[发明专利]基于备份电路的原位老化传感器及老化监测方法

权利要求书

1.基于备份电路的老化监测方法，其特征在于：设置与原电路组合逻辑单元相同的备份组合逻辑单元，非测试状态下，所述原电路组合逻辑单元接入两级寄存器之间正常工作，所述备份组合逻辑单元处于空闲状态；在不同时刻t_i分别对所述原电路组合逻辑单元和所述备份组合逻辑单元进行测试，得到不同时刻t_i下两者的总延迟值，i＝0、1、2···；将t_n时刻下两者的总延迟值与t_m时刻下两者的总延迟值分别进行对比，nm，利用备份组合逻辑单元的对比值修正原电路组合逻辑单元的对比值，得到由时刻t_m至时刻t_n的原电路组合逻辑单元的老化系数λ_n，t_n时刻组合逻辑单元的总延迟值表示为：

式中，为t_n时刻组合逻辑单元的总延迟值，为t_n时刻温度，为t_m时刻温度，α为常数，D_path为组合逻辑单元的路径延迟，D_loop为组合逻辑单元的反馈延迟；

修正过程包括：

获取温度增幅比：备份电路长时间处于未激活状态，其总延迟值仅受温度影响，老化系数λ_n为1，通过对比t_n时刻备份组合逻辑单元的总延迟值与t_m时刻备份组合逻辑单元的总延迟值得到温度增幅比β：

式中，为t_n时刻备份组合逻辑单元的总延迟值，为t_m时刻备份组合逻辑单元的总延迟值，为t_n时刻备份组合逻辑单元环形振荡器计数值，为t_m时刻备份组合逻辑单元环形振荡器计数值；

修正t_n时刻原电路组合逻辑单元的总延迟值：原电路组合逻辑单元的总延迟值受电路老化和温度的影响，通过引入备份电路消除温度对测试值的影响，得到修正后的总延迟值：

式中，为修正后的t_n时刻原电路组合逻辑单元的总延迟值，f_base为基准时钟频率，N_base为计数持续周期，为t_n时刻原电路组合逻辑单元环形振荡器计数值，为t_n时刻备份组合逻辑单元环形振荡器计数值，为t_m时刻备份组合逻辑单元环形振荡器计数值；

获取老化系数λ_n的方法为：将原电路组合逻辑单元t_n时刻的总延迟值与t_m时刻的总延迟值进行比较，消除反馈延迟的影响，得到路径延迟的变化量：

式中，为t_m时刻原电路组合逻辑单元的总延迟值；

以时刻t_m的路径延迟为基础，对后续时刻的路径老化进行测定，得到由时刻t_m至时刻t_n的原电路组合逻辑单元的老化系数：

式中，为t_m时刻路径延迟D_path。

2.根据权利要求1所述的基于备份电路的老化监测方法，其特征在于：对所述原电路组合逻辑单元和所述备份组合逻辑单元进行测试的方法为：

原电路组合逻辑单元测试步骤：将备份组合逻辑单元接入两级寄存器之间使电路继续正常工作，同时将原电路组合逻辑单元连接成环形振荡器；使能振荡器，对每一个振荡周期进行计数，并根据计数值计算出当前状态下原电路组合逻辑单元的总延迟值D_roo；

备份组合逻辑单元测试步骤：使原电路组合逻辑单元处于两级寄存器之间使电路正常工作，将备份组合逻辑单元连接成环形振荡器；使能振荡器，对每一个振荡周期进行计数，并根据计数值计算出当前状态下备份组合逻辑单元的总延迟值D_rob。

3.根据权利要求2所述的基于备份电路的老化监测方法，其特征在于：形成环形振荡器的方法为：将组合逻辑单元待测试路径的输出与使能信号连接，再接入到该路径的输入，并使所述待测试路径的输入与输出反相，将其余路径的输入接常数信号，仅激活待测试路径。