應(yīng)用方案—采用紅外熱像儀系統(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題。

圖為熱測(cè)試和成像流程圖

研究者設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)來可視化熱圖并實(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。

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

這套系統(tǒng)是直接在現(xiàn)有工具上開發(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。

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支持。它使我們能夠研究各種不均勻的功率模式和條件。

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.