專利名稱:基于測量漏電變化的在線電路老化預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種基于測量漏電變化的在線電路老化預(yù)測方法。
背景技術(shù):
隨著工藝技術(shù)進(jìn)入納米級,晶體管特征尺寸不斷減小。在這種情況下,NBTI (負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性Negative Bias Temperature ^stability),一種作用于PMOS晶體管的老化效應(yīng)成為影響電路生命期可靠性的首要因素。NBTI效應(yīng)會隨著電路使用時(shí)間的推移增加電路的時(shí)延,從而導(dǎo)致電路出現(xiàn)定時(shí)違規(guī)問題。一些研究工作表明,在最差操作環(huán)境下, NBTI效應(yīng)可以導(dǎo)致電路時(shí)延在10年內(nèi)增加20%。由于電路老化是一種相對緩慢的過程, 在線電路老化預(yù)測是一種有效的對老化效應(yīng)導(dǎo)致的電路失效進(jìn)行預(yù)測的方法。已有的一些在線電路老化預(yù)測方法都是基于時(shí)延監(jiān)測原理。這種基于時(shí)延監(jiān)測原理的老化預(yù)測方法的一個優(yōu)勢是能夠在電路執(zhí)行工作負(fù)載的功能操作期間實(shí)時(shí)監(jiān)測通路時(shí)延的變化,并根據(jù)監(jiān)測的時(shí)延變化預(yù)測電路的老化程度。然而,基于時(shí)延監(jiān)測原理的老化預(yù)測方法也面臨著一些挑戰(zhàn)。其中最主要的就是電路在執(zhí)行功能操作時(shí)所產(chǎn)生的噪聲可能會導(dǎo)致老化傳感器做出錯誤的報(bào)警。這些實(shí)時(shí)噪聲包括供電/感應(yīng)噪聲以及電路中的串?dāng)_噪聲等。隨著制造工藝的不斷進(jìn)步,晶體管特征尺寸的不斷縮小,電路中的實(shí)時(shí)噪聲也越來越嚴(yán)重。因此,在嚴(yán)重的噪聲影響下,即使一些非關(guān)鍵通路的時(shí)延偏差也會超過老化傳感器的報(bào)警閾值,從而被誤認(rèn)為是由于電路老化造成的結(jié)果。
發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明的目的是提供一種在線電路老化預(yù)測方法,通過測量漏電變化來預(yù)測電路由于NBTI效應(yīng)導(dǎo)致的老化,避免電路執(zhí)行功能操作時(shí)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)噪聲對測量精度的影響。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供一種基于測量漏電變化的在線電路老化預(yù)測方法,包括步驟一、在電路處于空閑時(shí),向關(guān)鍵通路上的關(guān)鍵門施加多個測量向量,得到對應(yīng)于所有測量向量的所有關(guān)鍵門漏電變化的線性方程;所述測量向量為在漏電測量過程中施加到電路的輸入向量;所述關(guān)鍵通路是指通過靜態(tài)時(shí)序分析,如果某條通路由于NBTI效應(yīng)導(dǎo)致的老化超過其定時(shí)余量,則這條通路則被認(rèn)為是關(guān)鍵通路;關(guān)鍵通路上的門為關(guān)鍵門;步驟二、聯(lián)立對應(yīng)于所有測量向量的所有關(guān)鍵門漏電變化的線性方程,以形成關(guān)鍵門的漏電變化線性方程組;步驟三、求解關(guān)鍵門漏電變化線性方程組,得到所有關(guān)鍵門漏電變化量,一條關(guān)鍵通路的漏電變化量是這條通路上所有關(guān)鍵門的漏電變化量之和;和步驟四、根據(jù)關(guān)鍵通路的漏電變化量和時(shí)延變化量之間的相關(guān)性來預(yù)測關(guān)鍵通路由于NBTI效應(yīng)導(dǎo)致的老化。可選的,在步驟一中
對同一個測量用向量,時(shí)間t時(shí)的漏電變化量LCCG (t)能夠通過從時(shí)間0時(shí)測量的漏電中減去時(shí)間t時(shí)測量的漏電來得到??蛇x的,在步驟二中針對施加每個測量用向量后獲得的LCCG(t)表達(dá)為一個線性方程,當(dāng)所有的測量用向量施加完畢,就可以得到一個方程組 Lccg^Lccg2+- +lccg, = lccgt ⑴lccg2+lccg7+—+lccg1 = lccgt (2)...lccg10+lccg16+... +lccgn = lccgt (m)其中,LCCGJO < i ^n)表示第i個關(guān)鍵門的漏電變化山表示相應(yīng)于施加所有的測量用向量后所獲得的總的漏電變化量的數(shù)目;lccgt(j) (0 < j彡m)表示施加向量j后所測量到的總的漏電變化量;m表示測量用向量的數(shù)目??蛇x的,在步驟三中為了保證所述方程組有唯一解,需要滿足條件m = n,且r(A) = n,r(A)表示方程組系數(shù)矩陣A的秩。可選的,在步驟四中如果關(guān)鍵門為反相器,則通路漏電變化量和時(shí)延變化量之間的相關(guān)性方程為
權(quán)利要求
