基于雙約束M-IVC的集成電路NBTI老化緩解技術(shù)研究.pdf

1、在納米工藝水平下，負(fù)偏置溫度不穩(wěn)定性(Negative Bias TemperatureInstability，NBTI)效應(yīng)引起的電路老化成為威脅數(shù)字集成電路可靠性的一個(gè)重要因素。IVC抗老化方法是在集成電路處于待機(jī)模式時(shí)，給防護(hù)電路的輸入施加輸入向量，緩解電路的NBTI效應(yīng)。隨著該方法的改進(jìn)與完善，其抗老化效果也越來(lái)越好。本文將探討現(xiàn)有M-IVC方法存在的不足，提出了一種雙約束的M-IVC方法。
　　現(xiàn)有的M-IVC方法是在待

2、機(jī)模式下，通過(guò)非均勻的方式對(duì)電路施加多組輸入向量，以此來(lái)緩解電路NBTI效應(yīng)。然而現(xiàn)有的M-IVC僅僅考慮到輸入信號(hào)的占空比約束，卻忽略了輸入信號(hào)波形的影響，從而也影響了電路的抗老化效果。本文提出了一種改進(jìn)的M-IVC方法。首先利用遺傳算法求解出防護(hù)電路的最優(yōu)占空比。然后在輸入占空比約束條件下，生成每個(gè)周期內(nèi)波形隨機(jī)的輸入向量。對(duì)基于45nm晶體管工藝下的ISCAS85基準(zhǔn)電路進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在S/A（待機(jī)時(shí)間/活動(dòng)時(shí)間）為

3、5/5的情況下，相比較現(xiàn)有的M-IVC方案和偽隨機(jī)輸入向量控制方案，采用本文方案的電路平均時(shí)延退化改善率達(dá)到為51.5％。而且隨著電路待機(jī)時(shí)間的增加，使用所提方案的抗老化效果變得越好.
　　考慮本文所提方案中的輸入向量需要周期更新，所以需要設(shè)計(jì)出能滿足兩個(gè)約束條件的向量生成器電路。本文采用了LFSR器件來(lái)實(shí)現(xiàn)向量的偽隨機(jī)性約束，同時(shí)通過(guò)計(jì)數(shù)器來(lái)控制實(shí)現(xiàn)輸入占空比的約束。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比現(xiàn)有M-IVC方法，本文方案的額外面積開銷平