基于输入向量控制和传输门插入的电路NBTI老化缓解

针对现有方案通过输入向量控制(input vector control,IVC)结合门替换(gate replacement,GR)技术缓解负偏置温度不稳定性(negative bias temperature instability,NBTI)引起的电路老化,存在GR应用可能破坏IVC抗老化效果的问题,文章提出了一种基于IVC和传输门(transmission gate,TG)插入的抗NBTI老化方案。将目标电路切分为多个逻辑锥子电路,然后对各子电路进行动态回溯得到其最优输入控制向量,在恢复各子电路的连接时,通过插入TG消除连线位置出现的逻辑冲突,最后得到由子电路合并后的目标电路的最优输入控制向量。采用相同条件的实验结果表明,与现有方案相比,本文方案提高了电路平均时延退化改善率超过1倍,且面积开销和电路固有时延也明显降低,更好地缓解了电路老化效应。     

PMOSFET的动态NBTI效应模型研究

为了能够准确地预测器件的寿命,研究了PMOSFET中的动态负偏压温度不稳定性效应(NBTI)模型.在静态NBTI效应模型及反应-扩散模型(R-D)的基础上,推导出动态NBTI应力下界面陷阱电荷模型,其与占空比成指数关系.考虑到占空比对器件NBTI效应的影响,推导出动态NBTI应力下阈值电压退化模型.通过实验所得到的器件退化数据和仿真数据进行比较分析,证明了阈值电压漂移量随着占空比近似按照指数规律变化,与模型相符合,可以预测器件交流应力的实际寿命.     

低k介质对CMOS芯片动态功耗的影响

利用CMOS电路动态功耗模型,对采用不同介电常数绝缘介质的CMOS集成电路进行模拟,研究了不同特征尺寸集成电路中低介电常数绝缘介质薄膜对电路动态功耗的影响.发现集成电路特征尺寸越小,电路功耗-延迟积与金属互连长度的线性关系越好.并且随绝缘介质介电常数降低,电路动态功耗的两个部分:状态翻转功耗与直通短路功耗,都有明显的降低.因此在ULSI中采用低介电常数绝缘介质是降低电路功耗的一种十分有效的途径.     

针对抗老化门替换技术的关键门识别算法

为解决现有门替换技术应用中存在的时延仿真不精确和关键门选取冗余问题,对时序分析方法进行改进,通过引入电路内部节点信息,准确预测电路NBTI老化.然后,提出了一种门替换技术应用下的关键门识别算法,定义了表征门电路抗NBTI老化能力的度量公式,将其作为电路老化关键门的识别依据,用于提高关键门识别精度和效率.基于45 nm PTM工艺库和ISCAS85基准电路的仿真结果表明,应用改进门替换技术进行电路抗NBTI老化设计得到的电路时延退化改善率平均值为25.11%,较现有方案提高13.24%,而反映硬件开销的平均门替换率仅为5.82%,明显低于现有方案的11.95%.因此,所提方案仅以较低的硬件开销便可获得较好的门替换技术抗老化效果.     

具有抑制窄带干扰带阻特性的3～10GHz超宽带LNA

为在超宽带(Ultra-wideband,UWB)通信中抑制工作频带内的窄带干扰,提高接收机性能,提出了一个用于超宽带接收机的具有带阻特性的低噪声放大器(low noise amplifier,LNA)。该放大器利用源简并电感得到实数的输入阻抗,利用输入匹配网络扩展工作带宽,利用具有带阻特性的负载网络得到宽带内的带阻特性。通过建立源简并结构超宽带LNA的电路模型,分析了超宽带LNA的放大器晶体管尺寸与功耗、增益、噪声系数之间的关系,提出了放大器晶体管尺寸的设计方法,同时给出了输入匹配网络和负载网络的电路结构和设计方法。基于SMIC 0.18μm CMOS工艺的仿真表明,通过该方法设计的LNA,其通带和阻带性都能符合设计指标要求。     

具有抑制窄带干扰带阻特性的3～10GHz超宽带LNA

为在超宽带(Ultra-wideband,UWB)通信中抑制工作频带内的窄带干扰,提高接收机性能,提出了一个用于超宽带接收机的具有带阻特性的低噪声放大器(low noiseamplifier,LNA)。该放大器利用源简并电感得到实数的输入阻抗,利用输入匹配网络扩展工作带宽,利用具有带阻特性的负载网络得到宽带内的带阻特性。通过建立源简并结构超宽带LNA的电路模型,分析了超宽带LNA的放大器晶体管尺寸与功耗、增益、噪声系数之间的关系,提出了放大器晶体管尺寸的设计方法,同时给出了输入匹配网络和负载网络的电路结构和设计方法。基于SMIC 0.18μm CMOS工艺的仿真表明,通过该方法设计的LNA,其通带和阻带性都能符合设计指标要求。     

