應用方案—采用紅外熱像儀系統鑒定柔性芯片上的功率分布

由于現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顯著提高。半導體芯片的紅外熱像圖已成為一種更加有用的工具，去實時可視化芯片上的熱功率分布。通過識別芯片上熱點，可以進一步解決與設計、工藝、缺陷相關的晶圓和芯片封裝問題。

圖為熱測試和成像流程圖

研究者設計了一個系統來可視化熱圖并實時預測芯片上的功率分布。這也是首次在現有的，完全受支持的制造測試平臺和基礎架構之上直接實現紅外成像功能，包括硬件支持（主板上燒制，插槽，工具），軟件支持基礎架構。最重要的是，一旦產品硬件老化，這套系統就可以供多個用戶使用，并且可以供多個產品使用。

圖為計算流體動力學建模結果（左）和紅外熱像圖（右）之間的比較

這套系統是直接在現有工具上開發靈活的通用熱像儀系統，以評估芯片空間溫度和功率分布。該系統可用于評估對“快速”事件（例如功率尖峰）的響應，也可以用于驗證電遷移和焦耳熱效應，以進行全芯片和微型研究。

圖為紅外熱像儀下的芯片熱點

這項工作已成功應用于調查服務器高端產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品熱認證的新概念，具有靈活和高效的特點，并可能替代傳統的熱測試車認證。該技術可以減少人力，成本和時間，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.