超高功耗老化硬件设计：这些关键事项不容忽视-CTI华测检测官方商城

在超高功耗测试领域，CTI华测检测已累积了相当丰富的案例与经验。除了设计人员在应用电路设计方面拥有多年的实务经验，能够与客户共同讨论并提供专业协助之外，在整体硬件设计过程中，也有许多关键环节需要特别留意。

　　为了确保系统在高功耗、高负载环境下仍能稳定运行，并兼顾安全性与可靠性，本文将汇整几个在超高功耗老化硬件设计中必须重点关注的关键事项，与大家进行分享与交流。

优化的电源方案

　　超高功耗产品通常由多个Die集成于同一封装中，并且不同功能模块往往具有各自独立的Power Domain。随着系统复杂度提升，不同Power Domain会对应多种电压与电流需求。因此，在老化测试系统的硬件设计中，如何有效利用平台电源资源并进行合理的电源分配，不仅会影响整板的测试Density（成本效益），也会对整体老化硬件系统的调试与稳定性产生重大影响。

　　在电源架构规划上，需要根据各个Power Domain的上电与下电时序（Power Sequence）进行适当整合与管理。同时，对于功率需求较低的次要Power Domain，可考虑利用系统主电源搭配LDO进行二级供电，以简化电源架构并提高电源使用效率。

　　因此，如何在满足不同Power Domain供电需求的前提下，兼顾系统资源利用率与电源稳定性，是超高功耗老化硬件设计中不可忽视的重要环节之一。

老化测试座的热仿与分析

　　在超高功耗老化测试中，如何让温控系统符合设计需求，是硬件设计中的关键课题，而”热仿真（Thermal Simulation）”则是不可或缺的重要分析工具。

　　老化测试座在设计时，必须与整套系统的散热架构相互配合，以确保在高功耗运行条件下仍能维持稳定的温度控制。透过热仿真分析，设计人员可以在开发阶段提前评估散热路径、热分布情况以及整体温控表现，从而判断设计是否能够满足实际应用需求，并在早期阶段进行优化与调整。

　　此外，不同Package类型在热传导与结构特性上也存在差异，因此老化测试座的结构设计亦需加以考虑。例如：

• 上盖施加的压力是否适当

• 是否能够与Package表面紧密贴合

• 是否能够有效将芯片产生的热量顺利导出

　　这些因素都会直接影响散热效率与温度控制效果，因此在设计阶段必须纳入重点评估与验证。

应力分析

热仿

Thermal Diode的应用

　　在老化试验过程中，温度监控一直是确保测试可靠性与稳定性的关键环节之一。透过完善的温度监测机制，能够实时掌握产品在老化测试期间的温度变化，并在异常状况发生时及时进行调整或保护。

　　在系统设计上，除了可透过Socket与Thermal Head上配置的RTD Sensor来监测老化测试过程中的芯片表面温度变化外，也可以利用产品内部的Thermal Diode来辅助监控芯片本身的温度状态。

　　相较于外部温度传感器，Thermal Diode能更直接反映芯片内部的实际温度情况，因此常被用来作为辅助温控机制，使客户在进行老化测试时能够更全面地掌握产品的温度分布与变化趋势，从而进一步提升测试的准确性与可靠性。

完善的仿真(PI/SI)

　　在高功耗设计中，必须重视信号完整性（SI）与电源完整性（PI）。

　　设计完成后的硬件，需要确认信号品质是否良好，以及Power Plane是否足够承载所需电流。

　　因此需要透过PI/SI仿真来验证硬件设计是否能满足系统需求。

PCB设计要点

　　A.层叠与参考：高速信号以完整地/电源平面为参考，减小回流环路；电源/地平面配对以降低谐振。

　　B.去耦与端接：去耦电容就近放置，兼顾SI端接与PI去耦；避免去耦影响信号阻抗连续性。

　　C.仿真验证：SI做阻抗、眼图、S参数；PI做AC阻抗、IR Drop、平面谐振；协同仿真电源对信号的影响。

　　D.布局布线：关键信号（DDR/PCIe/USB）优先，远离噪声源；电源分区、避免信号跨分割。