[发明专利]一种对温度不敏感的检测集成电路老化状态传感器

说明书

本发明公开了一种对温度不敏感的检测集成电路老化状态传感器，包括延迟电路、组合逻辑电路、D触发器、第一反相器、第二反相器、二输入异或门、二十四个PMOS管和二十四个NMOS管，延迟电路具有控制端、选择端、输入端和输出端，D触发器具有输入端、输出端和时钟端，组合逻辑电路具有输入端和输出端；二输入异或门具有第一输入端、第二输入端和输出端；优点是通过延迟电路进行温度补偿实现了传感器对温度漂移的不敏感，在温度从‑40℃到120℃范围内，本发明的传感器稳定性达到98％，有效解决由于温度变化带来的传感器的亚稳态问题，在具有正确的逻辑功能的基础上，可以降低温度漂移造成的不良影响，检测精度高。

技术领域

本发明涉及一种传感器，尤其是涉及一种对温度不敏感的检测集成电路老化状态传感器。

背景技术

随着CMOS技术和集成电路设计方法的提高，MOS场效应管的尺寸减小到纳米级，相应的晶体管的集成度增加。先进的CMOS缩放技术使得百亿的晶体管集成到一个小规模面积的芯片上，提高系统的性能和降低成本。但是，这也进一步增加负偏置温度不稳定性(Negative Bias Temperature Instability，NBTI)所造成的电路老化问题的影响。这主要是由于晶体管的特征尺寸不断缩小，栅氧化层厚度逐渐减小，而电源电压降低却相对缓慢，且晶体管的阈值电压几乎保持不变所致。这必然导致晶体管的沟道中电场的加强，加剧NBTI效应的恶化。这些电路参数的变化不但降低芯片的性能，而且电路老化的大量累积会导致时序延迟，最终造成芯片功能出现故障。在超深亚微米(VDSM)技术中，负偏置温度不稳定性已成为一个主要威胁超大规模集成电路器件的可靠性问题。如何设计抗老化电路，延长电路的使用寿命，已成为集成电路设计中的一个热点问题。目前，国内外许多研究机构都对电路老化展开深入研究，并取得一定的研究成果。

文献1《LI J,SEOK M.Robust and in-situ self-testing technique formonitoring device aging effects in pipeline circuits[C].Proceedings of the51st Annual Design Automation Conference.ACM,2014:1-6.》中提出一种基于老化延迟移位的老化测量技术，通过修改电路中寄存器和专用的反馈系统结构，使得被选中的关键路径重新配置成环形振荡器。这种方法反映电路的RO振荡频率与老化程度的关系。文献2《姚剑婷，刘画池，贾徭等.基于NBTI效应的数字型高精度老化监测电路设计.科技通报,2016.》中提出数字型高精度老化监测方案，通过压控振荡器(Voltage ControlledOscillator,VCO)产生基准频率和老化频率，利用等精度测量原理对两种频率进行比较分析，结合放大因子来提高测量精度。文献3《SHIM K.A low overhead built-in delaytesting with voltage and frequency adaptation for variation resilience[C].IEEE International Symposium on Defect and Fault Tolerance in VlSI andNanotechnology Systems.2012:170-177.》中公开了一种基于环形振荡器的老化传感器方案，通过比较两个MOSFET管(一个参考MOS管和一个应力MOS管)引起环形振荡器的频率变化，表示电路老化水平。但是，由于在CMOS电路中，硅基晶体管和金属互联线对温度变化均较敏感，因此温度漂移对电路性能的影响较大，上述老化传感器均没有考虑温度漂移对电路性能的影响，大大降低了老化传感器的检测精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有正确的逻辑功能的基础上，可以降低温度漂移造成的不良影响，检测精度高的对温度不敏感的检测集成电路老化状态传感器。