1.一種基于測量漏電變化的在線電路老化預(yù)測方法,包括步驟一、在電路處于空閑時(shí),向關(guān)鍵通路上的關(guān)鍵門施加多個測量向量,得到對應(yīng)于所有測量向量的所有關(guān)鍵門漏電變化的線性方程;所述測量向量為在漏電測量過程中施加到電路的輸入向量;所述關(guān)鍵通路是指通過靜態(tài)時(shí)序分析,如果某條通路由于NBTI效應(yīng)導(dǎo)致的老化超過其定時(shí)余量,則這條通路則被認(rèn)為是關(guān)鍵通路;關(guān)鍵通路上的門為關(guān)鍵門;步驟二、聯(lián)立對應(yīng)于所有測量向量的所有關(guān)鍵門漏電變化的線性方程,以形成關(guān)鍵門的漏電變化線性方程組;步驟三、求解關(guān)鍵門漏電變化線性方程組,得到所有關(guān)鍵門漏電變化量,一條關(guān)鍵通路的漏電變化量是這條通路上所有關(guān)鍵門的漏電變化量之和;和步驟四、根據(jù)關(guān)鍵通路的漏電變化量和時(shí)延變化量之間的相關(guān)性來預(yù)測關(guān)鍵通路由于 NBTI效應(yīng)導(dǎo)致的老化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線電路老化預(yù)測方法,在步驟一中對同一個測量用向量,時(shí)間t時(shí)的漏電變化量LCCG(t)能夠通過從時(shí)間0時(shí)測量的漏電中減去時(shí)間t時(shí)測量的漏電來得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線電路老化預(yù)測方法,在步驟二中針對施加每個測量用向量后獲得的lccg(t)表達(dá)為一個線性方程,當(dāng)所有的測量用向量施加完畢,就可以得到一個方程組 Lccg^Lccg2+-+lccgk = lccgt(1) lccg2+lccg7+—+lccg1 = lccgt ⑵LCCG10+LCCG16+—+LCCGn = LCCGt (m)其中,LCCGi (0 <i^n)表示第i個關(guān)鍵門的漏電變化;η表示相應(yīng)于施加所有的測量用向量后所獲得的總的漏電變化量的數(shù)目;LCCGtw (0 < j ^ m)表示施加向量j后所測量到的總的漏電變化量;m表示測量用向量的數(shù)目。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在線電路老化預(yù)測方法,在步驟三中為了保證所述方程組有唯一解,需要滿足條件m = n,且r (A) =n,r(A)表示方程組系數(shù)矩陣A的秩。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線電路老化預(yù)測方法,在步驟四中如果關(guān)鍵門為反相器, 則通路漏電變化量和時(shí)延變化量之間的相關(guān)性方程為AVth = -S · IgR1 (t)其中,ADP(t)表示通路經(jīng)過時(shí)間t后由于NBTI效應(yīng)導(dǎo)致的時(shí)延增加量;下標(biāo)ij表示這條通路所經(jīng)過的第i個門內(nèi)的第j個PMOS晶體管;m表示所述通路經(jīng)過的門的數(shù)目; 表示門i的負(fù)載電容;α 1(iJ)和α 2(iJ)表示兩個通過擬合得到的參數(shù),分別用來表示門的傳播時(shí)延同閾值電壓和負(fù)載電容之間近似的一階線性函數(shù)關(guān)系;Δ Vth(iJ) (t)表示第i個門內(nèi)的第j個PMOS晶體管在經(jīng)過時(shí)間t后由于NBTI效應(yīng)導(dǎo)致的閾值電壓變化量,簡寫為八^表示亞閾值斜率氓⑴表示漏電變化的百分比。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線電路老化預(yù)測方法,在步驟四中如果關(guān)鍵門為或非門, 則通路漏電變化量和時(shí)延變化量之間的相關(guān)性方程為
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線電路老化預(yù)測方法,在步驟四中如果關(guān)鍵門為與非門, 則通路漏電變化量和時(shí)延變化量之間的相關(guān)性方程為
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線電路老化預(yù)測方法,步驟一包括步驟1. 1、經(jīng)過電路時(shí)序分析后,電路中的非關(guān)鍵門按照它們在版圖中的位置被分成不同的組;步驟1. 2、在每一組非關(guān)鍵門與地線之間插入一個門控晶體管;當(dāng)電路執(zhí)行正常的功能操作時(shí),這些插入的門控晶體管保持導(dǎo)通狀態(tài)而不會影響到電路正常的功能操作,而當(dāng)進(jìn)行漏電測量時(shí),這些門控晶體管關(guān)斷,從而切斷非關(guān)鍵門的漏電通路;步驟1. 3、將門控晶體管的輸入連接到scan信號上;當(dāng)電路執(zhí)行正常的功能操作時(shí),scan信號翻轉(zhuǎn)為高電平;在執(zhí)行漏電測量操作時(shí),scan信號翻轉(zhuǎn)為低電平,從而關(guān)斷門控晶體管,也就切斷了非關(guān)鍵門的漏電通路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于測量漏電變化的在線電路老化預(yù)測方法,包括步驟一、在電路處于空閑時(shí),向關(guān)鍵通路上的關(guān)鍵門施加多個測量向量,得到對應(yīng)于所有測量向量的所有關(guān)鍵門漏電變化的線性方程;步驟二、聯(lián)立對應(yīng)于所有測量向量的所有關(guān)鍵門漏電變化的線性方程,以形成關(guān)鍵門的漏電變化線性方程組;步驟三、求解關(guān)鍵門漏電變化線性方程組,得到所有關(guān)鍵門漏電變化量,一條關(guān)鍵通路的漏電變化量是這條通路上所有關(guān)鍵門的漏電變化量之和;和步驟四、根據(jù)關(guān)鍵通路的漏電變化量和時(shí)延變化量之間的相關(guān)性來預(yù)測關(guān)鍵通路由于NBTI效應(yīng)導(dǎo)致的老化。通過測量漏電變化來預(yù)測電路由于NBTI效應(yīng)導(dǎo)致的老化,避免電路執(zhí)行功能操作時(shí)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)噪聲對測量精度的影響。
文檔編號G01R31/28GK102435931SQ201110341368
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者李華偉, 李曉維, 靳松, 韓銀和 申請人:中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所