21、高速集成电路设计调试的下一代光学探测工具

高速集成电路设计调试的下一代光学探测工具

在高速集成电路的设计调试中，光学探测技术发挥着至关重要的作用。本文将深入探讨几种关键的光学探测技术，包括单元素时间分辨发射（TRE）、超导单光子探测器（SSPD）用于时间分辨光子发射（TRPE）以及时间差分激光电压探测（TD - LVP），分析它们的原理、实验结果以及优缺点。

1. 单元素时间分辨发射（TRE）

TRE技术在微处理器电路诊断中具有重要应用价值。与传统的激光电压探测（LVP）和皮秒成像电路分析（PICA）等技术相比，TRE具有独特的优势。
- 实验设置
- 使用Optonics EmiScope I系统收集TRE数据，该系统采用了近红外优化的InGaAs基雪崩光电二极管（APD），具有良好的定时响应、适中的暗计数率和较高的量子效率，能够实现快速数据采集。
- 数据采集对象为采用0.13 µm工艺技术制造并封装在倒装芯片中的微处理器。样品经过手动减薄和抛光至约100 µm厚度，并涂覆抗反射涂层，同时使用透明散热器辅助测量。
- 数据处理与分析
- 为便于观察，TRE信号通常使用带宽为15 GHz的箱形滤波器进行平滑处理。但在分析发射峰的半高全宽（FWHM）、信号光子数和暗计数时，使用原始未平滑数据。
- 通过拟合高斯曲线确定峰的FWHM，进而计算定时精度。定时精度等于峰的FWHM除以信噪比（SNR），其中SNR的计算公式为：
[SNR = \frac{n_{signal}}{n_{signal} + n_{noise}} ]
其中，(n_{signal})是峰的FWHM区域内的信号光子数，(n