RU2697028C2

RU2697028C2 - Method for measuring transient thermal characteristics of digital integrated circuits

Info

Publication number: RU2697028C2
Application number: RU2017140738A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Андреевич Сергеев; Ярослав Геннадьевич Тетенькин; Виктор Васильевич Юдин
Priority date: 2017-11-22
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2019-08-08
Also published as: RU2017140738A; RU2017140738A3

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment and can be used for control of thermal properties of digital integrated circuits (DIC). Essence: for measurement of transient thermal characteristic (TTC) of a digital integrated circuit, an odd number of logic elements include a circuit of a ring generator. Supply voltage of the preset value is supplied and the digital integral circuit is warmed up with a step of electric heating power. One logical element of the digital integrated circuit is maintained in a given logic state, and the temperature-sensitive parameter is the voltage at the output of the logic element whose state is given. Measured during heating at given time t_i instantaneous consumed power and voltage at output of logic element with known temperature coefficient of voltage. Calculating average power consumption of digital integrated circuit for time from heating start t₀=0 until moment of time t_i. Determining the transient thermal characteristic value as the ratio of voltage increment at the output of the logic element to the known temperature coefficient and to the average consumed power for each given time moment t_i by formula

,

where U_out(0) and U_out(t_i) is output voltage of logic element, logical state of which is set, at moments of time t₀=0 and t_i respectively, K_U – temperature coefficient of output voltage of logic element, P_cp(t_i)=[P(0)+P(t_i)]/2 – average power consumed by digital integrated circuit in time from heating start to time moment t_i, and P(0) and P(t_i) is instantaneous power consumed by digital integrated circuit at moments of time t₀=0 and t_i respectively.

EFFECT: high accuracy of measuring TTC at the beginning of heating of the DIC.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике измерения тепловых характеристик полупроводниковых изделий и может быть использовано для измерения переходных тепловых характеристик цифровых интегральных схем (ЦИС) как на этапах их разработки и производства, так и на входном контроле предприятий-потребителей ЦИС или при выборе режимов эксплуатации.The invention relates to a technique for measuring the thermal characteristics of semiconductor products and can be used to measure the transient thermal characteristics of digital integrated circuits (CICs) both at the stages of their development and production, as well as at the input control of CIS consumer enterprises or when selecting operating modes.

Ключевой задачей контроля тепловых свойств полупроводниковых приборов (ППП) является определение параметров их тепловой эквивалентной схемы, по которым можно рассчитать температуру активной области (р-n-перехода) ППП в любом заданном режиме работы прибора. В приближении одномерной тепловой схемы ППП задача сводится к определению набора значений тепловых сопротивлений (R_Ti) и теплоемкостей (C_Ti) или тепловых постоянных времени (τ_Ti=R_Ti⋅C_Ti) отдельных элементов и слоев материалов, составляющих конструкцию ППП. Указанные параметры могут быть определены по переходной тепловой характеристике (ПТХ) H(t) ППП, то есть по изменению температуры Δθ_n(t) активной области прибора при его саморазогреве рассеиваемой электрической мощностью заданного уровня Р₀, включаемой в момент времени t=0: H(t)=Δθ_n(t)/P₀.The key task of controlling the thermal properties of semiconductor devices (SPP) is to determine the parameters of their heat equivalent circuit, by which it is possible to calculate the temperature of the active region (pn junction) of the SPP in any given operating mode of the device. In the approximation of the one-dimensional thermal design of the SPP, the problem is reduced to determining the set of values of thermal resistances (R _Ti ) and heat capacities (C _Ti ) or thermal time constants (τ _Ti = R _Ti ⋅C _Ti ) of the individual elements and layers of materials that make up the design of the SPP. These parameters can be determined by the transient thermal characteristic (PTH) H (t) of the SPP, that is, by changing the temperature Δθ _n (t) of the active region of the device when it is self-heating by the dissipated electric power of a given level P ₀ , which is turned on at time t = 0: H (t) = Δθ _n (t) / P ₀ .

