[发明专利]融合温度分布的电路时序长期可靠性分析系统及方法

说明书

一种融合温度分布的电路长期可靠性时序分析系统，包括：电路逻辑仿真模块、元器件位置信息获取模块、温度分布估算模块、晶体管阈值电压计算模块、电路时序分析模块、电路分析条件刷新模块和循环控制模块。本发明通过融合温度分布的电路时序长期可靠性分析系统及方法通过在电路设计寿命期内进行时序分析，从而实现了比较全面发现电路设计的可靠性问题，同时考虑了温度对各器件老化的影响。

技术领域

本发明涉及电路时序长期可靠性分析的技术领域，尤其涉及一种融合温度分布的电路时序长期可靠性分析系统及方法。

背景技术

现有电路长期可靠性仿真技术如图1所示，首先对新电路进行瞬态仿真，对电路中的器件应力和仿真次数初始化；然后通过预定次数的瞬态仿真实现可靠性(老化)仿真。在每一次迭代过程中，首先计算前次电路仿真中每一器件在仿真过程中(即工作过程中)的压力累积，然后根据前次仿真的压力累积更新器件的历史压力总和。进一步根据器件的历史压力总和更新参数阈值电压和迁移率，并将更新的参数应用于本次电路瞬态仿真。

瞬态仿真过程比较耗时，同时数字电路规模较大，特别是数字片上系统(SoC)，以瞬态仿真为基础的电路长期可靠性仿真很难适用于大规模数字电路或数字SoC或混合信号SoC。

此外，现有技术未考虑温度分布对电路长期可靠性的影响，尤其是电路在较高温度的环境下工作，或芯片各部分功耗差别较大导致芯片上温度分布差别较大的情况下，不考虑温度对电路长期可靠性的影响或采用统一温度考虑电路长期可靠性的影响均是不准确的，会在设计阶段遗漏可能存在的可靠性问题。

现有的电路时序分析是检查电路设计中时序问题的有效途径，可以比通过电路瞬态仿真和逻辑仿真速度更快地发现设计中存在的时序问题。现有的时序分析采用的电路单元特征化数据是固定的，不随电路工作时间而变化，未能考虑在电路设计寿命中器件老化(器件阈值电压变化和器件中载流子迁移速率降低)所导致的性能衰退对电路时序的影响。对于设计寿命较短的集成电路，这种近似的时序分析方法是可以接受的，因为在较短的工作期内，电路单元的特征化数据变化很小，可以忽略。对于设计寿命很长的集成电路，器件阈值电压的变化和器件载流子迁移率的变化比较明显，在时序分析中需要考虑器件阈值电压的变化和器件载流子迁移率的变化对时序正确性的影响，依靠传统的电路时序分析的结果与实际工作所表现的时序相比存在很大的差别，甚至是错误的。另外，在现有的时序分析技术中，整个集成电路芯片的各部分均采用同一温度进行时序分析，而实际情况是电路中各部分的温度是不一样的，在电路长期工作过程中温度对于器件的老化有比较明显的影响，因此在电路设计寿命期内，各处器件的老化程度也是不一样的。为了比较全面发现电路设计的可靠性问题，需要在电路设计寿命期内进行时序分析，且时序分析需要考虑温度对各器件老化的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种融合温度分布的电路时序长期可靠性分析系统及方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种融合温度分布的电路时序长期可靠性分析系统，包括：

电路逻辑仿真模块，根据初始阈值电压和初始仿真温度，或者电路分析条件刷新模块刷新后的当前各晶体管的阈值电压和当前工作温度，对电路进行逻辑仿真，并将逻辑仿真结果传输给温度分布估算模块和晶体管阈值电压计算模块；

元器件位置信息获取模块，用于获取电路的元器件位置信息，并将所述元器件位置信息传输给温度分布估算模块；

温度分布估算模块，根据电路逻辑仿真模块得到的电路逻辑仿真结果结合电路的元器件位置信息估算电路的温度分布，并将其传输给电路时序分析模块、电路分析条件刷新模块和晶体管阈值电压计算模块；

晶体管阈值电压计算模块，根据电路逻辑仿真模块得到的电路的逻辑仿真结果结合电路的温度分布计算各晶体管新的阈值电压，并将其传输给电路时序分析模块和电路分析条件刷新模块；