[发明专利]基于芯片的电磁发射确定关于芯片内部操作的信息的方法

说明书

技术领域

本发明总地涉及集成电路，具体地说，涉及一种用于通过分析电磁发射来确定集成电路内部操作的技术。

背景技术

集成电路(IC)是小型化的电子电路，主要由半导体和无源器件组成。由于它们尺寸相对较小、性能较高并且成本较低，所以当前IC在所制造的几乎每个电子设备中都相当普遍。在大多数情况下，IC的尺寸从仅几个平方毫米到250个平方毫米左右。虽然这么小的尺寸对于封装在电子设备内非常有利，但是这通常使得故障查找和质量控制非常困难。

在制造过程中，通常需要测试IC至少两次：一次是在切成薄片阶段，而另一次是当将各个IC封装进电子设备中时。诸如晶片检测器之类的自动化测试设备(ATE)是用于测试IC的最普通的工具。晶片检测器使用探针板作为电子测试设备与IC之间的接口。晶片检测的问题在于它需要非常精密且昂贵的测试设备，而且非常耗时。此外，该设备也必须被校准，以便在测试过程中不会损坏IC。

为了减少与IC测试相关的时间和成本，IC通常被设计成具有可测性特征。仅对可测性特征进行测试的问题在于，只通过测试所选择的若干特征通常很难确定IC是否确实操作正确。这种类型的测试更多地用于将功能器件从非功能器件中过滤出来。

IC测试中的最大障碍之一是时钟信号的测试。集成电路通常包括一个或多个用于协调两个或更多电路的动作的时钟信号。这些时钟信号以预定的时钟频率(每秒的周期数，以赫兹来计)在高、低状态之间振荡。时钟信号用于使电路的不同部分同步，也用于计算传输中的延迟。随着IC变得更加复杂，特定的IC可能存在许多具有各种不同时钟频率的时钟信号。通过已知的测试过程，通常很难确定时钟频率是否操作正确。

可以理解的是，如果时钟信号可操作，但是不正确或没有正确地被同步，那么IC可能无法正确执行某些功能或计算，从而导致可运行但有缺陷的器件。这种器件通常很难利用已知的测试过程来诊断或识别。

此外，制造商时常可以发现有必要反向分析产品。无论它是自己的IC、竞争者的IC还是供应商的IC，反向分析都是设计、诊断和改善IC的有效工具。直到现在，这一实践已经包括很多先前描述的IC测试过程以及一些剖析型过程。除了需要昂贵的测试设备之外，问题还在于这一过程通常是破坏性的，而且可能需要很多训练有素的专家来解读各个部件的功能。实际上，如果只有一个样本来进行破坏型反向分析，那么这种破坏型反向分析是相当麻烦的。

因此，所需要的是非破坏性系统和方法来用于测试集成电路内部时钟的操作。

发明内容

本发明通过提供非破坏性系统和方法测量电磁发射来测试集成电路内部时钟的操作，从而克服与现有技术相关的问题。本发明通过提供非破坏性工具来测试并识别时钟信号以及通过频谱分析来辅助特定IC的反向分析，使得识别故障IC更加容易。

根据本发明的一个方案，用于确定集成电路(IC)内部操作的方法包括：测量来自集成电路芯片的电磁(EM)发射，并分析EM发射。在特定的方法中，利用封闭式RF探针(close end probe)测量来自IC的EM发射。可以获取关于IC的若干个不同位置处的测量结果。

在特定的方法中，测量以各种方式配置的IC的电磁发射。在正常操作模式下，在对IC供电并提供任何外部时钟信号时，测量EM发射。在测量正常操作模式下IC的发射之后，通过使外部时钟信号对IC无效并重新测量EM发射来重新配置IC。通过对IC断电、使外部时钟信号无效然后对IC重新供电，来使外部时钟信号无效。在另一第三测试模式下，在对IC继续供电时，使外部时钟信号重新有效。

还公开了用于分析EM发射的各种方法。根据一种方法，分析EM发射，以确定它们是否低于一预定的射频干扰(RFI)水平。根据另一特定方法，测量一频率范围内的EM辐射，并且所述分析EM发射的步骤包括识别与大于一预定振幅的振幅对应的频率(例如，识别频谱中的频率波峰)。然后，将识别出的频率与一预定频率组进行比较，以确定IC的时钟是否操作正确。在可替换分析中，将识别出的频率和与已知器件相关的频率组进行比较，以确定是否有任何已知器件嵌入在IC中。在另一可替换分析中，可以将一测试模式下IC的发射中识别出的频率与另一测试模式下同一IC的发射中的进行比较，以确定是否有任何内部时钟与一内部时钟或外部时钟信号同步。

本发明的方法可以利用电子可读介质实现，在电子可读介质中具有用于使电子设备执行和/或利于本发明任一方法的代码。