关于缓解NBTI效应引起的集成电路老化研究

发布时间：2021-05-08 20:22

　　晶体管制造技术水准的不断精进,使其尺寸不断缩小,集成电路的性能表现得到巨大改善,制作成本也随之大幅度降低,但同时也使得晶体管的物理缺陷被放大,由此引发的集成电路的可靠性问题变得非常严重。当晶体管的制造技术水准达到45纳米时,由负偏置温度不稳定性（Negative20Bias20Temperature20Instability,NBTI）效应引发的电路性能退化,成为电路设计者主要关注的可靠性问题。文中对于如何缓解NBTI效应引发的集成电路可靠性问题进行研究,具体相关工作如下:首先,叙述了半导体行业近几十年的飞速发展和集成电路老化的相关背景以及引起集成电路老化的主要因素,并从纳米级别的制造工艺水平下分析NBTI效应导致电路老化的原因。其次,详细介绍了三种经典的预测NBTI效应导致电路老化的模型:静态NBTI效应预测模型,动态NBTI效应预测模型和长期NBTI效应预测模型,并根据基于反应-扩散机制的静态NBTI效应和动态NBTI效应预测模型,比较已有的缓解NBTI效应导致电路老化的经典方案以及每个经典方案的优缺点。再次,经典的门替换（gate20replacement,GR）结合输入向量控制... 

【文章来源】：安徽理工大学安徽省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 集成电路的发展进程
        1.1.2 集成电路所面临的挑战
    1.2 关于NBTI效应国内外研究现状
        1.2.1 关于预测NBTI效应研究现状
        1.2.2 关于缓解NBTI效应研究现状
    1.3 本文研究内容
        1.3.1 课题来源
        1.3.2 主要研究内容及创新点
    1.4 论文的组织结构
2 电路老化的相关知识
    2.1 NBTI效应建模
        2.1.1 反应-扩散模型
        2.1.2 静态NBTI模型
        2.1.3 动态NBTI模型
        2.1.4 长期动态NBTI预测模型
    2.2 HSPICE仿真工具
        2.2.1 HSPICE工作流程
        2.2.2 DC综合工具的相关介绍
    2.3 静态时序分析软件介绍
    2.4 本章小结
3 缓解NBTI效应的经典技术介绍
    3.1 插入传输门技术
    3.2 输入向量控制技术
        3.2.1 单输入向量控制技术
        3.2.2 多输入向量控制技术
    3.3 门替换技术
    3.4 本章小结
4 结合输入向量控制的门替换技术缓解电路老化
    4.1 现有方法存在的问题
    4.2 如何解决已存在的问题
    4.3 获取关键路径以及关键门
        4.3.1 本文方案的整体流程框架
        4.3.2 本文使用的老化预测模型
        4.3.3 关键路径以及关键门的获取
    4.4 关键门的可防护性判断
        4.4.1 GR可防护性关键门的处理办法
        4.4.2 GR不可防护性关键门的处理办法
    4.5 最优输入向量的获取
    4.6 实验条件及结果分析
        4.6.1 实验条件及参数
        4.6.2 实验结果分析
    4.7 本章小结
5 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种缓解NBTI效应引起电路老化的门替换方法[J]. 梁华国,陶志勇,李扬.  电子测量与仪器学报. 2013(11)
[2]电路老化中考虑路径相关性的关键门识别方法[J]. 李扬,梁华国,陶志勇,李鑫,易茂祥,徐辉.  电路与系统学报. 2013(02)
[3]静态时序分析方法的基本原理和应用[J]. 简贵胄,葛宁,冯重熙.  计算机工程与应用. 2002(14)



本文编号：3175941