本发明专利技术的一个实施例是一种用于构造容许缺陷和故障的多路信号
分离器(图14和16)的方法。该方法能够应用于纳米级别、微米级别
或更大级别的多路信号分离器电路。多路信号分离器电路能够被视为一
组与门(图9A-B)，每个包括在许多条地址线(910-912以及920-922)
或地址线衍生信号线与输出信号线(914和924)之间的可逆切换的互
连。每个可逆切换的互连包括一个或多个可逆切换的元件(906-908以
及916-918)。在某些多路信号分离器中，采用NMOS(102)和/或PMOS
晶体管(206)作为可逆切换的元件。在表示本发明专利技术一个实施例的方法
中，在每个可逆切换的互连中采用两个或更多个串联连接的晶体管
(410、412以及411、413；1502)，以便多达比串联的互连的晶体管
的数量少一的晶体管中的短路缺陷不导致可逆切换互连的故障。此外，
使用差错控制编码技术来引入附加的地址线衍生信号线(1602、1604)
以及附加的可切换互连(1610)，以便即使当许多个体的可切换的互连
有开路缺陷时，所述多路信号分离器依然可以工作。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及容许缺陷和故障的电路、集成电路以及电子器件，以及具体涉及一种方法，所述方法用于采用晶体管的串联复制(series replication)以及基于差错控制编码的信号线冗余来产生容许缺陷和 故障的多路信号分离器(demultiplexer )。
技术介绍
光刻和其他集成电路制造技术的连续进步使之可能的电子电路和 电路部件(包括晶体管)的尺寸的惊人减小，以及制造晶体管和集成电 路的不断降低的每部件成本，导致了日益复杂且密集图案化的集成电路 和电子器件的发展。例如，接近纳米尺度的集成电路制造技术的发展为 复杂且非常高速的处理器的发展提供了基础，这些处理器驱动现代计算 机和处理器控制的电子器件，包括个人计算机，家庭娱乐系统，和飞 机、汽车、机床、医疗器械、科学仪器中所使用的多种处理器控制的机 器和电气系统，以及许许多多其他产品及系统。经济且可靠地制造晶体 管的密集大规模阵列的能力已经导致例如薄膜晶体管LCD监控器和TV 屏幕的发展和商业化。然而，随着电路变得越来越小以及制造得越来越密集，制造误差经 常变得更难以控制。甚至是在制造过程期间的微小灰尘的存在或者光刻 掩膜的亚微米级(submicroscale)未对准，也能够导致几十到几百个 亚微米级电子部件的制造缺陷，所述电子部件包括晶体管和基于晶体管 的逻辑门。这些缺陷的累积迅速导致有缺陷的电路和器件，以及急剧降 低通过当前采用的制造工艺生成的操作器件的产率。因为这个原因，以 及因为利用新兴技术使得能够制造电子电路部件的尺度越来越小，进一 步恶化了与制造缺陷相关联的问题，正在施行大量研究和开发来改善电 路、集成电路和电子器件中的缺陷容限。很多这些技术能够被同等地应用于制造之后发生的电子电路部件中的故障。用于容许缺陷和容许故障的很多方法依赖于在电路、器件和系统中包含冗余的部件，使得如果一组多个冗余部件中的单个部件发生故障，4该组多个冗余部件中剩余的操作部件可以继续提供希望的功能性。可以 在大规模的部件水平上、在电子电路和集成电路内的模块水平上以及在 更小的水平上采用冗余。然而，在电路和器件内包含冗余会增加制造成 本、功耗以及有时增加系统的复杂度，从而引入新类型的故障和制造缺 陷的机会。例如，虽然四引擎飞机直观上看起来可能比双引擎飞机固有 地更安全，但是在一些情况下，故障分析显示，四引擎飞机中的控制和 监控系统的增加的复杂度实际上可能不止抵消来自两个冗余的引擎的 安全性增益。因为这个原因，电路、集成电路和电子器件的设计者和制 造商不断寻找新的方法和手段来增加电路、集成电路和电子器件的缺陷 容限和故障容限，而无需不必要地增加电路和器件的复杂度，无需不必 要地增加电路和器件的制造成本和功耗，以及不会产生缺陷和故障的新 模式和机会，所述缺陷和故障抵消利用容许缺陷和故障的方法和手段获 得的增益。
技术实现思路
本专利技术的 一 个实施例是 一 种用于构造容许缺陷和故障的多路信号 分离器的方法。该方法能够应用于纳米尺度、微尺度或更大尺度的多路 信号分离器电路。多路信号分离器电路能够被视为一组与门，其中每个与门包括在许多地址线或地址线衍生(address-line-derived)信号线 与丰命出4言号线之间的可逆切才奐(reversibly switchable)互连。每个 可逆切换互连包括一个或多个可逆切换元件。在某些多路信号分离器实 施例中，采用丽0S和/或PM0S晶体管作为可逆切换元件。在表示本发 明 一个实施例的方法中，在每个可逆切换互连中采用两个或更多个串联 连接的晶体管，使得在高达比串联互连的晶体管的数量少 一 的数量的所述晶体管中的短路缺陷不导致该可逆切换互连的故障。此外，使用差错 控制编码技术来引入附加的地址线衍生信号线和附加的可切换互连，使 得即使当许多个体的、可切换的互连有开路缺陷时，多路信号分离器也 能工作。本专利技术的附加实施例包括多路信号分离器，该多路信号分离器 包含在可逆切换互连内的可切换元件的串4关冗余，以及可逆切换互连和 地址线衍生信号线的并联冗余。 -附图说明图1A-B示出在数字逻辑电路中使用的丽0S晶体管的操作。图2示出数字逻辑电路内的丽0S和PM0S晶体管的操作特性。图3A-C示出在丽0S晶体管中可能发生的两种类型的缺陷。