[發(fā)明專利]一種低切換隨機(jī)輸入波形緩解NBTI效應(yīng)的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810459783.8
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108717484B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐輝;李丹青;孫俠;趙前進(jìn);應(yīng)健鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/39
• 分類號: G06F30/39
• 代理公司: 合肥市浩智運(yùn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

本發(fā)明公開了一種低切換隨機(jī)輸入波形緩解NBTI效應(yīng)的方法及系統(tǒng)，涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，通過占空比計(jì)算器計(jì)算占空比，并將占空比存入占空比存儲(chǔ)器中，計(jì)算占空比的方法是利用基于關(guān)鍵路徑與遺傳算法求解得出，控制器通過控制地址計(jì)數(shù)器、占空比存儲(chǔ)器獲取相對應(yīng)的占空比，將獲取的占空比以及通過LFSR獲取隨機(jī)切換點(diǎn)都送入ALU，通過ALU計(jì)算獲得隨機(jī)波形并將隨機(jī)波形送入LPCRW組合存儲(chǔ)器中，讀取LPCRW組合存儲(chǔ)器中的縱向切片向量，依次均勻施加到功能電路的輸入信號端。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于：所提出的低切換隨機(jī)輸入波形最高能夠節(jié)省38.55％的動(dòng)態(tài)功耗并有效滿足了對NBTI效應(yīng)的緩解。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種低切換隨機(jī)輸入波形緩解NBTI效應(yīng)的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在集成電路中，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。多輸入向量控制(Multiple-Input Vector Control,M-IVC)是通過多組輸入向量對防護(hù)電路進(jìn)行控制。

在文獻(xiàn)[1]《M-IVC:Using Multiple Input Vectors to Minimize Aging-Induced Delay》(Asian Test Symposium.IEEE,2009:437-442.)和文獻(xiàn)[2]《Applyingmultiple input vectors to co-optimize aging and leakage》(MicroelectronicsJournal,2012,43(11):838-847.)中提出一種以最佳占空比為約束的固定M-IVC技術(shù)循環(huán)施加到電路的原始輸入端來緩解NBTI效應(yīng)產(chǎn)生的電路老化。在文獻(xiàn)[3]《NBTI MitigationMethod by Inputting Random Scan-In Vectors in Standby Time》(IeiceTransactions on Fundamentals of Electronics CommunicationsComputer Sciences,2014,E97.A(7):1483-1491.)中提出采用偽隨機(jī)掃描輸入向量施加到電路的原始輸入端來緩解NBTI效應(yīng)產(chǎn)生的電路老化。在文獻(xiàn)[4]《基于雙約束M-IVC的集成電路NBTI老化緩解技術(shù)研究》(合肥工業(yè)大學(xué),2017)中綜合考慮以上兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，提出以最佳占空比與隨機(jī)性雙約束的M-IVC技術(shù)，有效地提高了對NBTI效應(yīng)的緩解。

在文獻(xiàn)[1][2]提出的輸入向量波形具有最少的切換次數(shù)，產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)功耗最少，但是未考慮到占空比理論值與實(shí)際傳播值之間的偏差，影響了對NBTI效應(yīng)的緩解效果。在文獻(xiàn)[3]提出的偽隨機(jī)掃描輸入向量在低頻電路中，協(xié)同功耗與抗老化效果明顯，但在高頻電路中產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)功耗隨頻率線性增長，在低功耗方面顯示得捉襟見肘，如圖1所示，輸入向量控制波形，T₁、T₂、T₃這3個(gè)輸入向量周期內(nèi)的跳變次數(shù)共為18次，切換的頻率比較多，則功耗比較大。在文獻(xiàn)[4]中提出的最佳占空比與隨機(jī)性雙約束的M-IVC輸入波形，有效地提高了對NBTI效應(yīng)的緩解，但由于該向量波形根據(jù)占空比隨機(jī)取切換點(diǎn)，如圖2所示，輸入向量控制波形，3個(gè)輸入向量周期內(nèi)的跳變次數(shù)共為16次，切換的頻率比較多，帶來較大的動(dòng)態(tài)功耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于不能同時(shí)滿足功耗最小以及NBTI效應(yīng)對集成電路可靠性的影響。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的，具體技術(shù)方案如下：

一種低切換隨機(jī)輸入波形緩解NBTI效應(yīng)的方法，包括：

步驟1：初始化；

步驟2：通過占空比計(jì)算器計(jì)算占空比，并將占空比存入占空比存儲(chǔ)器；