自主式通道级老化监控装置和方法制造方法及图纸

一种老化监控电路，提供对电路和/或电路通道中的老化和/或延迟的更准确的估计。该老化监控电路使用具有驱动和接收触发器(FF)和可调节复制电路(TRC)的单独的老化通道，来实现只通过应力晶体管或其它电路元件来传播的单转变DC应力通道延迟的测量。在老化监控电路中的有限状态机(FSM)被配置成响应于由接收FF输出的误差信号来调整由数字控制振荡器(DCO)输出的时钟信号的频率。误差信号响应于单转变DC应力通道延迟而产生，并因此实现对时钟信号的频率的调整以对应于延迟的量或影响。

【技术实现步骤摘要】
本申请为分案申请，其原申请是2014年3月28日进入中国国家阶段、国际申请日为2011年9月28日的国际专利申请PCT/US2011/053790，该原申请的中国国家申请号是201180073867.4，专利技术名称为“自主式通道级老化监控装置和方法”。
本公开内容通常涉及电子电路。更具体地但不排它地，本公开内容涉及用于监控影响电路延迟的老化的电路。背景信息因为晶体管随着时间和由于定期使用而老化，因此构成晶体管的材料的物理/电特性可能发生改变。材料的物理/电特性中的变化可例如使晶体管的切换速度随着时间而变得更慢(更延迟)。在当前微处理器中，管芯上监控器一般使用环形振荡器(RO)设计，来测量晶体管老化对电路延迟的影响。RO设计的特征是RO简单地集成到现有的产品设计流程中，这是因为RO通常是自主式电路(例如，时钟信号是不需要的)。然而，RO设计的问题是严重低估晶体管老化对电路延迟的影响。关于微处理器中的电路通道，来自晶体管老化的最坏状况延迟恶化出现在DC状态期间通道老化时，在该通道上节点接收恒定DC电压以保持通道中的特定晶体管导通(例如接收恒定逻辑高电平电压以保持N型晶体管导通和/或接收恒定逻辑低电平电压以保持P型晶体管导通)，且因此这些晶体管经常处于促成晶体管老化的DC应力下。在DC状态期间的这种DC应力是对于微处理器中的大多数通道所预期的老化状况。通常，增大DC电压的电平将导致较快的老化。由于DC应力而引起的通道延迟变化相当大地取决于被提供到电路通
道的输入信号的转变。考虑到例如多对N型和P型晶体管串联耦合的电路通道，使得第一对晶体管包括N型晶体管和P型晶体管，第二对晶体管包括另一N型晶体管和另一P型晶体管，等等。到电路通道的单转变输入(例如从逻辑高转变到逻辑低的输入二进制信号，反之亦然)将使对中的晶体管之一导通，而在每对中的另一晶体管被截止。只通过应力晶体管传播的单转变DC应力通道延迟代表最坏状况通道延迟恶化。相比之下，由于在通道中的应力和无应力晶体管之间的减少的争用，只通过无应力晶体管传播的相反的单转变无应力通道延迟可实际上导致延迟改善。在常规RO设计中，RO的延迟测量对来自两个转变的通道延迟(例如，应力和无应力通道延迟)取平均，从而明显低估延迟恶化。因此，即使常规RO设计允许简单地集成到现有的产品设计流程中，常规RO设计严重低估老化对电路通道延迟的影响，这是因为来自应力和无应力转变的通道延迟被平均。因此，当前的管芯上基于RO的老化监控器对测量老化对微处理器或其它电路中的通道延迟的影响是不够的。附图说明参考附图来描述非限制性和非详尽的实施例，其中相同的附图标记在整个视图中表示相同的部件，除非另有规定。图1示出根据一个实施例的老化监控电路。图2示出根据一个实施例操作图1的老化监控电路的流程图。图3是示出适于实施各种实施例的所公开的老化监控电路和方法的示例性计算机系统的框图。具体实施方式本文描述了老化监控电路和方法的实施例。在下面的描述中，给出很多特定的细节以提供对实施例的彻底理解。实施例可在没有一个或多个特定细节的情况下或使用其它方法、部件、材料等被实施。在其它实例中，没有详细示出或描述公知的结构、材料或操作以避免使实施例的方面难理解。在整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的提及意指关于该实
施例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在整个说明书中的不同地方的出现并不一定都指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以用任何合适的方式组合特定的特征、结构或特性。一个实施例提供了老化监控电路和对应的方法，其比上面讨论的传统环形振荡器(RO)设计提供对老化和/或延迟更准确的估计。在实施例中，老化监控电路使用具有驱动和接收触发器(FF)和可调节复制电路(TRC)的单独的老化通道，来实现只通过应力晶体管或其它电路元件来传播的单转变DC应力通道延迟的测量。与低估或以另外方式不准确地估计老化/延迟的常规RO设计相比，因为这种常规RO设计在其老化/延迟的估计中将无应力通道延迟列为重要因素或以另外方式包括无应力通道延迟，因此老化监控电路的这个实施例更准确地捕获由于晶体管老化的通道延迟恶化。