基于門替換的集成電路抗NBTI老化研究.pdf

1、集成電路制造工藝進入納米級后，負偏置溫度不穩(wěn)定性(Negative Bias Temperature Instability，NBTI)效應成為影響數(shù)字集成電路可靠性的一個重要因素。NBTI效應使得PMOS器件的老化時延過大，最終可能導致電路邏輯功能錯亂。緩解NBTI效應對數(shù)字集成電路可靠性的影響，已經(jīng)成為集成電路可靠性設計的重點之一。
　　傳統(tǒng)門替換方法應用在數(shù)字集成電路抗老化方面，忽略了替換門的輸入引腳的增加，導致MOS管數(shù)量

2、的增加，從而引入很大的時延，并且傳統(tǒng)的門替換方法在進行門替換時沒有考慮識別的關鍵門的冗余，從而降低了門替換后電路的抗老化效果。本文充分考慮電路中邏輯門的老化時延和拓撲結構，定義了一個權值進行關鍵門識別，在識別的關鍵門的基礎上，提出了精簡門替換算法。將本文的精簡門替換算法應用在基準電路上，在時序余量分別為5％、10％、15％時，相應地電路的老化時延改善率分別為41.23％、32.33％和22.14％，均優(yōu)于傳統(tǒng)的門替換方法的抗老化效果，證

3、明了本文精簡門替換方法的優(yōu)越性。
　　在應用門替換方法緩解電路老化效應時，老化關鍵門選取直接影響門替換后電路老化時延的改善效果，對門替換改善電路老化時延效果具有關鍵的作用。為了更加精確地識別出電路老化敏感的關鍵門，本文提出了一套基于雙權值的門替換方法，定義了兩個權值進行關鍵門的識別，同時本文將非門視為單輸入的與非門，從而豐富了門替換的類型。對基準電路的實驗結果表明，本文基于雙權值的門替換方法的抗老化效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)門替換方法的抗老