一种集成电路老化失效预警方法及电路技术

本发明专利技术涉及一种集成电路老化失效预警方法及电路，该方法包括：对载体电路和预警电路进行老化仿真，获取载体电路失效时预警电路的检测结果，取小于检测结果的值作为失效阈值；将载体电路和预警电路置于同一老化环境中，按照预设的检测频率定期检测，获取预警电路的检测结果；将检测结果与失效阈值进行比较，若检测结果大于或等于失效阈值，则判定载体电路即将老化失效，并产生预警信号；其中，检测结果为预警电路中第一环形振荡器与第二环形振荡器的频率差值，第一环形振荡器与载体电路保持同步老化，第二环形振荡器保持不被老化。本发明专利技术的方法，可以实现对载体电路老化失效情况进行有效预警。

【技术实现步骤摘要】
一种集成电路老化失效预警方法及电路
本专利技术属于集成电路失效检测
，具体涉及一种集成电路老化失效预警方法及电路。
技术介绍
工艺尺寸的急剧缩小，使得数字电路的性能得到了大幅度的提高，但是与此同时，也给数字电路的可靠性问题带来了更多新的挑战。纳米工艺条件下，老化是影响数字电路可靠性的主要问题之一，老化会导致晶体管阈值电压升高，逻辑门单元反转速度减慢，电路时延增大，导致时序违例的发生，最终引发电路失效。因此老化问题受到越来越多的关注，老化失效预测的研究也越来越多。老化失效预测是需要一个连续长期的测试过程，目前关于该问题的解决方案主要有两种：基于老化传感器的在线监测和基于预兆单元的老化检测。基于老化传感器的在线监测方法，插入老化传感器，持续监测路径是否有时序违例发生，但是老化传感器只能在电路发生违例时做出判断，不能度量电路正常工作中的老化程度。基于预兆单元的老化检测方法是在电路中插入两条检测路径，一条受到老化效应的影响，一条不受到老化效应的影响作为参考路径，通过选取有效参数，通过检测参数的改变来度量电路的老化程度。但是由于检测路径和载体电路在实际工作中的老化程度不一致，因此仅用检测路径的参数度量载体电路的老化程度会导致度量不准确，另外，设计的检测路径只能度量载体电路的老化程度，无法对载体电路的老化失效情况进行有效预警。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种集成电路老化失效预警方法及电路。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种集成电路老化失效预警方法，包括：对载体电路和预警电路进行老化仿真，获取所述载体电路失效时所述预警电路的检测结果，取小于所述检测结果的值作为失效阈值；将所述载体电路和所述预警电路置于同一老化环境中，按照预设的检测频率定期检测，获取所述预警电路的检测结果；将所述检测结果与所述失效阈值进行比较，若所述检测结果大于或等于所述失效阈值，则判定所述载体电路即将老化失效，并产生预警信号；其中，所述检测结果为所述预警电路中第一环形振荡器与第二环形振荡器的频率差值，所述第一环形振荡器与所述载体电路保持同步老化，所述第二环形振荡器保持不被老化。在本专利技术的一个实施例中，所述第一环形振荡器与所述第二环形振荡器的结构相同。在本专利技术的一个实施例中，所述对载体电路和预警电路进行老化仿真，包括：基于NBTI老化效应，选取温度、电压作为加速老化应力条件，对所述载体电路和所述预警电路进行老化仿真。本专利技术提供了一种集成电路老化失效预警电路，包括：定时控制模块，用于产生预设检测频率信号；译码器，连接所述定时控制模块，所述译码器根据所述预设检测频率信号产生控制信号；检测模块，连接所述译码器，所述检测模块根据所述控制信号进入检测模式，获取检测频率；数据处理模块，连接所述检测模块，所述数据处理模块用于根据所述检测频率得到检测结果，并将所述检测结果与失效阈值进行比较，当所述检测结果大于或等于失效阈值时产生预警信号；电源控制模块，连接所述译码器，所述电源控制模块根据所述控制信号对所述检测模块和所述数据处理模块进行供电。在本专利技术的一个实施例中，所述检测模块包括第一环形振荡器和第二环形振荡器，其中，所述第一环形振荡器和所述第二环形振荡器均连接所述译码器；所述第一环形振荡器和所述第二环形振荡器的结构相同，均包括依次连接的奇数个异或门和一个与门；所述第一环形振荡器与载体电路保持同步老化，其振荡频率作为第一检测频率；所述第二环形振荡器保持不被老化，其振荡频率作为第二检测频率。在本专利技术的一个实施例中，所述数据处理模块包括：第一放大器，连接所述第一环形振荡器，所述第一放大器用于对所述第一检测频率进行放大；第二放大器，连接所述第二环形振荡器，所述第二放大器用于对所述第二检测频率进行放大；减法器，连接所述第一放大器和所述第二放大器，所述减法器用于获取放大后第一检测频率与放大后第二检测频率的频率差值；频率比较器，连接所述减法器，所述频率比较器用于比较所述频率差值与所述失效阈值的大小，并当所述频率差值大于或等于所述失效阈值时产生预警信号。在本专利技术的一个实施例中，所述电源控制模块包括：第一电源模块，与所述第一环形振荡器连接，所述第一电源模块用于根据所述控制信号对所述第一环形振荡器进行供电；第二电源模块，与所述第二环形振荡器连接，所述第二电源模块用于根据所述控制信号对所述第二环形振荡器进行供电；第三电源模块，与所述数据处理模块连接，所述第三电源模块用于根据所述控制信号对所述数据处理模块进行供电。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的集成电路老化失效预警方法，通过加速老化仿真先获得失效阈值，通过将失效阈值与预警电路的检测结果进行比较，可以实现对载体电路老化失效情况进行有效预警。2、本专利技术的集成电路老化失效预警方法，通过在线监测预警电路中两个环形振荡器的频率差，用以度量载体电路正常工作时的老化程度，由于第一环形振荡器与载体电路保持同步老化，第二环形振荡器保持不被老化，因此度量更准确；3、本专利技术的集成电路老化失效预警电路，两个环形振荡器结构相同，使得工艺偏差影响降到最小，而且选择环形振荡器作为检测模块，面积消耗较小。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种集成电路老化失效预警方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的一种集成电路老化失效预警电路的结构框图；图3是本专利技术实施例提供的一种集成电路老化失效预警电路的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的预警电路中获得检测结果的电路结构示意图。附图标记说明1-定时控制模块；2-译码器；3-检测模块；31-第一环形振荡器；32-第二环形振荡器；4-数据处理模块；41-第一放大器；42-第二放大器；43-减法器；44-频率比较器；5-电源控制模块；51-第一电源模块；52-第二电源模块；53-第三电源模块。具体实施方式为了进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本专利技术提出的一种集成电路老化失效预警方法及电路进行详细说明。有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本专利技术为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本专利技术的技术方案加以限制。实施例一请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种集成电路老化失效预警方法的流程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成电路老化失效预警方法，其特征在于，包括：/n对载体电路和预警电路进行老化仿真，获取所述载体电路失效时所述预警电路的检测结果，取小于所述检测结果的值作为失效阈值；/n将所述载体电路和所述预警电路置于同一老化环境中，按照预设的检测频率定期检测，获取所述预警电路的检测结果；/n将所述检测结果与所述失效阈值进行比较，若所述检测结果大于或等于所述失效阈值，则判定所述载体电路即将老化失效，并产生预警信号；/n其中，所述检测结果为所述预警电路中第一环形振荡器与第二环形振荡器的频率差值，所述第一环形振荡器与所述载体电路保持同步老化，所述第二环形振荡器保持不被老化。/n