Известен способ измерения ПТХ ППП с p-n-переходами по кривой остывания (см. Давидов П.Д. Анализ и расчет тепловых режимов полупроводниковых приборов. М.: Энергия. - 1967. - стр. 33), состоящий в том, что исследуемый ППП разогревают электрической мощностью известного уровня до установившегося теплового режима, затем разогревающую электрическую мощность отключают, и в заданные моменты времени измеряют изменение температуры р-n-перехода по изменению температурочувствительного параметра (ТЧП), в качестве которого чаще всего используют прямое падение напряжения на р-n-переходе ППП при малом прямом токе. Недостатками этого способа является большое время измерения, определяемое предварительным разогревом ППП до установившегося теплового режима и последующим охлаждением до температуры окружающей среды (фактически время измерения в два раза превышает длительность ПТХ), а также большая погрешность измерения, обусловленная несимметричным характером кривых охлаждения и нагрева ППП из-за различия формы тепловых потоков при охлаждении и нагреве ППП: нагрев ППП осуществляется локальными источниками тепла на поверхности кристалла, а отвод тепла - со всех нагретых поверхностей конструкции ППП.There is a method of measuring the PTC of an SPP with pn junctions along a cooling curve (see Davidov PD Analysis and calculation of thermal conditions of semiconductor devices. M .: Energy. - 1967. - p. 33), which consists in the fact that the studied SPP is heated electrical power of a known level to the steady-state thermal regime, then the heating electric power is turned off, and at given times, the change in the temperature of the pn junction is measured by the change in the temperature-sensitive parameter (TCH), which is most often used as direct drop voltage across the p-n-transition SPT at low forward current. The disadvantages of this method are the long measurement time determined by preheating the SPP to a steady thermal condition and subsequent cooling to ambient temperature (in fact, the measurement time is twice the duration of the PTX), as well as the large measurement error due to the asymmetric nature of the SPP cooling and heating curves from due to the difference in the shape of heat fluxes during cooling and heating of the SPP: the SPP is heated by local heat sources on the surface of the crystal, and pla - on all heated surfaces SPT structure.

Известен способ измерения ПТХ ППП с p-n-переходами (см. IC Thermal Measurement Method - Electrical Test Method (Single Semiconductor Device) EIA/JEDEC JESD51-14 standard // http://www.jedec.org/download/search/jesd51-14.pdf), состоящий в том, что на изделие подают ступеньку электрической греющей мощности заданного значения, в процессе разогрева изделия в определенные моменты времени t_i на короткий интервал времени (длительностью до нескольких десятков микросекунд) греющую мощность отключают, через контролируемый p-n-переход пропускают малый прямой ток и измеряют ТЧП - прямое падение напряжения на p-n-переходе - температурный коэффициент К_Т которого известен, приращение температуры Δθ_n(t_i) в момент времени t_i определяется по изменению ТЧП:There is a known method for measuring the PTC of an SPP with pn junctions (see IC Thermal Measurement Method - Electrical Test Method (Single Semiconductor Device) EIA / JEDEC JESD51-14 standard // http://www.jedec.org/download/search/jesd51- 14.pdf), which consists in the fact that a step of electric heating power of a given value is supplied to the product, during heating of the product at certain points in time t _i for a short period of time (up to several tens of microseconds), the heating power is turned off through a controlled pn junction pass a small direct current and measure the PMI - a direct voltage drop at the pn junction - temperature the urine coefficient K _{T of} which is known, the temperature increment Δθ _n (t _i ) at time t _i is determined by the change in the PST:

где U_p-n(0) - падение напряжение на p-n-переходе до разогрева изделия, U_p-n(t_i) - падение напряжения на p-n-переходе в момент времени t_i.where U _pn (0) is the voltage drop at the pn junction before heating the product, U _pn (t _i ) is the voltage drop at the pn junction at time t _i .

Этот метод реализован, в частности, в установке T3Ster - Thermal Transient Tester (см. T3Ster - Thermal Transient Tester // www.mentor.com/micred).This method is implemented, in particular, in the T3Ster - Thermal Transient Tester installation (see T3Ster - Thermal Transient Tester // www.mentor.com/micred).

