一种PVT检测方法、系统及电路与流程

本发明涉及集成电路设计服务领域，尤其涉及一种pvt检测方法、系统及电路。

背景技术：

1、在集成电路制造过程中，由于芯片图形转移的不确定性和工艺波动等因素，必然会导致芯片上的器件存在偏差。随着半导体工艺的特征尺寸不断缩小，工艺偏差呈现不断增大的趋势。这使得集成电路设计过程中所采用的约束条件更加严格，也严重制约了集成电路的性能和功耗；同时，集成电路的电源电压会随片外电源和各种寄生、版图走线的影响，导致具体模块内部的电源电压发生偏差，这些偏差会对电路性能造成很大的影响；另一方面，集成电路受环境温度影响和芯片内部电路运作产生的热量，各个节点温度发生变化，而在半导体工艺的特征尺寸不断缩小的情况下，温度变化对电路的影响也越来越大。

2、因此对于目前的芯片检测技术，不仅受到器件本身工艺偏差、内部电源偏差和温度偏差的影响，还受到集成电路设计被外部因素约束的影响，导致出现在对芯片进行工业检测时，测量难度较大、成本较高和测量结果准确度不高。

技术实现思路

1、基于上述问题，本发明提出了一种pvt检测方法、系统及电路，解决因芯片本身工艺偏差、内部电源偏差和温度偏差的影响导致芯片检测的测量结果准确度不高的问题。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供了一种pvt检测方法，包括：分别对第一样本进行工艺检测、电伏检测和温度检测，得到工艺检测电压、电伏检测电压和温度检测电压；

3、分别对所述第一样本进行工艺参考电压生成处理、电伏参考电压生成处理和温度参考电压生成处理，得到工艺参考电压、电伏参考电压和温度参考电压；

4、将所述工艺检测电压、所述工艺参考电压、所述电伏检测电压、所述电伏参考电压、所述温度检测电压和所述温度参考电压，进行量化差分，得到工艺码、电压码和温度码；

5、根据所述工艺码、所述电压码和所述温度码，确定所述第一样本的工艺角偏离程度、确定所述样本的电压偏差程度和确定所述样本的温度偏差程度，得到所述第一样本的pvt检测结果。

6、本发明实施例提供的一种pvt检测方法，能够检测出芯片的工艺、电压、温度偏差，通过得到全静态电压并量化的方式得到检测码，避免了动态比较结构带来的容易受温度、电压、工艺共同影响的问题，从而提高芯片检测结果准确度。

7、进一步的，所述分别对第一样本进行工艺检测、电伏检测和温度检测，得到工艺检测电压、电伏检测电压和温度检测电压，具体为：

8、采集所述第一样本的出厂工艺参数；通过所述第一样本的出厂工艺参数内的电压关系，得到正温度系数电流和负温度系数电流；对所述正温度系数电流和所述负温度系数电流进行温度系数设置，得到零温度系数电流；将所述零温度系数电流转换为所述工艺检测电压；

9、分别检测所述第一样本的高压电源域和低压电源域，产生所述电伏检测电压；

10、采集所述第一样本的结面积参数，对所述结面积参数进行电流镜像处理，得到所述温度检测电压。

11、进一步的，所述分别对所述第一样本进行工艺参考电压生成处理、电伏参考电压生成处理和温度参考电压生成处理，得到工艺参考电压、电伏参考电压和温度参考电压，具体为：

12、根据所述第一样本的出厂工艺参数内的电压关系，得到基准参考电压，将所述基准参考电压转换为基准参考电流，进行消参镜像处理，得到工艺参考电压；

13、分别检测所述第一样本的高压电源域和低压电源域，产生所述电伏参考电压；

14、采集所述第一样本的结面积参数，根据所述结面积参数与基准参考电压的关系，进行消参镜像处理，得到所述温度参考电压。

15、进一步的，所述将所述工艺检测电压、所述工艺参考电压、所述电伏检测电压、所述电伏参考电压、所述温度检测电压和所述温度参考电压，进行量化差分，得到工艺码、电压码和温度码，具体为：

