一种芯片工艺角检测电路、方法和芯片技术

本发明专利技术实施例提供一种芯片工艺角检测电路、方法和芯片，该电路包括：对称振荡环RO及至少两个非对称振荡环ARO1和ARO2；所述对称振荡环RO，用于根据振荡次数检测所述芯片的SS、TT、FF工艺角，所述振荡次数是通过所述对称振荡环RO对应的计数单元获取；所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2，用于根据振荡次数检测所述芯片的FS、SF工艺角，所述振荡次数是通过所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2分别对应的计数单元获取。该电路增大了工艺角检测范围和工艺角检测的温度范围，提高了检测精度。检测精度。检测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种芯片工艺角检测电路、方法和芯片


[0001]本专利技术涉及芯片设计领域，具体地涉及一种芯片工艺角检测电路、方法和芯片。

技术介绍

[0002]工艺角是用来评估全局偏差影响的概念。每个工艺角都处于一种极端的情况，对于最快工艺角（Fast Corner），所有的工艺偏差都是增加晶体管的驱动电流的，因此速度最快。但是对于最慢工艺角（Slow Corner），器件速度都被工艺偏差放慢。T代表典型值（Typical），除了最快和最慢工艺角，还有一些交叉工艺角，如由最快p沟道晶体管(p
‑
FET)和最慢n沟道晶体管（n
‑
FET）组成，或反之。具体而言，FF快
‑
快（Fast nmos Fast pmos）表示电路由最快p
‑
FET和最快n
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FET组成；TT典型
‑
典型（Typical Typical）表示电路由典型p
‑
FET和典型n
‑
FET组成；SS慢
‑
慢（Slow nmos Slow pmos）表示电路由最慢p
‑
FET和最慢n
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FET组成；FS快
‑
慢（Fast nmos Slow pmos）和SF慢
‑
快（Slow nmos Fast pmos）属于交叉工艺角，FS表示电路由最慢p
‑
FET和最快n
‑
FET组成；SF表示电路由最快p
>‑
FET和最慢n
‑
FET组成。
[0003]在现有的技术方法中，不同工艺角下器件的时序参数各不相同，因此常用基于环形振荡器的结构来进行工艺角检测，其原理是对环形振荡器在一定时间内的振荡次数进行计数，通过环形振荡器的振荡频率来间接体现相应工艺角下的延迟信息，当芯片处于快工艺角时，器件的延时较小，环形振荡器在相同时间内的振荡次数相应较高；而当芯片处于慢工艺角时，器件的延时较大，环形振荡器振荡次数相应较低。可以通过对比芯片流片前相应振荡次数仿真结果与流片后的实际测试结构来区分不同的工艺角。但是由于温度的变化对振荡频率有很大影响，当由于温度的升高使某一级反相器的延迟增大时，其他级的反相器延时也会同步增大，从而拖慢整体振荡环的振荡频率；当由于温度降低使某一级反相器的延迟减小时，其他级的反相器延时也会同步减小，从而拉高整体振荡环的振荡频率。这就会导致，采用反相器链的结构，环形振荡器在不同工艺角下的振荡次数存在交叠，通过Spice仿真可以发现，例如，测量SS角和TT角下的振荡次数，当SS角处于低温（
‑
25
°
C）而TT角处于高温（125
°
C）时，计数结果发生交叠，甚至一度出现SS角振荡次数超过TT角振荡次数的情况，因此，涉及温度因素之后，基于反相器链的环形振荡器区分度达不到要求。现有技术从而无法在从
‑
25℃~125℃的广泛温度域内进行工艺角检测。而且现有技术只能检测三个对称工艺角（SS、TT和FF），对于两个非对称工艺角（FS和SF），现有技术中的对称振荡环振荡次数没有区别，计数范围发生重合，通过计数结果无法准确区分芯片所处的工艺角。
[0004]随着工艺制程的演进，先进工艺下工艺偏差对芯片时序的影响越来越严重。而在芯片制造完成后，每一块芯片都可能处于不同的工艺角，没有相应的工艺角检测手段无法获知芯片具体所处的工艺角。因此，一个精准的跨温度域、涵盖全工艺角的片上工艺角检测电路就变得尤为重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例的目的是提供一种芯片工艺角检测电路、方法和芯片，该电路增大
了工艺角检测范围和工艺角检测的温度范围，提高了检测精度。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种芯片工艺角检测电路、方法和芯片，该电路包括：对称振荡环RO及至少两个非对称振荡环ARO1和ARO2；所述对称振荡环RO，用于根据振荡次数检测所述芯片的SS、TT、FF工艺角，所述振荡次数是通过所述对称振荡环RO对应的计数单元获取；所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2，用于根据振荡次数检测所述芯片的FS、SF工艺角，所述振荡次数是通过所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2分别对应的计数单元获取。
