[0001] 本发明属于集成电路设计及测试技术领域，涉及一种内建动态老炼控制的集成电路、系统及方法。

[0002] 动态老炼是集成电路可靠性筛选中的重要环节，是剔除早期失效、提高电路可靠性的有效手段。动态老炼的实质是通过对集成电路施加电应力和温度应力，加速其内部潜在缺陷暴露的过程。动态老炼对于工艺制造过程中可能存在的一系列缺陷，如栅氧缺陷，接触孔和多晶缺陷，金属缺陷以及工艺的密度变化，离子污染，参数性能退化等都有较好的筛选效果。对于无缺陷的元器件，动态老炼也可促使其电参数稳定。

[0003] 传统动态老炼的装置由老炼PCB（printed circuit board，印制电路板）系统、高温试验箱和老炼控制台三部分组成，其中老炼PCB系统为该装置的重点，高温试验箱为动态老炼施加温度应力，老炼控制台工作在常温环境，为老炼板施加电应力，即各种电压域电源，同时加载和控制老炼程序并且对动态老炼数据进行收集与监测。然而，在实现本发明的过程中，传统动态老炼的装置存在着老炼测试复杂度高的技术问题。

[0015] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

[0016] 需要说明的是，在本发明中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置展示该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以理解，本发明所描述的实施例可以与其它实施例相结合。在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

[0017] 下面将结合本发明实施例图中的附图，对本发明实施方式进行详细说明。

[0018] 如图1所示，传统动态老炼的装置由老炼PCB（printed circuit board，印制电路板）系统、高温试验箱和老炼控制台三部分组成，其中老炼PCB系统为该装置的重点，包含以下部分：1）老炼板及若干老炼工位，每个老炼工位由一个老炼夹具和一颗被测集成电路芯片（DUT，design under test）组成；2）一套含多电压域的电源接口；3）一套老炼激励加载接口，所有老炼工位共用；4）老炼数据收集接口，每个老炼工位一套。动态老炼一般加载运行集成电路的功能程序，以保证试验的充分性和有效性，这将导致加载和监控的接口多，老炼控制复杂。

[0019] 高温试验箱为动态老炼施加温度应力，其中放置有老炼PCB系统。由于高温试验箱内温度高，不适合放置非老炼状态的其它电子元器件，因此对老炼程序的加载和控制一般由老炼控制台完成，导致老炼控制台设计和实现的复杂性增加，通常需要通过设计FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）控制板来实现。对老炼过程的有效性监测也需要老炼控制台执行，进一步增加了老炼控制台的FPGA控制板设计的复杂性。其次，高温试验箱的电源和信号传输窗口有物理尺寸的制约，限制了老炼工位与老炼控制台连接的信号数量，反过来也制约了高温试验箱里老炼工位的个数。此外，高温试验箱和老炼控制台存在一定的物理距离，也影响DUT的高速信号在老炼工位和老炼控制台之间传输的质量，导致老炼程序不能有效运行或者结果不能被有效监测。

[0020] 针对传统的动态老炼系统控制台FPGA控制板实现复杂，信号传输质量受影响，由于窗口导致高温试验箱内老炼工位数量受限等导致老炼测试高复杂度的问题，本发明提出一种基于集成电路内建动态老炼设计的老炼系统及方法，该技术包含DUT内建动态老炼设计和老炼板设计，两者组合形成新的动态老炼系统。在DUT内部设计老炼内容及运行方式，更大程度实现集成电路内部晶体管的翻转；优化动态老炼的PCB板设计的复杂性，在减少激励加载和数据的复杂性、增加过程检测的便捷性的同时，还可降低动态老炼控制台的设计复杂性。

