【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开的技术总体上涉及晶体管性能随时间的退化，并且更具体地，涉及监测和补偿金属氧化物半导体(mos)场效应晶体管(fet)(mosfet)中的老化影响。
技术介绍
1、金属氧化物半导体(mos)场效应晶体管(fet)(mosfet)是一种晶体管，通常用于集成电路(ic)中，具有多种不同的功能，包括处理器和控制逻辑以及存储器电路。随着时间的推移，诸如偏置温度不稳定(bti)和热载流子注入(hci)等现象会导致mosfet的性能退化(基于应力的老化)。bti和hci的影响是应力电压和温度的函数，并且还取决于器件应力的持续时间和时间比例。随着mosfet随着技术尺寸的缩小而变得越来越小，这些影响可能会造成严重的器件可靠性问题。mosfet基于应力老化的结果之一是阈值电压增加，特别是p型mosfet(pfets)，它们比n型mosfet(nfet)更容易受到这些老化效应的影响。增加阈值电压会增加mosfet的开关延迟，从而导致电路性能(即频率)随着时间的推移而退化。幸运的是，当检测到老化导致性能下降时，可以通过在电源电压上添加保护带来补偿ic的寿命结束时基于应力的老化效应。然而，提供具有保护带的电源电压会增加动态功耗。
2、检测基于互补mos(cmos)逻辑门的环形振荡器中的频率退化已被认为是一种低成本但可靠的方法，可准确监测mosfet老化。cmos环形振荡器电路的一些传统实现具有较低的感测分辨率(例如，在5％-10％的频率退化范围内)并且需要高精度且昂贵的测试硬件或较长的测量时间，这使得它成为一种侵入性且棘手的用于运行时
技术实现思路
1、本文公开的示例性方面包括用于增加基于应力的老化补偿精度的晶体管老化监测电路。还公开了晶体管中基于应力的老化的检测和基于应力的老化的补偿的相关方法。基于应力的老化监测电路是集成电路(ic)，其包括参考环形振荡器电路和应力环形振荡器电路，每个振荡器电路都包括与待监测电路中的晶体管类似或相似的晶体管。为了近似被施加到被监测的晶体管上的应力，当向老化监测电路提供电源电压时，应力环形振荡器电路中的晶体管接收负栅极源极电压偏置，并且在向被监测的晶体管提供供电电压时向老化监测电路提供电源电压。通过将参考环形振荡器与电源电压解耦来保护参考环形振荡器(其中晶体管是用于比较目的的控制组)免受应力(监测模式期间除外)。然后，比较参考环形振荡器电路与应力环形振荡器电路的开关频率，以检测应力环形振荡器电路中基于晶体管的应力的老化。与参考环形振荡器生成的第二振荡器信号的频率相比，由应力环形振荡器生成的振荡器信号的频率的退化来指示基于应力的老化。在本文的示例性方面中，参考环形振荡器和应力环形振荡器包括应力增强型反相器电路，其被配置为放大基于应力的老化效应以增加对由基于应力的老化引起的性能退化的敏感度。增加的灵敏度提高了用于补偿性能退化的电源电压调整的精度(例如，更高的分辨率)，以减少或避免对基于应力的老化的影响的过度补偿。
2、在一些示例中，应力增强型反相器电路包括耦合在反相器输入端和反相器中的第二pfet的栅极之间的第一p型场效应晶体管(fet)(pfet)，以生成反相器输出，其中基于应力的老化的影响被放大。在一些示例中，当电源电压被提供给应力环形振荡器时，通过接收负栅极源极电压偏置，应力增强型反相器电路的每个应力增强型反相器电路中的第一pfet和第二pfet的至少一个被施加应力。在一些示例中，当应力增强型反相器在第一状态和第二状态之间振荡时，应力环形振荡器中的每个应力增强型反相器电路中的第一pfet在每个周期中被施加应力。在其他示例中，应力环形振荡器中的每个应力增强型反相器电路中的第二pfet在非振荡模式中被施加应力。基于应力的老化监测电路确保第一pfet和第二pfet之一中的基于应力的老化，并且在第二pfet中放大第一pfet中的基于应力的老化的影响以增加检测灵敏度。增加的灵敏度提高了基于应力的老化检测的准确度，从而可以更准确地对电源电压施加电压保护带，以补偿基于应力的老化性能退化。减少或避免对基于应力的老化的过度补偿增加了动态功率效率。
