[发明专利]对电子器件中的损耗的响应

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子器件，该电子器件包括第一部件，该第一部件对损耗效应敏感，该第一部件的操作取决于操作参数；以及具有导通状态和截止状态的第二部件。

本发明还涉及一种操作这样的电子器件的方法。

背景技术

公知电子器件并且特别是半导体器件通常对损耗效应敏感。本文中的损耗效应被理解为通过操作电子器件而产生的电子器件性质的任何长期变化。这样的损耗现象的示例包括负偏置温度不稳定性（NBTI）、与时间相关的介电击穿（TDDB）、热载流子注入（HCI）以及电迁移（EM）。虽然不必完全理解这些现象背后的机制，但实际上这些机制是重要的，因为它们需要在器件的使用期限期间适配电子器件的操作参数。

例如，损耗效应可以在集成电路的使用期限期间随着集成电路的潜在风险的增加而自己显现出来。因此，US 2008/0036487 A1提出了检测信号发生潜伏期并产生损耗响应。损耗响应可以采取多种不同形式，诸如降低操作频率、提高操作电压等。

发明内容

本发明提供了如所附权利要求中描述的一种电子器件和方法。

本发明的具体实施例在从属权利要求中进行阐述。

参考以下描述的实施例对本发明的上述和其他方面进行说明并使其显而易见。

附图说明

参考附图仅通过示例的方式对本发明的其他细节、方面和实施例进行描述。附图中图示的元件为简单和清楚的目的而进行图示并且不必按照比例绘制。

图1示出了作为时间的函数的阈值电压和操作电压的示意性绘图。

图2示出了作为时间的函数的阈值电压和适配的操作电压的示意性绘图。

图3示出了根据第一实施例的电子器件的示意性概况。

图4示出了根据第二实施例的电子器件的示意性概况。

图5是对操作电压进行适配的方法的示意性流程图。

图6示出了说明功耗降低的实验数据的示意性绘图。

具体实施方式

参考图1，通过示例的方式图示了作为累积时间t的函数的例如晶体管的半导体器件的阈值电压V_th。累积时间t被理解为从例如器件的制造或第一次使用开始处于导通状态的总时间。阈值电压V_th是操作器件所需要的最小电压。在该示例中，阈值电压V_th作为累积时间t的函数而单调增加。该性质是负偏置温度不稳定性（NBTI）的典型损耗效应。其他损耗现象可能导致类似的或不同的阈值电压的变化。为了在特定时间间隔[0,t_max]（其中t_max可以表示器件使用期限）期间操作器件，可以对器件施加恒定电压V_1,const。恒定电压V_1,const被选择为大于恒定最小电压V_min。最小电压V_min由累积时间t_max处的阈值电压V_th给出。

对于给定类型的器件，阈值电压V_th的损耗性质，即函数V_th(t)，可以是已知的或可以例如根据实验来确定的。例如，在US 2003/0231028A1中描述了确定p沟道金属氧化物半导体（PMOS）晶体管的NBTI的方法。

替代地，作为提供恒定操作电压V_1，const的替代，操作电压可以适应阈值电压V_th的损耗特性。这参考图2进行说明。根据V₁(t)=V_th(t)+ΔV（其中ΔV是恒定安全裕度）作为实际或期望阈值电压V_th的函数来控制图2中所示的操作电压V₁。因此，操作电压V₁按照阈值电压V_th所规定地单调增大。因此，与时间相关的操作电压V₁小于在上文中参考图1描述的恒定操作电压V_1，const。因此，可以实现器件使用期限期间的功耗降低。

希望存在其中可以响应于期望损耗效应而有利地适配操作参数（例如但不必是电压）的其他应用。特别是存在其中实现了不降低功耗的其他应用。

现在参考图3，图示了根据第一实施例的电子器件10的示例。电子器件10可以是例如下述中的一个：集成电路、微处理器、计算机处理器、电话、导航器件（10）、音频器件（10）、视频器件（10）及其任何组合。