[0021] 在一个实施例中，如图2所示，提供了一种内建动态老炼控制的集成电路，包括被测集成电路芯片10，被测集成电路芯片10部署有内建动态老炼控制模块101。内建动态老炼控制模块101包括扫描链控制子模块1011、存储器内建自测试（MBIST）控制子模块1012、老炼分时控制器子模块1013和老炼监测子模块1014。老炼分时控制器子模块1013分别连接扫描链控制子模块1011和MBIST控制子模块1012，老炼监测子模块1014分别连接扫描链控制子模块1011和MBIST控制子模块1012。老炼分时控制器子模块1013内设老炼分时控制器，用于控制扫描链控制子模块1011和MBIST控制子模块1012分时的轮流启动工作。扫描链控制子模块1011用于控制被测集成电路芯片10上已有的扫描链首尾相连成一条长链。MBIST控制子模块1012用于控制被测集成电路芯片10上已有的内存组件内建自测试控制器为功能时钟旁路模式。老炼监测子模块1014用于接收扫描链的最后一个触发器的Q端的测试结果以及内存组件的测试结果，将测试结果降频后作为被测集成电路芯片10的测试输出。

[0022] 可以理解，DUT的内建动态老炼控制模块101，可以包含以下子模块：扫描链（Scan Chain）控制子模块、MBIST（Memory Build‑In Self Tes，存储器内建自测试）控制子模块、老炼分时控制器子模块1013和老炼监测子模块1014。在模块设计过程中，首先进行内建动态老炼控制模块101的各个子模块的设计并完成电气互连：老炼分时控制器子模块1013连接至扫描链控制子模块1011，用于控制被测集成电路芯片10上的已有扫描链首尾相连成一条长链；老炼分时控制器子模块1013同时连接至MBIST控制子模块1012，用于控制被测集成电路芯片10上已有的memory（内存组件）内建自测试控制器为功能时钟bypass（旁路）模式。通过老炼分时控制器子模块1013内设老炼分时控制器，分时启动扫描链控制子模块1011和MBIST控制子模块1012的方式，轮流控制扫描链和memory工作。扫描链的最后一个触发器的Q端以及memory的测试结果，分别连接至老炼监测子模块1014，由老炼监测子模块1014降频后作为DUT的老炼输出。该部分设计的模块内容将伴随着被测集成电路芯片10的流片做相应的硬件实现，以使被测集成电路芯片10在进行动态老炼时通过上述内建的各模块协作完成相应的老炼输出。

[0023] 图2中，test_clock表示测试时钟，scan_input表示扫描（链）输入，scan_output表示扫描（链）输出，burnin_mode表示老炼模式，sys_clock表示系统时钟，mbist_reset表示存储器内建自测试复位，mbist_success表示存储器内建自测试成功，burnin_monitor_scan表示扫描链的老炼输出，在动态老炼过程中，其利用扫描链技术来监控集成电路内部的逻辑状态。burnin_monitor_mem表示内存组件的老炼输出，在动态老炼中用于监控集成电路中的内存组件（如RAM、ROM等），这种监控关注于内存组件的性能和稳定性，特别是在高温和电压变化的条件下。

[0024] 具体的，当上述被测集成电路芯片10用于开展动态老炼时，可以通过本领域既有的老炼工位、外部电源模块和信号发生器提供相应的工位搭载、电源供给和激励输入，最后可以通过被测集成电路芯片10的老炼输出正常获取被测集成电路芯片10的动态老炼结果。

[0025] 上述内建动态老炼控制的集成电路，通过在DUT内建动态老炼控制模块101并随芯片流片一同做硬件实现，使得芯片在动态老炼测试时，可以直接通过其内部的老炼分时控制器子模块1013分时地轮流控制扫描链控制子模块1011进行扫描链老炼测试控制、控制MBIST控制子模块1012进行内存组件老炼测试控制，老炼监测子模块1014收集两方面的老炼结果并降频后作为DUT的测试输出。

[0026] 与传统技术相比，在本技术中，老炼激励的生成在DUT内建实现，不需要老炼控制台的参与，DUT内部扫描链相关的触发器和组合逻辑实现最大程度的翻转，同时老炼激励覆盖DUT内部的内存组件，老炼范围充分且覆盖率高。老炼过程监测的PCB实现简单，解决了动态老炼数据收集和监测的难题，有效简化以往基于集成电路动态老炼系统的老练装置设计，老炼控制台不再需要使用FPGA实现，提供简单外部电源和时钟信号即可实现芯片的动态老炼。同时，高温试验箱窗口限制老炼工位数量的问题得到了彻底解决，有效降低了老炼测试复杂度。

