基于ATPG的電路抗老化輸入矢量控制研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著當(dāng)前集成電路特征尺寸不斷減小,在帶來頻率功耗等性能的提升的同時,一些嚴(yán)重的電路可靠性問題也逐漸顯現(xiàn)。其中負(fù)偏置溫度不穩(wěn)定性(Negative Bias Temperature Instability,NBTI)因為會顯著導(dǎo)致PMOS的柵極閾值電壓上升,被認(rèn)為是產(chǎn)生電路老化現(xiàn)象的主要物理效應(yīng)之一。在最為極端的模型中,在10年內(nèi)由NBTI效應(yīng)導(dǎo)致的電路時延增長量預(yù)測值最大為20%。通過減輕NBTI,可以有效緩解集成電路的老化效應(yīng),提高集

2、成電路的可靠性。
  邏輯門的輸入狀態(tài)會對電路的老化效應(yīng)產(chǎn)生直接影響,因而集成電路待機(jī)模式下的輸入矢量也會對電路的老化狀態(tài)有很大影響,本文由此提出一種基于門故障插入的輸入矢量控制方法。首先,根據(jù)邏輯門所經(jīng)過的關(guān)鍵路徑數(shù)量的不同,在整個電路中先提取出對老化效應(yīng)影響較大的關(guān)鍵邏輯門,避免了對整個電路進(jìn)行抗老化防護(hù)帶來的過大的額外面積和功耗開銷。在提取的關(guān)鍵門集合中,插入根據(jù)一定規(guī)則放置的固定故障,最終由這些固定故障生成的輸入矢量可以使

3、得相應(yīng)邏輯門電路處于老化恢復(fù)狀態(tài)。同時在插入固定故障時考慮了晶體管的堆疊效應(yīng),大大減少了實際需要插入的故障數(shù)量,仿真數(shù)據(jù)顯示在不同測試電路中的插入故障數(shù)均減少到之前的50%以上。得到完整的插入故障列表后,通過自動向量生成工具(Automatic Test Pattern Generation,ATPG)生成的初步的抗老化輸入矢量集合。對這些輸入矢量集合進(jìn)行進(jìn)一步的篩選以得到最優(yōu)輸入矢量。
  基于門故障的抗老化輸入矢量控制方法對于

4、不同的電路需要進(jìn)行各自相應(yīng)的計算,得到不同的輸入矢量,因此需要加入專門輸入控制電路以實現(xiàn)該抗老化方法,本文在板級和芯片級分別設(shè)計了硬件實現(xiàn)電路,可以在電路的待機(jī)模式下自動加載相應(yīng)的抗老化輸入矢量,同時在活動模式下不對輸入端口的正?;顒釉斐筛蓴_。為測試產(chǎn)生的抗老化輸入矢量對電路的防護(hù)效果,本文提出了一種基于C++程序的測試電路建模和靜態(tài)時序分析方法。通過讀取測試電路的網(wǎng)表文件,建立電路的邏輯門級的時延模型,并通過深度優(yōu)先遍歷和路徑拓?fù)渑判?/p>

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