[0007]可选的，所述对称振荡环RO、所述非对称振荡环ARO1及所述非对称振荡环ARO2各自都包括至少三个密勒单元。
[0008]可选的，所述非对称振荡环ARO1的密勒单元包括：采用低阈值电压器件模型的上拉PMOS，和采用常规阈值电压器件模型的下拉NMOS；所述非对称振荡环ARO2的密勒单元包括：采用常规阈值电压器件模型的上拉PMOS，和采用低阈值电压器件模型的下拉NMOS；所述对称振荡环RO的密勒单元包括：采用低阈值电压器件模型的上拉PMOS和下拉NMOS。
[0009]可选的，所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2为对密勒单元中的器件模型参数进行了非对称配置。
[0010]可选的，基于至少三个密勒单元的振荡环包括初始预置模式和闭环起振模式，所述初始预置为通过外部信号预置振荡环的振荡频率。
[0011]可选的，所述对称振荡环RO、所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2分别还包括反相器和数据选择器，所述数据选择器用于接收数据输入。
[0012]可选的，所述计数单元具有锁存功能，用于对测量值进行存取。
[0013]可选的，该电路还包括：复位单元，所述复位单元用于分别使能所述对称振荡环RO、所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2，以及对所述对称振荡环RO、所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2分别对应的计数单元进行锁存清零。
[0014]可选的，所述非对称振荡环ARO1、所述非对称振荡环ARO2和所述对称振荡环RO中的至少一者的供电电压为1.1V。
[0015]可选的，该电路还包括频率设置信号，用于设置所述对称振荡环RO、所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2的起振频率。
[0016]可选的，所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2，用于根据振荡次数检测所述芯片的FS、SF工艺角，包括：测量所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2在时钟周期内的振荡次数；当所述非对称振荡环ARO1振荡次数大于0，且所述非对称振荡环ARO2的振荡次数等于0，则该芯片处于FS工艺角；当所述非对称振荡环ARO1振荡次数等于0，且所述非对称振荡环ARO2的振荡次数大于0，则该芯片处于SF工艺角；当所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2的振荡次数均大于0，计算ARO1与ARO2振荡次数的比值，如果该比值在阈值参数区间内，则该芯片处于对称工艺角，如果该比值不在阈值参数区间内，则该芯片处于非对称工艺角；所述阈值参数区间根据所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芯片工艺角检测电路，其特征在于，该电路包括：对称振荡环RO及至少两个非对称振荡环ARO1和ARO2；所述对称振荡环RO，用于根据振荡次数检测所述芯片的SS、TT、FF工艺角，所述振荡次数是通过所述对称振荡环RO对应的计数单元获取；所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2，用于根据振荡次数检测所述芯片的FS、SF工艺角，所述振荡次数是通过所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2分别对应的计数单元获取。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述对称振荡环RO、所述非对称振荡环ARO1及所述非对称振荡环ARO2各自都包括至少三个密勒单元。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述非对称振荡环ARO1的密勒单元包括：采用低阈值电压器件模型的上拉PMOS，和采用常规阈值电压器件模型的下拉NMOS；所述非对称振荡环ARO2的密勒单元包括：采用常规阈值电压器件模型的上拉PMOS，和采用低阈值电压器件模型的下拉NMOS；所述对称振荡环RO的密勒单元包括：采用低阈值电压器件模型的上拉PMOS和下拉NMOS。4.根据权利要求2或3所述的电路，其特征在于，所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2为对密勒单元中的器件模型参数进行了非对称配置。