[0027] 在一个实施例中，如图3所示，还提供一种内建动态老炼控制的动态老炼系统200，包括被测集成电路芯片10、动态老炼PCB系统20和高温试验箱30。被测集成电路芯片10部署有内建动态老炼控制模块101。内建动态老炼控制模块101包括扫描链控制子模块1011、MBIST控制子模块1012、老炼分时控制器子模块1013和老炼监测子模块1014。老炼分时控制器子模块1013分别连接扫描链控制子模块1011和MBIST控制子模块1012，老炼监测子模块1014分别连接扫描链控制子模块1011和MBIST控制子模块1012。老炼分时控制器子模块
1013内设老炼分时控制器，用于控制扫描链控制子模块1011和MBIST控制子模块1012分时的轮流启动工作。扫描链控制子模块1011用于控制被测集成电路芯片10上已有的扫描链首尾相连成一条长链。MBIST控制子模块1012用于控制被测集成电路芯片10上已有的内存组件内建自测试控制器为功能时钟旁路模式。老炼监测子模块1014用于接收扫描链的最后一个触发器的Q端的测试结果以及内存组件的测试结果，将测试结果降频后作为被测集成电路芯片10的测试输出。动态老炼PCB系统20上设有激励加载口、电源接口和多个老炼工位，每一老炼工位用于搭载一个被测集成电路芯片10，激励加载口用于为被测集成电路芯片10接入激励信号，电源接口用于连接电源模块。高温试验箱30用于放置动态老炼PCB系统20，为各被测集成电路芯片10施加温度应力。

[0028] 可以理解，关于本实施例中被测集成电路芯片10的各模块的解释说明，可以参照上述被测集成电路芯片10实施例的各相应解释说明同理理解，本实施例中不再重复赘述。对于内建动态老炼控制的动态老炼系统200的设计，可以根据被测集成电路芯片10的老炼需要，相应的设计了动态老炼PCB系统20，其上的老炼工位及激励加载口（下文中也称激励输入接口）设计可以如下：根据高温试验箱30的尺寸确定动态老炼PCB系统20上的老炼工位数目，动态老炼PCB系统20上的test_clock（测试时钟）、burnin_mode（老炼模式）信号和scan_input（扫描输入）通过广播的方式连接到各个老炼工位，由于这三种信号的工作频率都比较低，因此不会在各个老炼工位之间产生干扰。高温试验箱30可以采用本领域既有的箱体结构设计，也可以是根据上述动态老炼PCB系统20的装载和温度应力施加需要进行相应的简化后的箱体。

[0029] 上述内建动态老炼控制的动态老炼系统200，通过在DUT内建动态老炼控制模块101并随芯片流片一同做硬件实现，使得芯片在动态老炼测试时，可以直接通过其内部的老炼分时控制器子模块1013分时地轮流控制扫描链控制子模块1011进行扫描链老炼测试控制、控制MBIST控制子模块1012进行内存组件老炼测试控制，老炼监测子模块1014收集两方面的老炼结果并降频后作为DUT的测试输出。

[0030] 与传统技术相比，在本技术中，老炼激励的生成在DUT内建实现，不需要老炼控制台的参与，DUT内部扫描链相关的触发器和组合逻辑实现最大程度的翻转，同时老炼激励覆盖DUT内部的内存组件，老炼范围充分且覆盖率高。老炼过程监测的PCB实现简单，解决了动态老炼数据收集和监测的难题，有效简化以往基于集成电路动态老炼系统的老练装置设计，老炼控制台不再需要使用FPGA实现，提供简单外部电源和时钟信号即可实现芯片的动态老炼。同时，高温试验箱30窗口限制老炼工位数量的问题得到了彻底解决，有效降低了老炼测试复杂度。