16、对所述工艺检测电压、所述工艺参考电压、所述电伏检测电压、所述电伏参考电压、所述温度检测电压和所述温度参考电压，分别进行数模量化计算，得到检测量化工艺电压数字码、参考量化工艺电压数字码、检测量化电伏电压数字码、参考量化电伏电压数字码、检测量化温度电压数字码和参考量化温度电压数字码；

17、根据检测量化工艺电压数字码、参考量化工艺电压数字码、检测量化电伏电压数字码、参考量化电伏电压数字码、检测量化温度电压数字码和参考量化温度电压数字码，进行差分运算，得到所述工艺码、所述电压码和所述温度码，其中，所述工艺码由工艺判别位和第一基本数字码组成，所述电压码由电压判别位和第二基本数字码组成，所述温度码由温度判别位和第三基本数字码组成。

18、进一步的，所述根据所述工艺码、所述电压码和所述温度码，确定所述第一样本的工艺角偏离程度、确定所述样本的电压偏差程度和确定所述样本的温度偏差程度，得到所述第一样本的pvt检测结果，具体为：

19、根据所述工艺码的判断标志位的正负和所述第一样本的工艺检测类型，确定所述第一样本工艺角偏向快角或慢角；当确定第一基本数字码的数值越大，确定所述第一样本的工艺角偏离程度越大；根据所述判断标志位的偏向角判断结果和所述第一基本数字码的偏离程度判断结果，得到工艺检测结果；

20、当确定所述电压码的电压判别位为正，确定所述第一样本的电压比所述电伏参考电压高，当确定所述电压码的电压判别位为负，确定所述第一样本的电压比所述电伏参考电压低，确定所述第二基本数字码越大，确定所述第一样本偏离所述电伏参考电压越多，得到电压检测结果；

21、当确定所述温度码的温度判别位为正，确定所述第一样本的温度比参考温度高，当确定所述温度码的温度判别位为负，确定所述第一样本的温度比参考温度低，确定所述第三基本数字码越大，表示所述第一样本的温度偏离所述参考温度越多，得到温度检测结果；

22、根据所述工艺检测结果、所述电压检测结果和所述温度检测结果，得到所述第一样本的pvt检测结果。

23、本发明还提供一种pvt检测系统，包括：检测电压生成模块、参考电压生成模块、模数转换模块和数字存储及检测结果输出模块；

24、所述检测电压生成模块用于分别对第一样本进行工艺检测、电伏检测和温度检测，得到工艺检测电压、电伏检测电压和温度检测电压；

25、所述参考电压生成模块用于分别对所述第一样本进行工艺参考电压生成处理、电伏参考电压生成处理和温度参考电压生成处理，得到工艺参考电压、电伏参考电压和温度参考电压；

26、所述模数转换模块用于将所述工艺检测电压、所述工艺参考电压、所述电伏检测电压、所述电伏参考电压、所述温度检测电压和所述温度参考电压，进行量化差分，得到工艺码、电压码和温度码；

27、所述数字存储及检测结果输出模块用于根据所述工艺码、所述电压码和所述温度码，确定所述第一样本的工艺角偏离程度、确定所述样本的电压偏差程度和确定所述样本的温度偏差程度，得到所述第一样本的pvt检测结果。

28、本发明实施例提供的一种pvt检测系统，通过模块生成全静态电压，再进行量化得到数字码，通过数字码判断偏差程度，还可自动调整其他电路工作状态，补偿工艺、电压、温度偏差产生的影响，大大缓解了芯片其他电路设计过程中的严格约束条件，优化了不同工艺、电压、温度情况的芯片功耗，进而提高测量结果在受到外界因素影响时的准确度。

29、进一步的，所述检测电压生成模块用于分别对第一样本进行工艺检测、电伏检测和温度检测，得到工艺检测电压、电伏检测电压和温度检测电压，包括：

30、工艺检测单元、电伏检测单元和温度检测单元；

31、所述工艺检测单元用于采集所述第一样本的出厂工艺参数；通过所述第一样本的出厂工艺参数内的电压关系，得到正温度系数电流和负温度系数电流；对所述正温度系数电流和所述负温度系数电流进行温度系数设置，得到零温度系数电流；将所述零温度系数电流转换为所述工艺检测电压；