【技术特征摘要】
1.一种集成电路老化失效预警方法，其特征在于，包括：
对载体电路和预警电路进行老化仿真，获取所述载体电路失效时所述预警电路的检测结果，取小于所述检测结果的值作为失效阈值；
将所述载体电路和所述预警电路置于同一老化环境中，按照预设的检测频率定期检测，获取所述预警电路的检测结果；
将所述检测结果与所述失效阈值进行比较，若所述检测结果大于或等于所述失效阈值，则判定所述载体电路即将老化失效，并产生预警信号；
其中，所述检测结果为所述预警电路中第一环形振荡器与第二环形振荡器的频率差值，所述第一环形振荡器与所述载体电路保持同步老化，所述第二环形振荡器保持不被老化。


2.根据权利要求1所述的集成电路老化失效预警方法，其特征在于，所述第一环形振荡器与所述第二环形振荡器的结构相同。


3.根据权利要求1所述的集成电路老化失效预警方法，其特征在于，所述对载体电路和预警电路进行老化仿真，包括：
基于NBTI老化效应，选取温度、电压作为加速老化应力条件，对所述载体电路和所述预警电路进行老化仿真。


4.一种集成电路老化失效预警电路，其特征在于，包括：
定时控制模块(1)，用于产生预设检测频率信号；
译码器(2)，连接所述定时控制模块(1)，所述译码器(2)根据所述预设检测频率信号产生控制信号；
检测模块(3)，连接所述译码器(2)，所述检测模块(3)根据所述控制信号进入检测模式，获取检测频率；
数据处理模块(4)，连接所述检测模块(3)，所述数据处理模块(4)用于根据所述检测频率得到检测结果，并将所述检测结果与失效阈值进行比较，当所述检测结果大于或等于失效阈值时产生预警信号；
电源控制模块(5)，连接所述译码器(2)，所述电源控制模块(5)根据所述控制信号对所述检测模块(3)和所述数据处理模块(4)进行供电。


5.根据权利要求4所述的集...

【专利技术属性】
技术研发人员：史江义，韩玉秀，张华春，马佩军，张馨元，李林涛，苏昭伟，周艳，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61