[0031] 在一个实施例中，如图4所示，动态老炼PCB系统20的每一老炼工位上还设有扫描测试指示器201和内存测试指示器202。扫描测试指示器201和内存测试指示器202的输入端分别连接至老炼监测子模块1014的输出端，扫描测试指示器201用于指示扫描链的测试状态，内存测试指示器202用于指示内存组件的测试状态。

[0032] 可以理解，在上述实施例中，可以采用本领域既有的老炼监测设备来利用DUT的老炼输出进行动态老炼结果的收集与展示。而在本实施例中，还设计了动态老炼PCB系统20的动态老炼监测装置，包括扫描测试指示器201和内存测试指示器202。在动态老炼PCB系统20上，将各个工位的burnin_monitor_scan（老炼监视器扫描）和burnin_monitor_mem（老炼监视器内存）分别接至两个指示器（例如可以采用LED显示灯、蜂鸣器或者其他声光指示器，下文中以LED显示灯为例进行说明），如burnin_monitor_scan的输出接至扫描测试指示器，burnin_monitor_mem的输出接至内存测试指示器，它们轮流闪烁，表示burnin正常，如果有一个或两个灯不闪，表示该老炼工位的芯片在老炼过程中失效。

[0033] 如图5所示，为本发明内建动态老炼控制的动态老炼系统200的总体设计流程图，可以包括以下步骤：首先，在一个示例中的DUT中可以包含三条扫描链和两个memory，按照上述设计方式增加对内建动态老炼的支持。即增加内建动态老炼模式burnin_mode，通过DUT中内建动态老炼控制模块101完成scan chain（扫描链）的burnin（老炼）和memory的burnin。如图6所示，完成对三条扫描链的连接顺序控制，在burnin_mode&cnt[31]=1的条件下，将它们首尾顺序串连（串链顺序可根据物理设计的要求做适应性的调整），使用第一条扫描链（1号扫描链）的链头进行burnin激励的加载，burnin需要的时钟信号和复位信号共用原有scan chain的信号；完成对memory及其控制器的增强控制，在burnin_mode&cnt[31]=0的条件下，两个memory启动内建自测试，完成后发出mbist_success（存储器内建自测试成功）信号；其中cnt[31]来自老炼分时控制器，为32位循环计数器cnt[31:0]的最高位。该循环计数器对test_clock（测试时钟）进行计数，其中cnt[31]为1表示进行标准单元（即扫描链）的老炼，cnt[31]翻转为0表示进行memory老炼。将标准单元和memory的老炼结果汇总到老炼监测子模块1014，将结果降频至1Hz 5Hz后输出到DUT之外，以方便后级模块进行老炼结果的收集~
与展示使用。图6中，U1和U2表示二选一选择器，U3和U5二输入“与”门，U4表示反向器，U6表示二输入“或”门。

[0034] 需要注意的是：上述设计步骤需要遵循既有的集成电路设计的设计验证规则，并伴随DUT一起流片封装，形成芯片。

[0035] 然后，根据芯片的封装尺寸，高温试验箱30的大小，芯片的老炼功耗电流摸底，可以确定一块动态老炼PCB系统20上布局8个老炼工位，进行动态老炼PCB系统20的设计和生产，动态老炼PCB系统20的设计布局可以如图7所示。由于burnin_mode的内部控制工作都设计集成在DUT的内部，因此PCB级只需要简单的电源接口和激励输入接口。其中，输入激励有三个——test_clock（测试时钟）、scan_input（扫描输入）和sys_clock（系统时钟），所有8个老炼工位共用一套输入激励，以广播的方式进行；输出的测试结果两个——burnin_monitor_scan的输出和burnin_monitor_mem的输出，这两个输出经过必要的三极管驱动后各自接至相应的LED显示灯。