32、所述电伏检测单元用于分别检测所述第一样本的高压电源域和低压电源域，产生所述电伏检测电压；

33、所述温度检测单元用于采集所述第一样本的结面积参数，对所述结面积参数进行电流镜像处理，得到所述温度检测电压。

34、进一步的，所述参考电压生成模块用于分别对所述第一样本进行工艺参考电压生成处理、电伏参考电压生成处理和温度参考电压生成处理，得到工艺参考电压、电伏参考电压和温度参考电压，包括：

35、工艺参考电压生成单元、电伏参考电压生成单元和温度参考电压生成单元；

36、所述工艺参考电压生成单元用于根据所述第一样本的出厂工艺参数内的电压关系，得到基准参考电压，将所述基准参考电压转换为基准参考电流，进行消参镜像处理，得到工艺参考电压；

37、所述电伏参考电压生成单元用于分别检测所述出厂设置样本的高压电源域和低压电源域，产生所述电伏参考电压；

38、所述温度参考电压生成单元用于采集所述第一样本的结面积参数，根据所述结面积参数与基准参考电压的关系，进行消参镜像处理，得到所述温度参考电压。

39、进一步的，所述模数转换模块用于将所述工艺检测电压、所述工艺参考电压、所述电伏检测电压、所述电伏参考电压、所述温度检测电压和所述温度参考电压，进行量化差分，得到工艺码、电压码和温度码，包括：

40、工艺量化差分单元、电伏量化差分单元和温度量化差分单元；

41、所述工艺量化差分单元用于对所述工艺检测电压合所述工艺参考电压，分别进行数模量化计算，得到检测量化工艺电压数字码和参考量化工艺电压数字码，再进行差分运算，得到所述工艺码；

42、所述电伏量化差分单元用于对所述电伏检测电压和所述电伏参考电压，分别进行数模量化计算，得到检测量化电伏电压数字码和参考量化电伏电压数字码，再进行差分运算，得到所述电压码；

43、所述温度量化差分单元用于对所述温度检测电压和所述温度参考电压，分别进行数模量化计算，得到检测量化温度电压数字码和参考量化温度电压数字码，再进行差分运算，得到所述温度码；

44、其中，所述工艺码由工艺判别位和第一基本数字码组成，所述电压码由电压判别位和第二基本数字码组成，所述温度码由温度判别位和第三基本数字码组成。

45、进一步的，所述数字存储及检测结果输出模块用于根据所述工艺码、所述电压码和所述温度码，确定所述第一样本的工艺角偏离程度、确定所述样本的电压偏差程度和确定所述样本的温度偏差程度，得到所述第一样本的pvt检测结果，包括：

46、工艺偏离判断单元、电压偏离判断单元、温度偏离判断单元和检测结果输出单元；

47、所述工艺偏离判断单元用于根据所述工艺码的判断标志位的正负和所述第一样本的工艺检测类型，确定所述第一样本工艺角偏向快角或慢角；当确定第一基本数字码的数值越大，确定所述第一样本的工艺角偏离程度越大；根据所述判断标志位的偏向角判断结果和所述第一基本数字码的偏离程度判断结果，得到工艺检测结果；

48、所述电压偏离判断单元用于当确定所述电压码的电压判别位为正，确定所述第一样本的电压比所述电伏参考电压高，当确定所述电压码的电压判别位为负，确定所述第一样本的电压比所述电伏参考电压低，确定所述第二基本数字码越大，确定所述第一样本偏离所述电伏参考电压越多，得到电压检测结果；

49、所述温度偏离判断单元用于当确定所述温度码的温度判别位为正，确定所述第一样本的温度比参考温度高，当确定所述温度码的温度判别位为负，确定所述第一样本的温度比参考温度低，确定所述第三基本数字码越大，表示所述第一样本的温度偏离所述参考温度越多，得到温度检测结果；