Недостатком указанного способа является значительная погрешность измерения ТЧП - прямого падения напряжения на контролируемом p-n-переходе - сразу же после выключения греющей мощности из-за влияния паразитных переходных электрических процессов, возникающих в p-n-переходе ППП при переключении из греющего режима в измерительный (см., например, Сергеев В.А., Юдин В.В. Измерение тепловых параметров полупроводниковых изделий с применением амплитудно-импульсной модуляции греющей мощности // Измерительная техника. - 2010. - №6. - С. 32-39.). Для снижения этой погрешности измерение ТЧП необходимо проводить через некоторое время задержки после выключения греющей мощности, за которое электрический переходный процесс в основном завершится; за это время температура p-n-перехода может заметно измениться. При этом постоянная времени релаксации электрических процессов заранее не известна, сильно зависит от значения греющей мощности и может значительно отличаться от образца к образцу.The disadvantage of this method is a significant error in measuring the PPI - a direct voltage drop at the controlled pn junction - immediately after turning off the heating power due to the influence of spurious transient electrical processes that occur in the pn junction of the SPP when switching from the heating mode to the measuring one (see, for example, Sergeev V.A., Yudin V.V. Measurement of thermal parameters of semiconductor products using amplitude-pulse modulation of heating power // Measuring equipment. - 2010. - No. 6. - P. 32-39.). To reduce this error, the measurement of the PPP must be carried out after a certain delay time after turning off the heating power, during which the electrical transient will basically end; during this time, the temperature of the pn junction can noticeably change. In this case, the relaxation time constant of electrical processes is not known in advance, it strongly depends on the value of the heating power, and can significantly differ from sample to sample.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения ПТХ ЦИС (см. патент №2613481 РФ Способ измерения переходной тепловой характеристики цифровых интегральных схем / Сергеев В.А., Тетенькин Я.Г. - Опубл. 16.03.2017, Бюл. №8), принятый в качестве прототипа и включающий подачу на ЦИС питающего напряжения, разогрев ЦИС ступенькой электрической греющей мощности путем включения нечетного количества логических элементов ЦИС по схеме кольцевого генератора (КГ), измерение в процессе разогрева в заданные моменты времени t_i мгновенной потребляемой ЦИС мощности и частоты ƒ_КГ колебаний КГ, температурный коэффициент К_Тƒ которой известен, и определение значения ПТХ в моменты времени t_t по формулеClosest to the proposed is a method of measuring the PTC of the CIS (see RF patent No. 2613481 Method for measuring the transient thermal characteristics of digital integrated circuits / Sergeev V.A., Tetenkin Y. - Publish. 03.16.2017, Bull. No. 8), adopted as a prototype and including supplying voltage to the CMS, heating the CSC with a step of electric heating power by turning on an odd number of logical elements of the CSC according to the circuit of a ring generator (KG), measuring during heating at specified times t _{i the} instantaneous consumed CSC power and frequency ƒ _KG oscillations of KG, the temperature coefficient K _{Tƒ of} which is known, and the determination of the PTX value at time t _t according to the formula

где ƒ_КГ(0) и ƒ_КГ(t_i) - частота колебаний КГ в моменты времени t₀=0 и t_i, соответственно, P_cp(t_i)=[Р(0)+Р(t_i)]/2 - средняя мощность, потребляемая ЦИС за время от начала нагрева t₀=0 до момента времени t_i, а Р(0) и P(t_i) - мгновенная мощность, потребляемая ЦИС в моменты времени t₀=0 и t_i, соответственно.where ƒ _KG (0) and ƒ _KG (t _i ) is the frequency of oscillations of the KG at time t ₀ = 0 and t _i , respectively, P _cp (t _i ) = [Р (0) + Р (t _i )] / 2 - the average power consumed by the CSC during the time from the start of heating t ₀ = 0 to the time t _i , and P (0) and P (t _i ) is the instantaneous power consumed by the CSC at time t ₀ = 0 and t _i , respectively.

