基于ATPG的電路抗老化輸入矢量控制研究.pdf

1、隨著當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，一些嚴重的電路可靠性問題也逐漸顯現(xiàn)。其中負偏置溫度不穩(wěn)定性(Negative Bias Temperature Instability,NBTI)因為會顯著導致PMOS的柵極閾值電壓上升，被認為是產(chǎn)生電路老化現(xiàn)象的主要物理效應之一。在最為極端的模型中，在10年內由NBTI效應導致的電路時延增長量預測值最大為20％。通過減輕NBTI，可以有效緩解集成電路的老化效應，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產(chǎn)生直接影響，因而集成電路待機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)過的關鍵路徑數(shù)量的不同，在整個電路中先提取出對老化效應影響較大的關鍵邏輯門，避免了對整個電路進行抗老化防護帶來的過大的額外面積和功耗開銷。在提取的關鍵門集合中，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、得相應邏輯門電路處于老化恢復狀態(tài)。同時在插入固定故障時考慮了晶體管的堆疊效應，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行進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、不同的電路需要進行各自相應的計算，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計了硬件實現(xiàn)電路，可以在電路的待機模式下自動加載相應的抗老化輸入矢量，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)先遍歷和路徑拓撲排序