5.根据权利要求2或3所述的电路，其特征在于，基于至少三个密勒单元的振荡环包括初始预置模式和闭环起振模式，所述初始预置为通过外部信号预置振荡环的振荡频率。6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述对称振荡环RO、所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2分别还包括反相器和数据选择器，所述数据选择器用于接收数据输入。7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述计数单元具有锁存功能，用于对测量值进行存取。8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，该电路还包括：复位单元，所述复位单元用于分别使能所述对称振荡环RO、所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2，以及对所述对称振荡环RO、所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2分别对应的计数单元进行锁存清零。9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述非对称振荡环ARO1、所述非对称振荡环ARO2和所述对称振荡环RO中的至少一者的供电电压为1.1V。10.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，该电路还包括频率设置信号，用于设置所述对称振荡环RO、所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2的起振频率。11.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2，用于根据振荡次数检测所述芯片的FS、SF工艺角，包括：测量所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2在时钟周期内的振荡次数；
当所述非对称振荡环ARO1振荡次数大于0，且所述非对称振荡环ARO2的振荡次数等于0，则该芯片处于FS工艺角；当所述非对称振荡环ARO1振荡次数等于0，且所述非对称振荡环ARO2的振荡次数大于0，则该芯片处于SF工艺角；当所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2的振荡次数均大于0，计算ARO1与ARO2振荡次数的比值，如果该比值在阈值参数区间内，则该芯片处于对称工艺角，如果该比值不在阈值参数区间内，则该芯片处于非对称工艺角；所述阈值参数区间根据所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2在SS工艺角、TT工艺角和FF工艺角下振荡次数的比值确定。12.根据权利要求11所述的电路，其特征在于，所述如果该比值在阈值参数区间内，则该芯片处于对称工艺角，包括：如果所述非对称振荡环ARO1或所述非对称振荡环ARO2的振荡次数低于基准振荡次数，则该芯片处于SS工艺角；如果所述非对称振荡环ARO1或所述非对称振荡环ARO2的振荡次数高于基准振荡次数，则该芯片处于FF工艺角；所述基准振荡次数根据所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2在TT工艺角下的振荡次数确定。13.根据权利要求11所述的电路，其特征在于，所述如果该比值不在阈值参数区间内，则该芯片处于非对称工艺角，包括：如果该比值大于该阈值参数区间的最大值，则该芯片处于FS工艺角；如果该比值小于该阈值参数区间的最小值，则该芯片处于SF工艺角。14.根据权利要求11所述的电路，其特征在于，所述非对称振荡环ARO1和所述非对称振荡环ARO2的振荡次数的比值在阈值参数区间内，还包括根据对称振荡环RO区分SS工艺角、TT工艺角和FF工艺角，包括：所述阈值参数区间分为低阈值参数区间、中阈值参数区间和高阈值参数区间；测量所述对称振荡环RO在时钟周期内的振荡次数；如果所述对称振荡环RO的振荡次数处于低阈值参数区间，则该芯片处于SS工艺角；如果所述对称振荡环RO的振荡次数处于中阈值参数区间，则该芯片处于TT工艺角；如果所述对称振荡环RO的振荡次数处于高阈值参数区间，则该芯片处于FF工艺角。15.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路设置在芯片中。16.一种芯片工艺角检测方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵东艳，李德建，杨小坤，李可然，王于波，杨立新，沈冲飞，冯曦，邵瑾，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：