Основной недостаток известного способа - значительная погрешность измерения ПТХ в начале (в первые несколько сотен микросекунд) нагрева ЦИС, обусловленная большой погрешностью измерения частоты при малом времени измерения. Как показано в описании известного способа по патенту 2613481 РФ, для измерения частоты КГ методом дискретного счета с погрешностью, сравнимой с погрешностью способа по стандарту JESD51-14, необходимо время счета Т_с порядка 100 мкс, а для двукратного измерения - не менее 200 мкс. Поскольку тепловые постоянные времени τ_Ткр кристалла современных ЦИС составляют сотни микросекунд, то за время измерения частоты КГ температура кристалла может заметно измениться, что приведет к погрешности определения ПТХ в начале нагрева ЦИС. Заметим, что ПТХ именно в начале нагрева ЦИС является наиболее информативной характеристикой для диагностики качества структуры ЦИС.The main disadvantage of this method is the significant error in the measurement of the PTX at the beginning (in the first several hundred microseconds) of the CMS heating, due to the large error in measuring the frequency with a short measurement time. As shown in the description of the known method according to RF patent 2613481, for measuring the KG frequency by the method of discrete counting with an error comparable to the error of the method according to the JESD51-14 standard, the counting time T is of _the order of 100 μs, and for a double measurement - at least 200 μs. Since the thermal time constants τ _{Tcr of the} crystal of modern _CISs are hundreds of microseconds, the crystal temperature can noticeably change during the measurement of the QG frequency, which will lead to an error in determining the PTC at the beginning of the CSC heating. Note that PTC at the very beginning of heating the CMS is the most informative characteristic for diagnosing the quality of the structure of the CMS.

Технический результат - повышение точности измерения ПТХ в начале разогрева ЦИС.The technical result is an increase in the accuracy of the PTX measurement at the beginning of the heating of the CIS.

Технический результат достигается тем, что в способе измерения переходной тепловой характеристики цифровых интегральных схем, в котором на цифровую интегральную схему подают питающее напряжение заданного значения, разогревают цифровую интегральную схемы ступенькой электрической греющей мощности путем включения нечетного количества логических элементов по схеме кольцевого генератора, измеряют в процессе разогрева в заданные моменты времени t_i мгновенную потребляемую мощность и температурочувствительный параметр, температурный коэффициент которого известен, рассчитывают среднюю мощность потребления цифровой интегральной схемой за время от начала нагрева t₀=0 до момента времени t_i, определяют значение переходной тепловой характеристики как отношение приращения температурочувствительного параметра к известному температурному коэффициенту и к средней потребленной мощности для каждого заданного момента времени t_i, отличие заключается в том, что один логический элемент цифровой интегральной схемы поддерживают в заданном логическом состоянии, и в качестве температурочувствительного параметра измеряют напряжение на выходе логического элемента, состояние которого задано, а значение переходной тепловой характеристики в момент времени t_i находят по формулеThe technical result is achieved by the fact that in the method for measuring the transient thermal characteristic of digital integrated circuits, in which a given voltage is supplied to the digital integrated circuit, the digital integrated circuit is heated with a step of electric heating power by turning on an odd number of logic elements according to the ring generator circuit, measured in the process heating at predetermined times t _i an instantaneous power consumption and temperature-setting temperature to coefficient of which is known, calculate the average power consumption of a digital integrated circuit for the time from the start of heating t ₀ = 0 to the time t _i the time determined value of the transient thermal characteristics as the ratio of the increment of temperature-sensitive parameter to a known temperature coefficient, and to the average power consumed for each predetermined timing t _i , the difference lies in the fact that one logical element of the digital integrated circuit is maintained in a given logical state, and as a tempo the temperature-sensitive parameter measures the voltage at the output of the logic element, the state of which is set, and the value of the transient thermal characteristic at time t _{i is} found by the formula

где U_вых(0) и U_вых(t_i) - выходное напряжение логического элемента, логическое состояние которого задано, в моменты времени t₀=0 и t_i, соответственно, К_U - температурный коэффициент выходного напряжения логического элемента, P_cp(t_i)=[Р(0)+Р(t_i)]/2 - средняя мощность, потребляемая цифровой интегральной схемой за время от начала нагрева до момента времени t_i, а Р(0) и P(t_i) - мгновенная мощность, потребляемая цифровой интегральной схемой в моменты времени t₀=0 и t_i, соответственно.where U _o (0) and U _o (t _i ) is the output voltage of the logic element, the logical state of which is set, at times t ₀ = 0 and t _i , respectively, K _U is the temperature coefficient of the output voltage of the logic element, P _cp ( t _i ) = [P (0) + P (t _i )] / 2 is the average power consumed by the digital integrated circuit during the time from the start of heating to the time t _i , and P (0) and P (t _i ) are instantaneous the power consumed by the digital integrated circuit at times t ₀ = 0 and t _i , respectively.