在老化监控电路中的有限状态机(FSM)配置成响应于误差信号来调整从数字控制振荡器(DCO)输出的时钟信号的频率。误差信号由接收FF来产生，并响应于单转变DC应力通道延迟而从接收FF输出，并因此使时钟信号的频率的调整能够对应于延迟的量或影响。一个实施例提供一种装置，其包括：配置成产生对应于延迟的输出误差信号的老化通道；以及响应于输出误差信号来调整时钟频率的有限状态机(FSM)，所调整的时钟频率指示引起延迟的老化。根据一个实施例，该装置还包括数字控制振荡器(DCO)，该数字控制振荡器(DCO)耦合到FSM，以接收由FSM产生的选择信号来调整时钟频率，该时钟频率是由DCO输出的时钟信号的频率，并响应于老化通过由FSM进行的调整而减小。根据该装置的一个实施例，该老化通道包括：用于产生输出信号的驱动触发器(FF)；耦合到驱动FF以接收输出信号并复制针对老化而被监控的电路的可调节复制电路(TRC)；以及耦合到驱动FF以接收由驱动FF产生的输出信号并耦合到TRC的接收FF，该接收FF配置成响应于由驱动FF产生的输出信号的转变而产生输出误差信号中的转变，该输出信号的转变对应于引起老化的DC应力状态。根据装置的一个实施例，接收FF还配置成响应于无应力状态而维持输
出误差信号的先前逻辑值。根据装置的一个实施例，老化只沿着DC应力通道而不是沿着无应力通道来确定。一个实施例提供包括该装置的系统，其中系统还包括：用于针对老化而被监控的电路；用于接收表示所调整的时钟频率的输出信号的计数器，该计数器由所接收的输出信号驱动以产生计数器值；以及耦合到计数器并配置成根据计数器所产生的计数器值来确定所监控的电路的老化的处理器。根据系统的一个实施例，该装置被配置为位于测试设备中的老化监控电路。根据系统的一个实施例，该装置被配置为老化监控电路，该老化监控电路用于能够响应于由老化监控电路在系统的使用寿命期间确定的老化而对系统的操作设定进行调整。一个实施例提供一种方法，其包括：将老化监控电路设定为DC应力模式，以使得在老化监控电路中的可调节复制电路中的特定晶体管能够置于DC应力状态中；以及将老化监控电路设定为测量模式，以使得能够针对DC应力状态确定晶体管中的由于老化而造成的延迟。根据该方法的一个实施例，将老化监控电路设定为测量模式包括：根据时钟信号来切换信号；根据在所切换的信号中的与晶体管的老化相对应的转变来启用接收触发器(FF)，并根据在所切换的信号中的与晶体管的无应力状态相对应的转变来禁用接收FF；如果接收FF被启用则产生误差信号；以及响应于所产生的误差信号来调整时钟信号的频率，其中时钟信号的频率的调整表示晶体管中的由于老化而造成的延迟。根据一个实施例，该方法还包括：使用所调整的时钟信号来驱动老化监控电路的输出信号；以及对输出信号的脉冲的数量进行计数以获得计数器值；其中时钟信号的频率的调整包括由于延迟而造成的时钟信号的频率的减小；以及其中时钟信号的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：驱动触发器(FF)；可调节复制电路(TRC)，其耦合到所述驱动触发器；接收触发器，其耦合到所述驱动触发器和所述可调节复制电路，其中基于在根据时钟信号所切换的信号中的与晶体管的老化相对应的转变来启用所述接收触发器，并基于在根据时钟信号所切换的信号中的与所述晶体管的无应力状态相对应的转变来禁用所述接收触发器，在所述接收触发器被启用的情况下产生误差信号；以及有限状态机(FSM)，其响应于所产生的误差信号而调整所述时钟信号的频率，所述时钟信号的频率的调整表示所述可调节复制电路中的应力晶体管中的由于老化而造成的延迟。

【技术特征摘要】
1.一种装置，包括：驱动触发器(FF)；可调节复制电路(TRC)，其耦合到所述驱动触发器；接收触发器，其耦合到所述驱动触发器和所述可调节复制电路，其中基于在根据时钟信号所切换的信号中的与晶体管的老化相对应的转变来启用所述接收触发器，并基于在根据时钟信号所切换的信号中的与所述晶体管的无应力状态相对应的转变来禁用所述接收触发器，在所述接收触发器被启用的情况下产生误差信号；以及有限状态机(FSM)，其响应于所产生的误差信号而调整所述时钟信号的频率，所述时钟信号的频率的调整表示所述可调节复制电路中的应力晶体管中的由于老化而造成的延迟。2.如权利要求1所述的装置，还包括数字控制振荡器(DCO)，所述数字控制振荡器(DCO)耦合到所述有限状态机以接收由所述有限状态机产生的选择信号来调整所述时钟信号的频率，所述时钟信号的频率是由所述数字控制振荡器输出的时钟信号的频率并响应于老化...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·A·鲍曼，C·托库纳加，J·W·查汉茨，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US