應用方案—采用紅外熱像儀系統鑒(jian)定(ding)柔性芯片上(shang)的(de)功(gong)率分布

由(you)于(yu)現(xian)代(dai)微處理器(qi)芯(xin)片(pian)中功(gong)(gong)耗的(de)增(zeng)加和功(gong)(gong)能部件尺寸的(de)減小，封(feng)裝(zhuang)的(de)功(gong)(gong)率(lv)密度和梯度已(yi)經顯(xian)著提高。半導體芯(xin)片(pian)的(de)紅外熱像圖(tu)已(yi)成為一種更(geng)加有用的(de)工(gong)具，去(qu)實時可視化芯(xin)片(pian)上的(de)熱功(gong)(gong)率(lv)分(fen)布。通過識別(bie)芯(xin)片(pian)上熱點，可以進一步(bu)解決與設計、工(gong)藝、缺陷(xian)相關的(de)晶圓和芯(xin)片(pian)封(feng)裝(zhuang)問題。

圖為熱測試和成像(xiang)流程圖

研究者設計(ji)了一個系統來可(ke)視化(hua)熱圖并實時預測芯片上(shang)(shang)的(de)(de)功率分布。這也是(shi)首(shou)次在現有的(de)(de)，完全(quan)受支(zhi)持(chi)(chi)的(de)(de)制(zhi)造測試平臺和(he)基礎(chu)架構(gou)之(zhi)上(shang)(shang)直接實現紅外成像功能，包括硬(ying)(ying)件支(zhi)持(chi)(chi)（主板上(shang)(shang)燒制(zhi)，插槽(cao)，工具），軟件支(zhi)持(chi)(chi)基礎(chu)架構(gou)。最重要的(de)(de)是(shi)，一旦產品(pin)硬(ying)(ying)件老化(hua)，這套(tao)系統就可(ke)以供多(duo)個用(yong)戶使用(yong)，并且可(ke)以供多(duo)個產品(pin)使用(yong)。

圖為計算(suan)流體動力學建(jian)模結果(guo)（左）和紅外熱像圖（右）之(zhi)間的比較

這套系統是直接(jie)在現有工具上開發靈活的通用(yong)(yong)熱像儀系統，以評估(gu)芯片(pian)空間溫度和(he)功率分布(bu)。該系統可用(yong)(yong)于(yu)評估(gu)對“快(kuai)速”事件（例(li)如(ru)功率尖(jian)峰）的響應，也(ye)可以用(yong)(yong)于(yu)驗證電遷移和(he)焦(jiao)耳熱效應，以進行全芯片(pian)和(he)微型研(yan)究。

圖為紅外熱像(xiang)儀下的芯片熱點(dian)

這(zhe)項工(gong)作已成(cheng)功應用于(yu)調查服務器高(gao)端產(chan)(chan)品的(de)晶(jing)圓探針功率和(he)熱(re)問題。除此之(zhi)外，研究(jiu)(jiu)者提出了(le)芯片(pian)產(chan)(chan)品熱(re)認(ren)證(zheng)的(de)新概念，具(ju)有靈活和(he)高(gao)效的(de)特點，并可(ke)能(neng)替(ti)代傳統的(de)熱(re)測試車認(ren)證(zheng)。該技術可(ke)以減少(shao)人力，成(cheng)本和(he)時間，并且(qie)僅僅需(xu)要(yao)最少(shao)的(de)自(zi)定義(yi)和(he)特殊資源來支持。它使我們能(neng)夠研究(jiu)(jiu)各種(zhong)不均勻的(de)功率模式和(he)條件。

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.