Сущность изобретения состоит в следующем. Несколько логических элементов (ЛЭ) контролируемой ЦИС соединяют по схеме КГ. При подключении ЦИС к источнику питания КГ начинает генерировать колебания на частоте, близкой к предельной частоте ЦИС, ЦИС начнет потреблять электрическую мощность от источника питания для поддержания этих колебаний и будет разогреваться этой мощностью.The invention consists in the following. Several logical elements (LE) of the controlled CIS are connected according to the CG scheme. When the CSC is connected to the power source, the CG starts to generate oscillations at a frequency close to the limit frequency of the CSC, the CSC will start to consume electric power from the power source to maintain these oscillations and will be heated by this power.

В известном способе в качестве ТЧП используется частота колебаний КГ, которая слабо уменьшается с ростом температуры из-за увеличения времени задержки сигнала в ЛЭ ЦИС. В начале нагрева ЦИС измерение частоты колебаний КГ необходимо проводить как можно быстрее, однако с уменьшением времени измерения погрешность измерения частоты возрастает. Для уменьшения погрешности измерения ПТХ ЦИС в начале нагрева, в предлагаемом способе в качестве ТЧП измеряется напряжение U_вых на выходе ЛЭ, логическое состояние которого задано. Измерение этого напряжения может осуществляться с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Быстродействие (время преобразования t_пр) современных АЦП на несколько порядков лучше, чем у частотомеров, и составляет доли микросекунд. При известном температурном коэффициенте К_Uнапряжения на выходе ЛЭ приращение температуры перехода в момент времени t_i определяется по формуле

.In the known method, the frequency of oscillations of the CG is used as a PST, which decreases slightly with increasing temperature due to an increase in the delay time of the signal in the LE of the CIS. At the beginning of the CID heating, the measurement of the vibration frequency of the CG should be carried out as quickly as possible, however, with a decrease in the measurement time, the error in measuring the frequency increases. To reduce measurement errors PTH DIS at the beginning of the heating, in the method as TCHP voltage measured at the output U _O LE, the logic state that is set. This voltage can be measured using an analog-to-digital converter (ADC). The speed (conversion time t _pr ) of modern ADCs is several orders of magnitude better than that of frequency meters, and is a fraction of microseconds. With the known temperature coefficient K _{U of the} voltage at the output of the LE, the increment of the transition temperature at time t _i is determined by the formula

.

В прототипе показано, что при расчете значений H(t_i) ПТХ необходимо использовать не мгновенное значение, а значение средней потребляемой ЦИС мощности за время от t₀=0 до

, где U_пит - напряжение питания ЦМС,

- средний ток потребления ЦИС.The prototype shows that when calculating the H (t _i ) PTX values, it is necessary to use not the instantaneous value, but the value of the average power consumed by the CIS over a time from t ₀ = 0 to

where U _pit is the supply voltage of the CMS,

- average current consumption of the CIS.

Таким образом, значение ПТХ в момент времени t_i определяется по формулеThus, the value of the PTX at time t _i is determined by the formula

Изменение температуры кристалла за время t_пр преобразования АЦП определяется выражениемThe change in the temperature of the crystal during the time t _pr conversion of the ADC is determined by the expression

,

и при условии t_пр<<<τ_Ткр относительная систематическая погрешность измерения ПТХ в начале нагрева ε=δθ/Δθ_кр≈t_пр/τ_Ткр будет во много раз меньше чем в прототипе, где она определяется отношением Т_с/τ_Ткр, т.к. t_пр<<Т_с.and under the condition t _pr <<< τ _{Tkr, the} relative systematic error of the PTX measurement at the beginning of heating ε = δθ / Δθ _cr ≈t _pr / τ _Tkr will be many times smaller than in the prototype, where it is determined by the ratio T _c / τ _Tkr , t .to. t _pr << T _s

Погрешность квантования АЦП, как известно, равна 0,5 единицы младшего разряда. Так, при измерении ТЧП 16-разрядным АЦП с пределом измерения 3 В, погрешность измерения составит 0,022 мВ, что при K_U=2 мВ/К соответствует изменению температуры на 0,011 К. При тепловых измерениях такой погрешностью практически можно пренебречь.The ADC quantization error, as is known, is equal to 0.5 units of the least significant bit. So, when measuring the PPI with a 16-bit ADC with a measurement limit of 3 V, the measurement error will be 0.022 mV, which at K _U = 2 mV / K corresponds to a temperature change of 0.011 K. In thermal measurements, this error can almost be neglected.