缓解NBTI的有效关键门识别方法

在关键门输入端插入传输门(TG)是缓解负偏置温度不稳定性(NBTI)效应的一种有效方法,因此关键门的精确识别至关重要。针对现有关键门识别方法未考虑关键门输出对后续逻辑门影响的不足,本文提出了一种有效的关键门度量与识别方法。该方法使用路径延迟减法重新确定关键门,同时提出了应用这种有效度量的老化分析框架,最后使用传输门插入算法防护关键门,进一步缓解NBTI引起的老化。结果表明本文的老化延时改进率平均为36.76%,与原有方法相比,面积平均减少了55.08%。     

基于电流的芯片级集成电路故障诊断方法研究

随着芯片级集成电路规模的逐渐增大,电路结构越来越复杂,当前故障诊断方法利用电路状态对电路故障进行检测,检测精度低。为此,提出一种新的基于电流的芯片级集成电路故障诊断方法。选择动态电流对芯片级集成电路故障进行诊断,通过Haar小波函数对芯片级集成电路进行预处理。介绍了多重分形理论基础,给出动态电流多重分形谱的计算方法。针对正常芯片级集成电路的动态电流信号求出其多重分形谱,选择一组测试向量对待测芯片级集成电路进行动态电流检测,对得到的数据进行小波变换处理,求出不同尺度下动态电流小波系数的模极大值。依据小波系数模极大值求出多重分形谱,通过其和正常电路多重分形谱之间的差异判断该电路是否存在故障。实验结果表明,所提方法诊断精度高。     

基于电流的芯片级集成电路故障诊断方法

随着芯片级集成电路规模的逐渐增大,电路结构越来越复杂。当前故障诊断方法利用电路状态对电路故障进行检测,检测精度低。为此,提出一种新的基于电流的芯片级集成电路故障诊断方法。选择动态电流对芯片级集成电路故障进行诊断,通过Haar小波函数对芯片级集成电路进行预处理。介绍了多重分形理论基础,给出动态电流多重分形谱的计算方法。针对正常芯片级集成电路的动态电流信号求出其多重分形谱,选择一组测试向量对待测芯片级集成电路进行动态电流检测,对得到的数据进行小波变换处理,求出不同尺度下动态电流小波系数的模极大值。依据小波系数模极大值求出多重分形谱,通过其和正常电路多重分形谱之间的差异判断该电路是否存在故障。实验结果表明,所提方法诊断精度高。     

典型模拟电路性能退化仿真技术研究

为解决典型模拟电路在设计阶段可能引入的性能退化问题,通过分析国内外电路虚拟验证技术研究进 展,并针对引起模拟电路性能退化的HCI( Hot Carrier Induced) 、NBTI( Negative Bias Temperature Instability) 、 TDDB( Time Dependent Dielectric Breakdoun) 等机理模型进行深入研究,开展了性能退化仿真流程模型设计、 失效物理模型推导建立及模型参数提取3 项关键工作。基于上述关键技术研究,选取典型模拟运算放大器, 采用Cadence spectre 软件开展了性能退化仿真研究。最终得出器件在25 ℃下,工作2 年和10 年后的性能退化 情况,验证了该仿真方法的可行性。该结论可在模拟电路设计阶段,为其设计改进工作提供初步支撑。     

CMOS集成电感的建模与仿真

为了优化现有的射频CMOS电路中片上集成螺旋电感的模型,分析了利用MATLAB和ADS软件协同仿真建立集成电感模型的方法,以及利用VPCM来定制集成电感的优缺点;并针对传统FDK的局限性,提出一个交互式多样化的参数可变的电感模型。以电感2—π等效模型为基础,针对特定尺寸的电感调整建立了固定尺寸电感模型;并调整到与实测电感的L及Q值曲线相拟合,验证了模型的准确性。良好的参数提取精度证明了该建模方法的灵活性和有效性,方法可用于射频以及混合信号集成电路设计。     

MOSFET模型参数提取系统

应用电路分析程序SPICE的一个先决条件是要给出晶体管的各种模型参数.模型参数的精度,在很大程度上决定电路分析的精度.快速确定晶体管模型参数是在生产中监控集成电路的性能和成品率的重要手段之一.此外,模型参数的自动提取还可以为建立版图尺寸、工艺条件、模型参数等几个方面的数据库起重要作用.所以,模型参数的自动提取系统是电路和集成电路工艺的计算机辅助设计、分析的重要工具. MOSFET模型参数提取系统经过一个直接测量的方法,可靠、迅速、有效地提取出MOSFET模型参数.整个系统包括硬件和软件两大部分.硬件的功能是利用IBM-PC个人计算机自动产生对被测器件所需要的控制电流、电压信号,通过逐点扫描的方法将被     

