集成電路的制造工藝在不斷地進步，所使用的電源電壓得到持續(xù)降低，集成電路的集成度大大提高，帶動了集成電路產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，然而某些工藝進步也使得集成電路的老化問題變得日益嚴重。國際半導體技術(shù)路線圖（ITRS）在2011年的報告中指出，老化正成為半導體電路面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。隨著集成電路特征尺寸的不斷減小，負偏置溫度不穩(wěn)定性（Negative Bias Temperature Instability，NBTI）逐漸在集成電路老化效應中占據(jù)主導地位，需要科研人員進行深入研究。
　　本書圍繞NBTI引起的集成電路老化的預測與動態(tài)電路老化防護來展開研究。研究的內(nèi)容主要涉及：①集成電路老化的預測，包括改進了已有的預測老化的傳感器，實現(xiàn)了低開銷的多故障同時在線監(jiān)測，消除了由于結(jié)構(gòu)因素造成的誤差；②集成電路老化的容忍，尤其對于高性能集成電路中常用的多米諾電路，針對其老化，研究容忍方法，并提出對于多米諾電路低功耗與抗老化的聯(lián)合優(yōu)化方法。
　　本書的研究內(nèi)容和主要創(chuàng)新點如下：
　�、僭O計出針對多目標故障的低開銷的電路檢測結(jié)構(gòu)。多故障同時在線檢測是目前故障檢測領(lǐng)域的研究熱點之一，但多故障同時在線檢測往往在功能、面積和功耗等問題上難以取得較好折中。經(jīng)典檢測結(jié)構(gòu)采用動態(tài)電路加上大量反饋電路構(gòu)成故障檢測的穩(wěn)定性檢測器，電路面積開銷較大，同時在電路運行過程中的功耗開銷也很大。因此，設計了脈沖發(fā)生器來替代經(jīng)典電路中的穩(wěn)定性檢測器，消除了反饋電路，大大降低了電路的面積與功耗開銷。
　�、谔岢鰴z測能力平衡的集成電路老化在線預測／檢測方案。針對已有的結(jié)構(gòu)晶體管串聯(lián)堆棧效應造成的電路老化預測／檢測能力的不平衡，提出了一種利用對稱或非門來平衡檢測能力的老化預測／檢測方案。通過對穩(wěn)定性檢測器中或非門的改造，消除了由于晶體管串聯(lián)堆棧引起的誤差。
　�、坩槍�NBTI引起的多米諾電路老化，提出一種利用補償電路保持其性能的方案。多米諾電路常用在高性能芯片的時序關(guān)鍵路徑上，NBTI引起的電路老化會導致多米諾電路時延增加、噪聲容限降低。因此設計了帶有補償結(jié)構(gòu)的多米諾電路，在電路老化以后開啟補償電路，既延長了電路的使用壽命，又不會增加大量的能量消耗。這種低功耗、容老化的技術(shù)有廣闊的應用前景。
　�、芴岢隼�用休眠模式，聯(lián)合優(yōu)化多米諾電路老化和漏電流的方案。已有的對于多米諾電路漏電流進行優(yōu)化的技術(shù)加重了多米諾電路的老化。使用輸入向量控制技術(shù)和內(nèi)部節(jié)點控制技術(shù)，在集成電路處于休眠狀態(tài)時強制電路進入老化恢復狀態(tài)，并保證在休眠狀態(tài)下的低漏電流。實驗表明，這種考慮低功耗的抑制NBTI效應的多米諾電路技術(shù)減少了最多33%的電路老化，同時減少了最多79%的漏電流消耗，是一種有效的多目標聯(lián)合優(yōu)化技術(shù)。
　　本書的出版得到國家自然科學基金青年科學基金項目（ 61404001），國家公派高級研究學者、訪問學者、博士后項目（ 201708340035），安徽省高校省級自然科學研究重大項目（ KJ2014ZD12）的資助，在此表示衷心的感謝！由于作者水平和經(jīng)驗有限，書中難免存在不足之處，懇請讀者批評、指正。