Таким образом, достигается технический результат способа - повышение точности измерения ПТХ в начале разогрева ЦИС.Thus, the technical result of the method is achieved - increasing the accuracy of the PTX measurement at the beginning of the warming of the CIS.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ, а на фиг. 2 - эпюры сигналов, поясняющие сущность способа и принцип работы устройства.In FIG. 1 shows a structural diagram of a device that implements the proposed method, and in FIG. 2 - diagrams of signals explaining the essence of the method and the principle of operation of the device.

Устройство содержит контролируемую ЦИС 1, нечетное количество ЛЭ (ЛЭ1-ЛЭn) которой соединены по схеме КГ и один ЛЭ (ЛЭq), выходное напряжение которого используется в качестве ТЧП, источник 2 питания, блок управления 3, сопротивление нагрузки 4, преобразователь 5 тока в напряжение в цепи питания ЦИС, первый АЦП 6, первое оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 7, второй АЦП 8, второе ОЗУ 9, вычислитель 10, индикатор 11, шину управления 12 и шину данных 13.The device contains a controlled CIS 1, an odd number of LEs (LE1-LEn) of which are connected according to the KG scheme and one LE (LEq), the output voltage of which is used as a TCHP, power supply 2, control unit 3, load resistance 4, current converter 5 the voltage in the power circuit of the CIS, the first ADC 6, the first random access memory (RAM) 7, the second ADC 8, the second RAM 9, the computer 10, the indicator 11, the control bus 12 and the data bus 13.

Работа устройства показана на примере измерения ПТХ КМОП ЦИС. В качестве ТЧП выбрано напряжение логической единицы ЛЭ с отрицательным температурным коэффициентом напряжения K_U.The operation of the device is shown on the example of measuring the PTX CMOS CIS. The voltage of the logical unit of the LE with a negative temperature coefficient of voltage K _{U was} selected as the PMT.

Устройство работает следующим образом. Блок управления 3 в момент времени t₀=0 формирует импульс U_У1 цикла измерения длительностью Т_Ц (фиг. 2, а), достаточной для достижения стационарного теплового режима ЦИС, который поступает на вход первого ЛЭ в составе КГ контролируемой ЦИС 1. КГ начинает генерировать импульсы с частотой следования ƒ_КГ (фиг. 2, б), которая близка к предельно допустимой для данного типа ЦИС, и ЦИС будет заметно разогреваться поглощаемой мощностью. Изменение температуры Δθ_n(t) перехода ЦИС показано на фиг. 2в. С другого выхода блока управления 3 на первый АЦП 6 и второй АЦП 8 в заданные моменты времени t_i подаются короткие управляющие импульсы U_У2 для запуска АЦП (см. фиг. 2г).The device operates as follows. The control unit 3 at a time t ₀ = 0 generates a pulse U _U1 of a measurement cycle of duration T _C (Fig. 2, a), sufficient to achieve a stationary thermal regime of the CSC, which is fed to the input of the first LE as part of the CG of the controlled CMS 1. The CG starts generate pulses with a repetition rate of ƒ _KG (Fig. 2, b), which is close to the maximum permissible for this type of CIS, and the CIS will noticeably heat up the absorbed power. The change in temperature Δθ _n (t) of the CIS junction is shown in FIG. 2c. From the other output of the control unit 3 to the first ADC 6 and the second ADC 8 at specified times t _i, short control pulses U _U2 are applied to start the ADC (see Fig. 2d).