图4A-B示出根据本专利技术一个实施例的一种用于在电路中包含冗余晶体管以便该电路能够经受个体(individual )晶体管的缺陷或故障的技术。图5示出根据本专利技术一个实施例的2Sx2P复合晶体管内的导致起 作用的(functional)和不起作用的(nonfunctional) 2S x 2P复合晶 体管的工作(working )、有开路缺陷和有短路缺陷的个体晶体管的某些 组合。图6和7示出根据本专利技术一个实施例的基于一起组成2Sx2P复合 晶体管的单个晶体管中的短路缺陷和开路缺陷的已知比率计算2 S x 2 P 复合晶体管的可靠性。图8示出根据本专利技术一个实施例的12-晶体管可逆切换元件，该12-晶体管可逆切换元件包括三个并联支路，每个支路由四个串联联接的简 单晶体管组成。图9A-B示出两个不同类型的与(AND)门。图10示出基于并联与门的简单双地址线多路信号分离器，该与门基于PM0S晶体管。图ll示出图IO所示的基于PMOS晶体管的多路信号分离器的操作。 图12A-D示出当所有部件PM0S晶体管起作用时以及当某些部件PM0S晶体管有缺陷时图10-11所示的基于PM0S晶体管的多路信号分离器的功能状态。图13-14示出一种用于产生表示本专利技术一个实施例的容许缺陷和故 障的多路信号分离器的途径。图15-16示出表示本专利技术一个实施例的、等效于图10-11和14所 示的多路信号分离器的容许缺陷和故障的多路信号分离器。图17A-H使用与图12A-D中所用相同的图解规定，示出了表示本发 明一个实施例的图16所示的多路信号分离器的多种功能状态。具体实施例方式本专利技术涉及电路的设计，所述电路包括在纳米尺度、微尺度以及更6大尺度的多路信号分离器电路。本专利技术的实施例提供了 一种用于设计容 许缺陷和故障的多路信号分离器的方法。在很多不同的应用中多路信号 分离器被用于信号线和部件的基于地址的访问。本专利技术的附加实施例包 括多种类型的多路信号分离器电路和基于多路信号分离器的器件，其包 含串联切换元件冗余和并联地址线衍生信号线冗余，以便改善在可逆切 换互连内的可逆切换元件中的短路缺陷和开路缺陷。并联冗余基于针对 多种信息存储和信息传输以及接收应用所开发的差错控制编码技术。在 下面的第一小节中，提供差错控制编码技术的概述。在第二小节中，讨 论本专利技术的实施例。差错控制编码技术本专利技术的实施例采用从差错控制编码中的公知技术导出的概念。此领域的极好参考是1 983由新泽西州Prentice-Hall公司出版的作者为 Lin和Costel lo的教牙+书 Error Control Coding: The Fundamentals and Applications'^在该小节中，阐述了在差错控制编码中使用的检 错和纠错技术的简述。附加细节能够从上面参考的教科书或从该领域的 很多其他的教科书、论文以及期刊文章获得。本小节表示某些类型的差 错控制编码技术的数学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种容许缺陷和故障的多路信号分离器（图１４和１６），包括： 若干地址线（１６０６、１６０８），所述地址线接收输入地址； 若干输出信号线（１００６－１００９），每个所述输出信号线对应于地址； 与所述若干地址线互补的若干信号线 （１０１６）；以及 若干容许缺陷的可逆切换的互连（图４Ｂ，１５０２），所述若干容许缺陷的可逆切换的互连将地址线和互补的信号线互连到所述输出信号线，使得通过所述多路信号分离器选择对应于输入地址的输出信号线。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.7.12 US 11/484,9611.一种容许缺陷和故障的多路信号分离器(图14和16)，包括若干地址线(1606、1608)，所述地址线接收输入地址；若干输出信号线(1006-1009)，每个所述输出信号线对应于地址；与所述若干地址线互补的若干信号线(1016)；以及若干容许缺陷的可逆切换的互连(图4B，1502)，所述若干容许缺陷的可逆切换的互连将地址线和互补的信号线互连到所述输出信号线，使得通过所述多路信号分离器选择对应于输入地址的输出信号线。2. 根据权利要求1所述的容许缺陷和故障的多路信号分离器，其 中，所述容许缺陷的可逆切换的互连包括在若干并联冗余的支路的每一 个中的串联冗余的晶体管(410、 412以及1、 413)。3. 根据权利要求2所述的容许缺陷和故障的多路信号分离器，其 中，所述容许缺陷的可逆切换的互连是2S x 2P复合晶体管(402,图4B )。4. 根据权利要求2所述的容许缺陷和故障的多路信号分离器，其 中，所述容许缺陷的可逆切换的互连是更高阶的nSxmP晶体管(图8), 所述更高阶的nSxmP晶体管容许有短路缺陷的部件晶体管且容许有开 路缺陷的部件晶体管。5. 根据权利要求1所述的容许缺陷和故障的多路信号分离器，其 中，所述容许缺陷的可逆切换的互连(1502 )包括在m个支路的每一个 中的n个串联冗余的晶体管...
【专利技术属性】
技术研发人员：W·罗比内特，P·J·屈克斯，S·R·威廉斯，
申请(专利权)人：惠普开发有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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