1.Trim的定义

 

修调（Trim）是芯片制造后道环节的核心校准技术，通过物理或逻辑手段调整芯片内部结构，使其关键性能参数达到设计目标。在CP和FT阶段，工程师利用修调技术对因制造工艺波动而产生的性能偏差进行系统性修正，确保芯片性能一致性和量产良率。

 

半导体制造涉及数百道精密工艺，即使纳米级的光刻偏差或掺杂不均，也会导致晶体管阈值电压、电阻值等关键参数偏离设计值。这种偏差在模拟电路（如基准电压源、振荡器）中尤为突出——器件参数的微小变化会通过放大电路级联，最终造成芯片功能失效或性能降级。修调技术如同芯片的“精密微调器”，通过补偿工艺缺陷，将参数拉回设计轨道。

 

2.为什么要进行Trim

 

1. 工艺偏差补偿

 

半导体制造过程中，晶体管尺寸、阈值电压、电阻和电容等参数的实际值可能偏离设计值，导致芯片性能不一致。例如，当时钟模块的实际输出频率与设计频率偏差较大时，可通过ATE设备提供的慢速脉冲对时钟模块进行计数，利用二分法自动调整trim值，快速完成修调，显著缩短测试时间。

 

2. 温度漂移校准

 

芯片在不同工作温度下，模拟电路的增益、失调和噪声等特性会发生漂移，影响整体性能。修调技术通过动态校准机制，能够有效抵消温度变化带来的影响，确保芯片在宽温度范围内保持稳定运行。

 

3. 电源电压波动补偿

 

实际电源电压的波动可能偏离设计理想值，进而影响模拟电路的性能。修调技术通过实时调整电路参数，补偿电压变化，维持电路性能的稳定性。

 

4. 精度与性能提升

 

对于高精度模拟电路（如ADC、DAC、PLL等），修调技术能够优化失调、增益和线性度等关键参数，使其达到设计目标，从而显著提升芯片的性能和精度。

 

5. 良品率与一致性优化

 

制造过程中的不确定性可能导致芯片性能的个体差异。修调技术通过个性化校准，能够有效减少性能离散性，提升整批产品的良品率和一致性。

 

6. 满足定制化需求

 

不同客户或应用场景对芯片性能有差异化要求。借助Trim技术，可根据客户的特定需求对芯片实施定制化微调，从而契合其特定性能指标。

 

3.Trim的种类

 

1. 多晶硅熔丝修调（最常见）

 

多晶硅熔丝修调通过外部测试信号控制内部修调POWER管导通，产生大电流使熔丝电阻阻值增大。系统通过采样阻值变化判断熔丝是否烧写成功，并将结果传递至需要修调的模块。这一方法通常包括三个功能：预修调、烧写修调和读取修调结果。其中，读取修调结果并非所有设计都会直接实现，而是可以通过观察修调参数的实际变化间接判断修调是否成功。

 

2. 齐纳二极管修调（Zener Trim） 

 

齐纳修调利用齐纳二极管的反向击穿特性，通过热击穿使二极管永久导通，从而短路串联电阻，实现修调。齐纳修调常采用背靠背的双极型结构，能够在较少管脚数量下提高修调精度。其核心原理是通过施加脉冲电压或电流（通常为12V左右电压或200-300mA电流）使PN结热击穿，形成类似导线的导通状态。为避免过度损坏，施加的脉冲时间应尽可能短，以防止PN结因过热而损坏。

 

3. 电阻薄膜熔丝修调

 

电阻薄膜熔丝修调通过激光切割电阻薄膜的一小部分来增加阻值。这种方法工艺复杂，且无法在ATE上进行，导致成本非常高昂。尽管其精度较高，但受限于设备和工艺要求，应用范围较窄。电阻薄膜熔丝修调通常用于高精度模拟电路，因其能够实现非常精确的阻值调整。

 

4. EPROM/EEPROM数字修调

 