[0036] 在一个实施例中，如图8所示，上述的内建动态老炼控制的动态老炼系统200还包括电源模块40。电源模块40连接动态老炼PCB系统20上的电源接口。

[0037] 可以理解，在本实施例中，由于可以不再需要老炼控制台，因此可以单独配备电源模块40来直接进行DUT供电，同样方便快捷。

[0038] 在一个实施例中，如图8所示，上述的内建动态老炼控制的动态老炼系统200还包括信号发生器50。信号发生器50连接动态老炼PCB系统20上的激励加载口。

[0039] 可以理解，在本实施例中，由于可以不再需要老炼控制台，因此还可以同步配备信号发生器50来直接进行DUT的激励信号供给，激励供给也同样方便快捷。

[0040] 最后，如图8所示，其中高温试验箱30内为搭载各DUT的动态老炼PCB系统20。高温试验箱30外部仅需要电源模块供电，信号发生器提供两路时钟test_clock和sys_clock（例如根据实际需要可以均为10MHz），信号发生器给scan_input施加2.5MHz的方波信号。

[0041] 在一些实施方式中，电源和信号加载到位后，8个老炼工位内的DUT开始老炼，经过短暂的扫描链填充后，例如，每个DUT的burnin_monitor_scan输出驱动扫描测试指示器201以1Hz的频率闪烁，表明标准单元的老炼正常进行中，在扫描测试指示器201闪烁期间内存测试指示器202熄灭；约40秒后扫描测试指示器201熄灭，内存测试指示器202以5Hz的频率闪烁，表明memory的老炼正常进行中；40秒后，DUT切换回基于扫描链的方式，再40秒后切换到memory的老炼，循环往复执行。在老炼期间，两个显示灯有任何一个超过40秒间隔不闪烁，或者闪烁的频率不符合预期，都说明该DUT在老炼期间出现问题，在老炼后的测试中该DUT大概率会发生错误而被判失效。

[0042] 在一个实施例中，如图9所示，还提供一种动态老炼方法，应用于上述的动态老炼系统；该动态老炼方法可以包括如下步骤S12至S16：S12，将各被测集成电路芯片分别装载至动态老炼PCB系统上的各老炼工位并完成系统接线；
S14，通过被测集成电路芯片中的内建动态老炼控制模块完成被测集成电路芯片上已有扫描链的连接；
S16，通过各内建动态老炼控制模块分别执行对各被测集成电路芯片中的扫描链和内存组件的分时测试控制，并输出降频后的测试结果；测试结果用于指示相应被测集成电路芯片的老炼结果。

[0043] 可以理解，关于本实施例中动态老炼系统的各模块的解释说明，可以参照上述被测集成电路芯片和内建动态老炼控制的动态老炼系统200的实施例的各相应解释说明同理理解，本实施例中不再重复赘述。

[0044] 上述动态老炼方法，通过在DUT内建动态老炼控制模块并随芯片流片一同做硬件实现，使得芯片在动态老炼测试时，可以直接通过其内部的老炼分时控制器子模块1013分时地轮流控制扫描链控制子模块1011进行扫描链老炼测试控制、控制MBIST控制子模块1012进行内存组件老炼测试控制，老炼监测子模块1014收集两方面的老炼结果并降频后作为DUT的测试输出。

[0045] 与传统技术相比，在本技术中，老炼激励的生成在DUT内建实现，不需要老炼控制台的参与，DUT内部扫描链相关的触发器和组合逻辑实现最大程度的翻转，同时老炼激励覆盖DUT内部的内存组件，老炼范围充分且覆盖率高。老炼过程监测的PCB实现简单，解决了动态老炼数据收集和监测的难题，有效简化以往基于集成电路动态老炼系统的老练装置设计，老炼控制台不再需要使用FPGA实现，提供简单外部电源和时钟信号即可实现芯片的动态老炼。同时，高温试验箱窗口限制老炼工位数量的问题得到了彻底解决，有效降低了老炼测试复杂度。

[0046] 应该理解的是，虽然上述流程图9中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本发明中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且上述流程图9的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

[0047] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可做出若干变形和改进，都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应以所附权利要求为准。