基于电荷俘获-释放机制的电路PBTI老化建模

针对传统反应扩散(reaction-diffusion,R-D)机制不适合纳米互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)集成电路正偏置温度不稳定性(positive bias temperature instability,PBTI)老化效应分析的问题,文章采用电荷俘获-释放(trapping-detrapping,T-D)机制,结合线性分析和数据拟合方法,建立了N型金属氧化物半导体(negative channel metal oxide semiconductor,NMOS)管PBTI效应引起的基本逻辑门单元的时延退化预测模型。仿真实验结果表明,采用该模型的电路PBTI老化预测结果与HSpice软件仿真得到的时延预测结果相比,平均误差为2%;关键路径时序余量评估实验表明,与基于R-D机制的老化时延模型相比,在相同的电路生命周期要求下,该模型需要的时序余量更小。     

高速并联机械手静动态特性分析及优化设计

以一种可实现选择顺应性装配机器手臂(SCARA)运动的4自由度高速并联机械手(以下简称Cross-IV机械手)为研究对象,将运动学理论与有限元分析相融合,提出一种全域参数化有限元模型的建模策略和结构参数的优化设计方法.首先以运动学逆解分析为基础,利用有限元软件Ansys的编程语言(APDL)实现机械手在位姿、尺寸和结构参数变化时整机有限元模型的快速创建;然后利用参数化有限元模型提出一种分析整机系统全域静刚度和低阶固有频率分布规律的循环建模策略,进而获得全域内性能最差位形.最后定义一种评价机械手机构动态特性的性能指标,以一组尺度参数为例,利用正交试验,深入分析结构参数对系统动态性能的影响,进而综合得到一组最优结构参数.     

模拟电容与电感及其仿真分析

模拟电容与模拟电感在集成电路中得到了广泛的应用.本文引入模拟电容与模拟电感模型,对两模型电路作了详细的时频分析和EWB(Electronics Workbench)软件仿真分析.以五阶Butterworth滤波器电路为例,通过对滤波器电路及其仿真电感替换电路的仿真对比分析,进一步验证了仿真电感模型的电感特性.     

基于强局部加权回归算法的软件老化趋势提取

针对软件老化引起系统资源损耗、系统性能恶化以及软件失效的现象,提出利用强局部加权回归算法进行软件老化趋势的提取方法.该方法利用强局部加权回归算法对系统资源的损耗过程进行提取,得到软件老化的趋势估计,建立软件老化模型.从而可为由于软件老化所引起的软件失效提供前期预测,为系统软件的及时维护提供科学依据.通过对一实际软件系统的实验分析,验证了该方法的可行性和有效性.     

模拟电容与电感及其仿真分析

模拟电容与模拟电感在集成电路中得到了广泛的应用．本文引入模拟电容与模拟电感模型，对两模型电路作了详细的时频分析和EWB(Electronics Workbench)软件仿真分析．以五阶Butterworth滤波器电路为例，通过对滤波器电路及其仿真电感替换电路的仿真对比分析，进一步验证了仿真电感模型的电感特性．     

SBS改性沥青的动态力学性能

通过1种基质沥青、4种苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)改性剂制备的13种改性沥青的动态力学试验,分析比较了原样沥青和旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)老化沥青的动态力学温度谱试验结果,讨论了SBS改性沥青动态力学性能的变化机理,得出了改性剂的种类和剂量对其动态力学性能的影响.结果表明,低温下改性沥青的动态力学性能与基质沥青性能有关,高温时则取决于SBS改性剂的性质,RTFOT老化后因SBS的裂化与降解使改性沥青的弹性成分产生损失,其性能向基质沥青特性转变.     

紫外光及温度老化对冷拌冷铺乳化沥青混合料的性能影响评价

目的 研究紫外光及温度老化对冷拌冷铺乳化沥青混合料(CMA)高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性的影响.方法 基于CMA与热拌沥青混合料(HMA)的对比分析,在紫外光老化方面,通过Verhulst生物模型建立沥青混合料各项性能与紫外光老化时间的关系方程,提出紫外光老化速率评价指标,评价各项性能的紫外光老化速率;在温度老化方...     

基于改进T-S模型的球杆系统控制方法研究

针对非线性球杆系统,提出一种基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型的状态反馈控制方法。首先,通过扇区非线性方法为球杆系统建立具有较高逼近精度的T-S模糊模型,利用此T-S模型来描述球杆系统的非线性特性。然后,运用并行分布补偿(PDC)和线性矩阵不等式(LMI)方法设计状态反馈控制器。为了进一步说明系统的鲁棒性,在仿真实验中选择不同质量的小球。仿真研究结果表明:基于提出的T-S模型所设计的控制器使系统具有优良的动态特性和抗干扰特性。