基于可编程存储器的数字修调技术广泛应用于数字电路设计中。EPROM（一次性写入）和EEPROM（可擦写）通过浮栅管（Flotox）结构实现修调信息的存储。浮栅管因其结构简单、耐久性强和与CMOS工艺兼容性而被广泛采用。修调时，将需要调整的代码写入存储单元，从而实现参数的精确调整。EPROM为一次性编程（OTP），而EEPROM支持多次擦写，可根据需求灵活调整修调信号。

 

这四类修调技术各具优势，满足不同芯片设计需求。从熔丝的物理烧写到齐纳二极管的热击穿，再到电阻薄膜的激光切割和存储器的数字化调整，为芯片的性能优化提供了多样化的解决方案。

 

4.Trim的方法

 

1. 公式计算法  

 

公式计算法基于芯片设计阶段的熔丝与电压变化公式，通过初始电压和目标值的差异，快速确定需要修调的熔丝位置。该方法适用于有修调pad的熔丝修调和齐纳修调，已在CP阶段广泛应用。具体实现方式是为每个修调齐纳二极管分配一个电子开关阵列，通过公式计算确定需要闭合的电子开关阵列编号，从而完成修调。这种方法效率高、逻辑清晰，尤其适合批量生产中的快速修调。

 

2. VI源循环穷举法  

 

VI源循环穷举法通过列出修调位的电压变化范围，结合初始电压与目标值的差异，逐个匹配修调位，最终确定需要修调的位置。尽管该方法在理论上可行，但随着修调位数量的增加，测试程序的复杂度呈几何级增长，导致效率低下。此外，VI源的电平建立和撤销时间跨度大于300μs，无法满足对电平响应速度有严格要求的芯片。因此，这种方法仅适用于修调位较少的场景，不建议在大规模修调中使用。

 

3. AWG数组法  

 

AWG数组法利用测试机的任意波形发生器（AWG）模式，通过时间同步输入电压信号，将修调需求转化为数组形式。每个数组数值对应一个修调位，通过设定输入电压生成修调方波，实现熔丝熔断的控制。该方法适用于对修调时序要求不严格的多修调位场景，尤其适合优化VI源穷举法的繁琐流程。

 

4. DIO数字编程法  

 

DIO数字编程法利用测试机的数字输入输出（DIO）板卡，通过数字信号读写功能实现修调。该方法适用于基于IIC、SPI等通信协议的数字修调，尤其在需要复杂时序信号的场景中表现出色。其电平建立时间可短至10nS，测试效率高。具体实现方式是根据初始电压与目标值的关系，生成修调代码并写入芯片的EPROM或EEPROM存储单元，完成修调后验证输出电压是否符合设计要求。尽管该方法对测试工程师的编程能力要求较高，且目前应用场景有限，但随着数字测试设备的普及，其未来潜力巨大。

 

修调方法的选择需综合考虑芯片设计需求、测试设备资源、修调效率及量产需求。公式计算法适合快速批量修调，VI源循环穷举法适用于小规模修调，AWG数组法优化了多修调位的时序控制，而DIO数字编程法则为复杂场景提供了高效解决方案。

 

5.结语

 

芯片修调技术是确保其性能符合设计标准的关键工序，通常由制造商在出厂前完成，从而省去了大多数终端用户的额外修调步骤。部分高端数模混合芯片提供了用户可编程的修调选项，以便在特定应用场景下进行优化微调，但这通常需要专业知识和专用工具。同时一些先进的芯片还集成了自适应校准功能，能够根据运行时的工作条件自动调整，进一步简化了使用流程，无需用户手动干预。

 

修调方法因芯片的类型和制造工艺的不同而有所差异，通常需要专用的测试设备来支持。为了确保量产芯片在批量测试中的参数稳定性和精确性，制造商需要对每种芯片进行一对一的修调验证。这一过程通常在CP测试和FT测试阶段完成，有时还需要开发专门的修调PCB板。

 

随着技术的不断进步，修调技术在数字芯片和模拟电源芯片中的应用变得越来越普遍。无论是CP测试还是FT测试，修调都是芯片测试流程中的一个关键环节。这要求测试人员必须具备扎实的专业知识和技能，以应对各种不同的修调类型和方法，确保芯片能够满足日益增长的性能需求。

 

 

 

来源：ATE测试小白

关键词： 芯片