Введение
Глава 1. Анализ методов и средств измерения тепловых параметров цифровых интегральных схем 12
1.1. Особенности различных технологий ЦИС и тенденции их развития... 12
1.2 Тепловые режимы работы и надежность ЦИС 14
1.3 Тепловые модели и тепловые параметры ЦИС
1.3.1 Методы анализа тепловых процессов в ЦИС 17
1.3.2 Одномерные тепловые цепи 18
1.3.3 Распределенные теплоэлектрические модели 22
1.3.4 Нелинейные теплоэлектрические модели 23
1.4 Методы измерения температуры активной области полупроводнико вых структур 24
1.4.1 Прямые методы измерения температуры 24
1.4.2 Косвенные методы измерения температур 25
1.5 Обзор методов измерения тепловых параметров ЦИС 27
1.5.1 Стандартные методы измерения тепловых параметров ЦИС
по переходной тепловой характеристике 27
1.5.2. Измерение теплового импеданса микросхем 30
1.6 Способы измерения ТП ЦИС с использованием электрических тем пературочувствительных параметров 33
1.6.1. Измерение ТП ЦИС с использованием температурных зависимостей напряжения логических элементов 33
1.6.2. Амплитудно-импульсная модуляция греющей мощности 34
1.6.3. Частотно-импульсная модуляция греющей мощности по гармоническому закону 35
1.6.4. Частотно-импульсная модуляция греющей мощности по линейному закону
1.7. Измерение тепловых характеристик ЦИС с использованием временного температурочувствительного параметра 37
1.8. Выводы 40
Глава 2. Способы измерения времени задержки распространения сигнала в ЦИС
2.1 Время задержки распространения сигнала ЦИС как диагностический параметр 41
2.2 Анализ динамических параметров КМОП инвертора 41
2.3 Влияние температуры на динамические характеристики МОП 3 структур 44
2.3.1 Температурная зависимость порогового напряжения и напряжения отсечки 44
2.3.2 Подвижность носителей заряда в полупроводнике 45
2.3.3 Температурная зависимость динамических параметров 2.4 Прямой способ измерения времени задержки 46
2.5 Частотный способ измерения времени задержки ЛЭ ЦИС 49
2.6 Анализ воздействия источников помех на выходной сигнал КГ 53
2.7. Одновибраторный способ измерения времени задержки сигнала 61
2.8 Выводы 63
Глава 3. Методы измерения тепловых параметров ЦИС с использованием времени задержки в качестве ТЧП
3.1 Способ измерения теплового сопротивления ЦИС с использованием режима кольцевого генератора 64
3.2 Способ измерения переходной тепловой характеристики ЦИС с использованием режима кольцевого генератора 68
3.3 Измерение теплового импеданса цифровых интегральных схем 73
3.4 Способ измерения ПТХ по времени задержки ЦИС 76
3.5 Анализ ПТХ и построение тепловых моделей ЦИС
3.5.1. Метод структурных функций 77
3.5.2. Новый алгоритм анализа ПТХ ЦИС 80
3.5.3. Анализ ПТХ ЦИС с использованием численного дифференцирования 85
3.5.4. Анализ ПТХ ЦИС с использованием полиномиальной регрессии 89
3.6 Выводы 92
Глава 4. Разработка программно-аппаратного комплекса для измерения тепловых параметров ЦИС 94
4.1 Основные требования, предъявляемые к измерительному комплексу 94
4.2 Повышение точности измерительного комплекса
4.3. Состав автоматизированного измерительного комплекса 97
4.4. Микропроцессорный измеритель тепловых параметров ЦИС 97
4.5. Управляющая программа микроконтроллера 101
4.6. Исследование основных технических характеристик комплекса
4.6.1. Оценка диапазонов измерения теплового сопротивления и времени измерения 106
4.6.2. Оценка погрешности измерения теплового сопротивления 107
4.6.3. Погрешность измерения частоты 107
4.6.4. Определение начальной частоты генерации КГ 108
4.6.5. Зависимость температуры корпуса от внешних параметров ... 109
4.6.6. Погрешность определения температурного коэффициента частоты кольцевого генератора 110
4.6.7. Погрешность, обусловленная нелинейностью АЦП 110
4.6.8. Погрешность температурного датчика типа DS18B20 111
4.6.9. Общая погрешность измерения тепловых параметров 111
4.7. Выводы 112
Глава 5. Результаты экспериментальной проверки комплекса для измерения тепловых параметров ЦИС 113
5.1. Результаты экспериментальных измерений ТП ЦИС 113
5.2 Результаты экспериментальных испытаний ПЛИС
5.3. Повторяемость экспериментальных результатов 122
5.4. Сравнение с альтернативным методом измерения ПТХ 123
5.5. Выводы 127
Заключение 128
Список литературы