50、所述检测结果输出单元用于根据所述工艺检测结果、所述电压检测结果和所述温度检测结果，得到所述第一样本的pvt检测结果。

51、本发明实施例还提供了一种pvt检测电路，包括：带隙基准源电路、工艺检测电路、电压检测电路、温度检测电路、多路选择器、模数转换器、数字电路和寄存器；

52、所述带隙基准源电路、所述工艺检测电路、所述电压检测电路和所述温度检测电路通过所述多路选择器与所述模数转换器连接；

53、所述数字电路和寄存器连接；所述数字电路和所述模数转换器连接；

54、所述带隙基准源电路用于生成偏置电压；

55、所述工艺检测电路用于生成所述工艺检测电压和对应的所述工艺参考电压；

56、所述电压检测电路用于生成所述电伏检测电压和对应的所述电伏参考电压；

57、所述温度检测电路用于生成所述温度检测电压和对应的所述温度参考电压；

58、所述多路选择器用于所述带隙基准源电路、所述工艺检测电路、所述电压检测电路和所述温度检测电路与模数转换器进行数据传输；

59、所述模数转换器用于生成数字码；

60、所述数字电路用于发出控制信号；

61、所述寄存器用于存储所述数字码。

62、本发明实施例提供的一种pvt检测电路，每个检测模块都具有电路结构简单、使用器件少、占用芯片面积小、检测完毕后可完全关闭等优点，且温度检测电路和工艺检测电路关联紧密，可重复调用，分别检测芯片不同部分的温度和工艺角；九个电压信号复用一个数模转换器通过简单的数字算法依次量化，可以大大减小片上资源消耗；最终得到的多字节量化结果可以精确的表示温度、电压、工艺的偏离程度，而不是简单的三种结果，可以供其他模块调用，精确补偿工艺、电压、温度偏差产生的影响，大大缓解了芯片其他电路设计过程中的严格约束条件，优化了不同工艺、电压、温度情况的芯片功耗，提高了测量结果的准确度。

63、进一步的，所述电压检测电路，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电伏检测电压输出端口、第二电伏检测电压输出端口、第一开关管和第二开关管；

64、所述第一电阻分别与所述第二电阻和所述第一电伏检测电压输出端口连接；所述第二电阻与所述第一开关管的漏极连接；所述第一开关管的源极接地；所述第三电阻分别与所述第四电阻和第二电伏检测电压输出端口连接；所述第三电阻和所述第二开关管的漏极连接；所述第二开关管的源极接地。

65、进一步的，所述温度检测电路，包括：第一放大器、第二放大器、第一二极管、第二二极管、第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管、第六mos管、第七mos管、第八mos管、第九mos管、第十mos管、温度检测电压输出端口、温度参考电压输出端口、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻和第十一电阻；

66、所述第一放大器的第一输入端分别与所述第五电阻和所述第七电阻连接；所述第一放大器的第二输入端分别与所述第六电阻和所述第一二极管连接；所述第一放大器的输出端口分别与所述第一mos管的栅极、所述第二mos管的栅极、所述第三mos管的栅极和所述第七mos管的栅极连接；所述第六电阻分别于所述第一mos管的源极和所述第一二极管连接；所述第一mos管的漏极分别与所述第二mos管的漏极、所述第三mos管的漏极、所述第五mos管的漏极、所述第六mos管的漏极、所述第七mos管的漏极、所述第七mos管的漏极和所述第八mos管的漏极连接；所述第一二极管分别与所述第二二极管、所述第四mos管的源极、所述第九电阻、所述第九mos管的源极、第十mos管的源极、第十电阻和第十一电阻连接；所述第二二极管与所述第五电阻连接；所述第七电阻分别与所述第二mos管的源极和所述第二放大器的第一输入端连接；所述第二mos管的源极与所述第二放大器的第一输入端连接；所述第四mos管的漏极分别与所述第三mos管的源极和所述第四mos管的栅极连接；所述第二放大器的第二输入端分别与所述第八电阻和所述第九电阻连接；所述第二放大器的输出端分别与所述第五mos管的栅极、所述第六mos管的栅极和第八mos管的栅极连接；所述第九mos管的漏极分别与所述第六mos管的源极和所述第九mos管的栅极连接；所述第九mos管的栅极与所述第十mos管的栅极连接；所述第七mos管的源极分别与所述第十mos管的漏极和所述温度检测电压输出端口连接；所述温度检测电压输出端口与所述第十电阻连接；所述第八mos管的源极分别与所述第十一电阻和温度参考电压输出端口连接。