Увеличение температуры кристалла приводит к уменьшению напряжения на выходе ЛЭ_q (см. фиг. 2д), которое с сопротивления 4 нагрузки R_н подается на первый АЦП 6. Преобразователь 5 тока в напряжение с внутренним сопротивлением R в цепи питания ЦИС преобразует ток потребления в напряжение U_R, которое подается на второй АЦП 8. По сигналу управляющих импульсов U_У2 происходит преобразование напряжений U_вых и U_R в коды, которые по команде блока управления 3 через шину управления 12 передаются по шинам данных 13 на первое ОЗУ 7 и на второе ОЗУ 9, соответственно. Вычислитель 10 за время между управляющими импульсами U_У2 определяет средний ток, потребляемый ЦИС, по формуле

, рассчитывает значение ПТХ по формуле

и передает массив данных {t_i, H(t_i)} на индикатор 11, который отображает эту информацию в удобной для оператора форме.Increasing the temperature of the crystal reduces the voltage at the output of the LE _q (see. Fig. 2e), which is a resistance load R 4 _n is supplied to the first D converter 6. The converter 5 into a voltage with current internal resistance R in the circuit converts the cis power supply current into a voltage U _R , which is fed to the second ADC 8. Based on the signal from the control pulses U _U2 , the voltages U _o and U _R are converted into codes, which are transmitted via data bus 13 to the first RAM 7 and to the second RAM via the control unit 3 via the control bus 12 9, respectively about. The calculator 10 during the time between the control pulses U _U2 determines the average current consumed by the CIS, according to the formula

calculates the value of the PTX by the formula

and transmits the data array {t _i , H (t _i )} to the indicator 11, which displays this information in a form convenient for the operator.

Claims

Способ измерения переходной тепловой характеристики цифровых интегральных схем, в котором на цифровую интегральную схему подают питающее напряжение заданного значения, разогревают цифровую интегральную схемы ступенькой электрической греющей мощности путем включения нечетного количества логических элементов по схеме кольцевого генератора, измеряют в процессе разогрева в заданные моменты времени t_i мгновенную потребляемую мощность и температурочувствительный параметр, температурный коэффициент которого известен, рассчитывают среднюю мощность потребления цифровой интегральной схемой за время от начала нагрева t₀=0 до момента времени t_i, определяют значение переходной тепловой характеристики как отношение приращения температурочувствительного параметра к известному температурному коэффициенту и к средней потребленной мощности для каждого заданного момента времени t_i, отличающийся тем, что один логический элемент цифровой интегральной схемы поддерживают в заданном логическом состоянии, и в качестве температурочувствительного параметра измеряют напряжение на выходе логического элемента, состояние которого задано, а значение переходной тепловой характеристики в момент времени t_i находят по формулеA method for measuring the transient thermal characteristic of digital integrated circuits, in which a given voltage is supplied to the digital integrated circuit, the digital integrated circuit is heated with a step of electric heating power by including an odd number of logic elements according to the ring generator circuit, measured during heating at specified times t _i instantaneous power consumption and temperature-sensitive parameter, the temperature coefficient of which is known, calculate dnyuyu power consumption digital integrated circuit for the time from the start of heating t ₀ = 0 to the time t _i, determine the value of the transition thermal characteristics as the ratio of the increment of temperature-sensitive parameter to a known temperature coefficient, and to the average power consumed for each predetermined moment t _i of time, wherein that one logical element of the digital integrated circuit is maintained in a given logical state, and the voltage is measured as a temperature-sensitive parameter at the output of the logical element, the state of which is set, and the value of the transitional thermal characteristic at time t _{i is} found by the formula

где U_вых(0) и U_вых(t_i) - выходное напряжение логического элемента, логическое состояние которого задано, в моменты времени t₀=0 и t_i соответственно, К_U - температурный коэффициент выходного напряжения логического элемента, P_cp(t_i)=[Р(0)+P(t_i)]/2 - средняя мощность, потребляемая цифровой интегральной схемой за время от начала нагрева до момента времени t_i, а Р(0) и P(t_i) - мгновенная мощность, потребляемая цифровой интегральной схемой в моменты времени t₀=0 и t_i соответственно.where U _o (0) and U _o (t _i ) is the output voltage of the logic element, the logical state of which is set, at times t ₀ = 0 and t _i, respectively, K _U is the temperature coefficient of the output voltage of the logic element, P _cp (t _i ) = [P (0) + P (t _i )] / 2 is the average power consumed by the digital integrated circuit during the time from the start of heating to the time t _i , and P (0) and P (t _i ) is the instantaneous power consumed by the digital integrated circuit at times t ₀ = 0 and t _i, respectively.