【摘要】：隨著CMOS晶體管縮小到納米級(jí)尺寸,電路的集成度急劇升高,造成軟差錯(cuò)的發(fā)生率增大,進(jìn)而導(dǎo)致納米級(jí)晶體管構(gòu)建的電路失效率升高。因此,在早期設(shè)計(jì)過(guò)程中評(píng)估電路的可靠度就變得尤為重要,這將幫助電路設(shè)計(jì)人員根據(jù)計(jì)算出的可靠度結(jié)果來(lái)比較和評(píng)估不同的電路設(shè)計(jì),從而得到不易受軟錯(cuò)誤影響的最佳電路設(shè)計(jì)方案。本文主要對(duì)大規(guī)模集成電路的可靠性評(píng)估方法進(jìn)行了研究。首先綜述了集成電路可靠性評(píng)估的研究現(xiàn)狀,對(duì)影響電路可靠度的主要因素進(jìn)行了分析,闡述了現(xiàn)有的提高可靠度的設(shè)計(jì)技術(shù)。針對(duì)時(shí)序電路,本文選擇了幾個(gè)經(jīng)典的可靠性評(píng)估方法進(jìn)行比較研究,分析了幾種評(píng)估方法的優(yōu)點(diǎn)和不足。傳統(tǒng)的PTM方法能夠評(píng)價(jià)整個(gè)電路的可靠性,該方法根據(jù)已知的基本門(mén)失效率,構(gòu)建電路的整體PTM,再結(jié)合輸入分布計(jì)算可靠度。但由于該方法的計(jì)算復(fù)雜度隨電路規(guī)模呈指數(shù)式增大,因此當(dāng)被評(píng)估電路的規(guī)模較大時(shí),PTM方法顯然是不切實(shí)際的。但考慮到PTM方法的評(píng)估結(jié)果準(zhǔn)確性較高,而且適用于組合電路,所以本文選擇對(duì)PTM方法進(jìn)行改進(jìn)。首先,提出了一種基于差錯(cuò)概率傳播模型的電路可靠性評(píng)估方法。該方法將邏輯門(mén)的實(shí)際差錯(cuò)概率加載到連接導(dǎo)線上,再逐個(gè)計(jì)算邏輯門(mén)的正確輸出概率,直至輸出門(mén),此時(shí)得到的可靠度即為電路整體可靠度。實(shí)驗(yàn)表明,與傳統(tǒng)PTM方法比較,本文所提出的改進(jìn)方法有效地減小了計(jì)算復(fù)雜性,適用于大規(guī)模電路的可靠性評(píng)估。其次,導(dǎo)線失效是影響電路可靠性的重要因素,但傳統(tǒng)PTM方法在計(jì)算時(shí)只考慮邏輯門(mén)的失效率。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,提出了考慮導(dǎo)線故障概率的電路可靠性評(píng)估方法,在邏輯門(mén)失效的情況下,考慮導(dǎo)線失效對(duì)電路可靠性的影響。基于PTM定義,為邏輯門(mén)和導(dǎo)線建立差錯(cuò)PTM,逐個(gè)計(jì)算輸出概率分布。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知,該方法復(fù)雜度較低,能準(zhǔn)確評(píng)估電路在邏輯門(mén)和導(dǎo)線故障影響下的可靠性。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN407
【圖文】：

圖1.1 2010-2019 我國(guó)集成電路供需情況對(duì)比代集成芯片的制造工藝中，系統(tǒng)級(jí)的芯片可靠性要求高，但由于外部的攻擊和溫度梯度，CMOS 設(shè)備的功能無(wú)法得到保證。再者，電路集成度快速增大縮小，快速升高的軟錯(cuò)誤率極大地影響了集成電路的可靠性。因此，有必要盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，鞏固產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高評(píng)估結(jié)果的精確度。從以下幾個(gè)方面性問(wèn)題非常迫切：著科技不斷進(jìn)步，為了低成本、高性能這兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，原材料不斷創(chuàng)新，工藝、新結(jié)構(gòu)引入進(jìn)了集成電路制造中，已有的失效分析、測(cè)試方法以及壽定程度上可能不適用于評(píng)估新產(chǎn)品，且引入新材料、新工藝也可能會(huì)影響電器件特征尺寸不斷縮小，隨之工作電壓也將急劇下降，這將減小電路內(nèi)部電荷，并且各個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離非常小，工藝偏差以及惡劣外部環(huán)境：如粒子輻射等，將增大集成電路的敏感度，從而導(dǎo)致電路發(fā)生故障的概率升高。工藝自發(fā)熱和局部溫升，互連線間的干擾問(wèn)題愈加頻繁，這于電路可靠性都是非

電子產(chǎn)品工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將導(dǎo)致晶體管發(fā)生物理變化，最終導(dǎo)致電路失效。集成電路的生命周期一般分為三個(gè)階段，如圖2.1 所示：圖2.1 集成電路失效階段圖Region (I)：早夭期(Infancy period)，在這個(gè)階段，產(chǎn)品的失效率隨著時(shí)間快速下降，造成失效的原因主要在于 ICs 設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中存在的缺陷，例如焊接不牢導(dǎo)致的開(kāi)路。一般可通過(guò)提高制造工藝質(zhì)量來(lái)降低早期失效率。Region (II)：使用期(Useful life period)，也稱為隨機(jī)失效期，在這個(gè)階段，產(chǎn)品的失效率保持穩(wěn)定，且相對(duì)早夭期，失效率更低。失效的原因則比較隨機(jī)，例如溫度變化以及宇宙射線的輻射等。該段時(shí)間里，保證產(chǎn)品工作環(huán)境的溫度、濕度在正常范圍內(nèi)是非常必要的。

第二章 相關(guān)理論12圖2.2TMR 觸發(fā)器電路圖G. Russell[38]等人將并發(fā)錯(cuò)誤檢測(cè)/校正機(jī)制并入VLSI中，以不斷監(jiān)測(cè)電路的運(yùn)行情況，并在某些情況下修正這些故障，提高產(chǎn)品生命周期。T Hashimoto[10]提出了一種自適應(yīng)的時(shí)鐘控制電路，以減少由于電源電壓下降而導(dǎo)致的處理器性能下降。該電路利用多路 TDC 來(lái)減少量化誤差和基于溫度計(jì)碼的數(shù)據(jù)處理來(lái)消除鎖緊，從而縮短了頻率調(diào)制延遲，得到更快的頻率/供應(yīng)跟蹤。在納米 CMOS 工藝中，制備了一種具有 SPARC 處理器核心的自適應(yīng)時(shí)鐘控制電路。實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果表明，自適應(yīng)控制電路實(shí)現(xiàn)了 7.5%的最先進(jìn)的頻率增益，達(dá)到了5 GHz 的工作頻率。在一定程度上

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8 本報(bào)記者 袁于飛;相約十六載 一“吻”驚蒼穹[N];光明日?qǐng)?bào);2011年

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本文編號(hào)：2782096