3、在本文公开的示例性方面中，公开了晶体管老化监测电路。晶体管老化监测电路包括应力环形振荡器电路。该电路包括第一多个应力增强型反相器电路。第一多个应力增强型反相器电路耦合在第一串联应力增强型反相器电路中。第一多个应力增强型反相器电路中的每个应力增强型反相器电路包括第一晶体管，被配置为响应于偏置信号将输入节点耦合到第一内部节点；第二晶体管，被配置为响应于第一内部节点的电压状态将电源电压轨耦合到反相器输出端；以及第三晶体管，被配置为响应于第二内部节点的电压状态将接地电压轨耦合到反相器输出端；其中，在第一模式中，第一串联应力增强型反相器电路中的第一多个应力增强型反相器电路的一个应力增强型反相器电路被配置为生成包括第一频率的第一振荡器信号。晶体管老化监测电路包括参考环形振荡器电路，该电路包括第二多个应力增强型反相器电路。第二多个应力增强型反相器电路耦合在第二串联应力增强型反相器电路中。第二多个应力增强型反相器电路中的一个应力增强型反相器电路被配置为在第一模式中生成包括第二频率的第二振荡器信号。晶体管老化监测电路还包括比较器电路。该比较器电路被配置为比较第一频率与第二频率并且基于第一频率和第二频率之间的差，生成所监测电路中的晶体管的基于应力的老化的指示。
4、在另一个示例性方面，公开了一种监测集成电路中的晶体管老化的方法。该方法包括，在第一模式中：在包括耦合在第一串联应力增强型反相器电路中的第一多个应力增强型反相器电路的应力环形振荡器电路中，生成包括第一频率的第一振荡器信号。生成第一振荡器信号还包括：在第一多个应力增强型反相器电路中的每个应力增强型反相器电路中：响应于偏置信号，通过第一晶体管将输入节点耦合到第一内部节点；响应于第一内部节点的电压状态，通过第二晶体管将反相器输出端耦合到电源电压轨；以及响应于第二内部节点的电压状态，通过第三晶体管将反相器输出端耦合到接地电压轨；其中第一串联应力增强型反相器电路中的第一多个应力增强型反相器电路的一个应力增强型反相器电路被配置为生成包括第一频率的第一振荡器信号。该方法还包括：在包括耦合在第二串联应力增强型反相器电路中的第二多个应力增强型反相器电路的参考环形振荡器电路中，生成包括第二频率的第二振荡器信号；在比较器电路中，比较第一频率与第二频率；以及基于第一频率和第二频率之间的差，生成应力环形振荡器中的应力增强型反相器电路的基于应力的老化的指示。
5、在另一个示例性方面，公开本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种晶体管老化监测电路，包括：
2.根据权利要求1所述的晶体管老化监测电路，所述第一晶体管包括栅极，所述栅极被配置为耦合到所述接地电压轨以：
3.根据权利要求1所述的晶体管老化监测电路，还包括：
4.根据权利要求3所述的晶体管老化监测电路，还包括：
5.根据权利要求4所述的晶体管老化监测电路，还包括控制电路，所述控制电路被配置为在所述第一模式中生成：
6.根据权利要求5所述的晶体管老化监测电路，还包括，
7.根据权利要求6所述的晶体管老化监测电路，所述控制电路被配置为在所述第一模式中生成处于所述第一下拉状态的所述第一下拉信号。
8.根据权利要求5所述的晶体管老化监测电路，其中所述控制电路还被配置为在第二模式中：
9.根据权利要求8所述的晶体管老化监测电路，其中所述控制电路还被配置为在第三模式中：
10.根据权利要求9所述的晶体管老化监测电路，所述第一多个应力增强型反相器电路和所述第二多个应力增强型反相器电路中的所述应力增强型反相器电路的每个应力增强型反相器电路还包括：<...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种晶体管老化监测电路，包括：
2.根据权利要求1所述的晶体管老化监测电路，所述第一晶体管包括栅极，所述栅极被配置为耦合到所述接地电压轨以：
3.根据权利要求1所述的晶体管老化监测电路，还包括：
4.根据权利要求3所述的晶体管老化监测电路，还包括：
5.根据权利要求4所述的晶体管老化监测电路，还包括控制电路，所述控制电路被配置为在所述第一模式中生成：
6.根据权利要求5所述的晶体管老化监测电路，还包括，
7.根据权利要求6所述的晶体管老化监测电路，所述控制电路被配置为在所述第一模式中生成处于所述第一下拉状态的所述第一下拉信号。
8.根据权利要求5所述的晶体管老化监测电路，其中所述控制电路还被配置为在第二模式中：
9....
【专利技术属性】
技术研发人员：A·高仕，J·帕克特，I·图勒特布，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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