集成電路的制造工藝在不斷地進(jìn)步，所使用的電源電壓得到持續(xù)降低，集成電路的集成度大大提高，帶動(dòng)了集成電路產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，然而某些工藝進(jìn)步也使得集成電路的老化問(wèn)題變得日益嚴(yán)重。國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖（ITRS）在2011年的報(bào)告中指出，老化正成為半導(dǎo)體電路面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著集成電路特征尺寸的不斷減小，負(fù)偏置溫度不穩(wěn)定性（Negative Bias Temperature Instability，NBTI）逐漸在集成電路老化效應(yīng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，需要科研人員進(jìn)行深入研究。
　　本書(shū)圍繞NBTI引起的集成電路老化的預(yù)測(cè)與動(dòng)態(tài)電路老化防護(hù)來(lái)展開(kāi)研究。研究的內(nèi)容主要涉及：①集成電路老化的預(yù)測(cè)，包括改進(jìn)了已有的預(yù)測(cè)老化的傳感器，實(shí)現(xiàn)了低開(kāi)銷的多故障同時(shí)在線監(jiān)測(cè)，消除了由于結(jié)構(gòu)因素造成的誤差；②集成電路老化的容忍，尤其對(duì)于高性能集成電路中常用的多米諾電路，針對(duì)其老化，研究容忍方法，并提出對(duì)于多米諾電路低功耗與抗老化的聯(lián)合優(yōu)化方法。
　　本書(shū)的研究?jī)?nèi)容和主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
　�、僭O(shè)計(jì)出針對(duì)多目標(biāo)故障的低開(kāi)銷的電路檢測(cè)結(jié)構(gòu)。多故障同時(shí)在線檢測(cè)是目前故障檢測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，但多故障同時(shí)在線檢測(cè)往往在功能、面積和功耗等問(wèn)題上難以取得較好折中。經(jīng)典檢測(cè)結(jié)構(gòu)采用動(dòng)態(tài)電路加上大量反饋電路構(gòu)成故障檢測(cè)的穩(wěn)定性檢測(cè)器，電路面積開(kāi)銷較大，同時(shí)在電路運(yùn)行過(guò)程中的功耗開(kāi)銷也很大。因此，設(shè)計(jì)了脈沖發(fā)生器來(lái)替代經(jīng)典電路中的穩(wěn)定性檢測(cè)器，消除了反饋電路，大大降低了電路的面積與功耗開(kāi)銷。
　�、谔岢鰴z測(cè)能力平衡的集成電路老化在線預(yù)測(cè)／檢測(cè)方案。針對(duì)已有的結(jié)構(gòu)晶體管串聯(lián)堆棧效應(yīng)造成的電路老化預(yù)測(cè)／檢測(cè)能力的不平衡，提出了一種利用對(duì)稱或非門來(lái)平衡檢測(cè)能力的老化預(yù)測(cè)／檢測(cè)方案。通過(guò)對(duì)穩(wěn)定性檢測(cè)器中或非門的改造，消除了由于晶體管串聯(lián)堆棧引起的誤差。
　�、坩槍�(duì)NBTI引起的多米諾電路老化，提出一種利用補(bǔ)償電路保持其性能的方案。多米諾電路常用在高性能芯片的時(shí)序關(guān)鍵路徑上，NBTI引起的電路老化會(huì)導(dǎo)致多米諾電路時(shí)延增加、噪聲容限降低。因此設(shè)計(jì)了帶有補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的多米諾電路，在電路老化以后開(kāi)啟補(bǔ)償電路，既延長(zhǎng)了電路的使用壽命，又不會(huì)增加大量的能量消耗。這種低功耗、容老化的技術(shù)有廣闊的應(yīng)用前景。
　�、芴岢隼�用休眠模式，聯(lián)合優(yōu)化多米諾電路老化和漏電流的方案。已有的對(duì)于多米諾電路漏電流進(jìn)行優(yōu)化的技術(shù)加重了多米諾電路的老化。使用輸入向量控制技術(shù)和內(nèi)部節(jié)點(diǎn)控制技術(shù)，在集成電路處于休眠狀態(tài)時(shí)強(qiáng)制電路進(jìn)入老化恢復(fù)狀態(tài)，并保證在休眠狀態(tài)下的低漏電流。實(shí)驗(yàn)表明，這種考慮低功耗的抑制NBTI效應(yīng)的多米諾電路技術(shù)減少了最多33%的電路老化，同時(shí)減少了最多79%的漏電流消耗，是一種有效的多目標(biāo)聯(lián)合優(yōu)化技術(shù)。
　　本書(shū)的出版得到國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（ 61404001），國(guó)家公派高級(jí)研究學(xué)者、訪問(wèn)學(xué)者、博士后項(xiàng)目（ 201708340035），安徽省高校省級(jí)自然科學(xué)研究重大項(xiàng)目（ KJ2014ZD12）的資助，在此表示衷心的感謝！由于作者水平和經(jīng)驗(yàn)有限，書(shū)中難免存在不足之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)、指正。