[发明专利]一种状态可配置的原位老化传感器系统

说明书

本发明公开了一种状态可配置的原位老化传感器系统，其包括反相器、n个缓冲模块和第一计数器；每个缓冲模块均包括依次连接的状态配置单元、模式选择器和缓冲器，每个缓冲模块中的模式选择器为该缓冲模块的外部输入端，每个缓冲模块中的缓冲器为该缓冲模块的输出端；第m个缓冲模块的输出端与第m+1个缓冲模块的外部输入端相连接；反相器的输出端连接第一个缓冲模块的外部输入端；最后一个缓冲模块的输出端分别连接反相器的输入端和第一计数器的输入端。本发明采用状态配置单元，使得链路中间节点的信号概率和信号翻转率可配置，解决了现有技术中传感器组合逻辑链路中间节点的状态固定导致无法对复杂的逻辑电路进行老化预测的问题。

技术领域

本发明涉及集成电路老化预测领域，具体涉及一种状态可配置的原位老化传感器系统。

背景技术

在集成电路中，随着晶体管工艺尺寸的不断降低，系统的可靠性问题变得日益突出，老化是影响集成电路可靠性的主要因素之一。很多老化机理，例如负偏置温度不稳定性(NBTI)、热载流子注入效应(HCI)、时间相关电介质击穿(TDDB)使集成电路在服役期内失效率随时间的推移而快速升高，对电路的使用寿命造成了严重影响，甚至会导致整个电路系统失效。特别是在高可靠性领域，像太空领域、飞机、动车等系统，一旦发生故障后果不堪设想，这些领域对集成电路老化造成的系统可靠性问题更为看重。因此集成电路内部需要老化传感器来预警可能出现的失效。

数字集成电路，特别是以处理器为代表的运算电路，其老化的表现主要体现在关键路径时序增长，而其失效表现为关键路径长度超过时钟周期，导致触发器采样到错误的信号值。因此监测关键路径延迟成为了一种老化传感器用来监测逻辑电路老化的常用方法。路径的老化延迟与路径所处的状态具有紧密关系，因此一些基于机器学习的老化预测方法，对原位老化传感器的延迟与传感器电路工作状态之间的关系进行训练得到老化预测模型，进而利用该模型对逻辑电路的老化进行预测。目前这类原位老化传感器的主要问题和缺陷：

利用缓冲器链路构成的原位老化传感器中组合逻辑中间节点的信号概率、信号翻转率等状态不可配置，整个老化传感器的所有节点只能在一种固定的状态下工作，无法利用这种老化传感器对复杂的逻辑电路进行老化预测。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种状态可配置的原位老化传感器系统解决了现有技术无法对复杂的逻辑电路进行老化预测的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种状态可配置的原位老化传感器系统，其包括反相器、n个缓冲模块和第一计数器；每个缓冲模块均包括依次连接的状态配置单元、模式选择器和缓冲器，每个缓冲模块中的模式选择器为该缓冲模块的外部输入端，每个缓冲模块中的缓冲器为该缓冲模块的输出端；第m个缓冲模块的输出端与第m+1个缓冲模块的外部输入端相连接；反相器的输出端连接第一个缓冲模块的外部输入端；最后一个缓冲模块的输出端分别连接反相器的输入端和第一计数器的输入端，第一计数器的输出端为状态可配置的原位老化传感器系统的输出端；其中m为大于等于1且小于等于n-1的整数。

进一步地，每个缓冲模块中的状态配置单元均包括一个比较器，以及分别与比较器相连接的第二计数器和比较阈值生成器；比较器的输出端为其所在状态配置单元的输出端。

本发明的有益效果为：本发明采用状态配置单元，使得链路中间节点的信号概率和信号翻转率可配置，解决了现有技术中传感器组合逻辑链路中间节点的状态固定导致无法对复杂的逻辑电路进行老化预测的问题。本发明可以实现原位老化传感器在特定的状态条件下老化，具有较高的灵活性。在测量模式下，本发明可以利用对逻辑链路形成的环形振荡器的振荡频率进行原位测量，实现比较精确的延迟测量。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为状态配置单元的结构框图；

图3为本发明在测量模式下的信号波形图。

具体实施方式