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eFuse（electronic fuse，电子熔丝）是一种集成在芯片内部、用于一次性或有限次可编程存储的小型非易失性元件，广泛应用于芯片 ID 标识、版本控制、配置参数存储、加密安全、防盗、防伪、良率管控等场景。它在出厂测试或系统初始化时可被烧写，之后便可以长期保存信息，即使掉电也不丢失。
一、eFuse 原理
eFuse 的基本原理是：通过电流烧断或改变某段导线或器件结构的电特性 ，从而形成“熔断”或“导通”的状态。 这种状态代表 0 或 1，实现一次性写入的数据存储。
常见的 eFuse 类型：
1.熔断型（blowable fuse）
- 结构：一般为一段细金属线或 poly 导线
- 编程方法：施加较大电流使其熔断
- 读出方法：检测该处是否导通
- 特点：结构简单、成本低，但可能存在电迁移、残留导通的问题
2.氧化物破坏型（Antifuse）
- 原理：通过高压击穿绝缘层形成导通路径
- 特点：常用于安全要求更高的存储
3.MOS 型 eFuse（基于晶体管结构）
- 利用 MOSFET 栅极氧化层的击穿或结构变化
- 精度高，抗干扰能力强，可靠性好
4.多次可编程 eFuse（如 TI、Intel 的多次烧写 eFuse）
- 使用更复杂的结构或外部电路，使 eFuse 具备部分“重写”能力
二、eFuse 读写机制
写入（烧写）流程：
1. 选择目标 eFuse bit
2. 通过控制逻辑（如测试模式或安全模式）施加特定高压 / 电流
3. 改变目标位置的物理状态（熔断 / 击穿等）
4. 将写入值锁定或进入只读状态
读取流程：
- 通过扫描相关 bit 位电阻、电压等参数，判断其是否导通，读取逻辑值（0 或 1）
三、eFuse 的主要应用
1. 芯片身份识别 / 唯一 ID
- 每颗芯片烧写唯一标识码
- 用于追溯、认证、防伪等
2. 安全 / 加密应用
- 存储加密密钥或哈希值
- 与安全启动、TrustZone、TPM 配合使用
- 密钥无法篡改，抗物理攻击能力强
3. 芯片配置参数
- 用于配置时钟频率、电压、电流范围、工艺补偿等
- 根据烧写信息自动配置芯片功能
4. 良率优化与分级（Bin 分级）
- 烧写芯片测试结果或性能等级
- 节省测试时间、提高系统效率
5. 版本控制 / 功能开关
- 可通过烧写 efuse 开启或关闭部分功能模块
- 实现产品分级、软件调试、安全控制等
四、eFuse 与其他非易失存储的比较
| 特性 | eFuse | EEPROM | Flash |
|---|---|---|---|
| 写入次数 | 一次性（或有限次） | 多次 | 多次 |
| 存储密度 | 较低 | 中 | 高 |
| 写入时间 | 快 | 慢 | 慢 |
| 成本 | 低 | 中 | 高 |
| 安全性 | 高（不可逆） | 一般 | 一般 |
| 应用场景 | 安全、配置 | 配置、校准 | 存储大量数据 |
五、eFuse 在芯片测试中的作用
在芯片的 CP（晶圆测试）阶段或 FT（成品测试）阶段，常通过烧写 eFuse 来：
- 标记芯片的测试通过等级（Bin）
- 标记芯片是否做过修复（如激光修复后烧写修复标志）
- 保存工艺补偿数据（如 PLL、ADC、DAC 等模块的补偿码）
- 烧写加密锁（比如让芯片一旦封装后，eFuse 锁定，禁止重新测试或修改功能）
这对后续数据分析、良率追踪、返修识别、安全管控都有重要价值。
