, et al. Development of a Flexible Chip Infrared (IR) Thermal Imaging System for Product Qualification[C]. 28th IEEE SEMI-THERM Symposium, 2012.

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