[发明专利]一种老化追踪电路、电子器件及电子设备

说明书

本申请提供一种老化追踪电路、电子器件及电子设备，电路包括：锁存器和数据下拉模块，锁存器中的第一PMOS晶体管的尺寸与原始电路中待追踪PMOS晶体管的尺寸一致，且大于锁存器中的第二PMOS晶体管的尺寸，且第一PMOS晶体管老化后的驱动能力小于第二PMOS晶体管的驱动能力；数据下拉模块，第一端与所述锁存器的两个数据存储点连接，第二端接地，第三端用于接入控制信号，在原始电路上电时，第一端与第二端导通，以将两个数据存储点中的数据清零，并在两个数据存储点中的数据清零后，第一端与第二端断开。该电路通过第一PMOS晶体管可以模拟待追踪PMOS晶体管的老化情况，实现对于待追踪PMOS晶体管的老化追踪。

技术领域

本申请涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种老化追踪电路、电子器件及电子设备。

背景技术

随着集成电路工艺尺寸的减小，可靠性问题正变得日益突出。Aging(老化)作为器件可靠性重要的指标之一，描述的是随着电路使用时间的增加，器件的可靠性衰减变得愈发严重。老化效应对集成电路的影响，主要体现在随着电路使用时间的增加，电路中的器件会发生性能退化，如晶体管阈值电压的变化，漏电流的变化，跨导的变化等等。

影响集成电路的老化可靠性最严重的是BTI(Bias Temperature Instability，偏压温度不稳定性)效应，根据受到应力电压的正负，BTI分为PBTI(Positive BiasTemperature Instability，正偏压温度不稳定性)和NBTI(Negative Bias TemperatureInstability，负偏压温度不稳定性)。BTI效应会导致晶体管阈值电压增大，开态电流降低。PBTI发生在NMOS(Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属氧化物半导体)晶体管内，PBTI导致的NMOS晶体管老化问题影响不大，通常可以忽略。相反的，NBTI发生在PMOS(positive channel Metal Oxide Semiconductor，P型金属氧化物半导体)晶体管内，NBTI导致的PMOS晶体管老化问题效果较明显，是器件老化的主要原因。

而NBTI的失效机理为：PMOS晶体管工作在负栅偏置电压(即栅极电压低于源极电压)下，电路工作在高电场和高温条件中，随着工作时间的增加，饱和漏极电流和跨导不断减小，阈值电压不断增大，从而影响到PMOS晶体管的性能。

由NBTI的失效机理可知：在正常工作的电路中，常开的PMOS晶体管(栅源电压一直为负偏状态，即栅极电压一直低于源极电压)相比于发生翻转的PMOS晶体管(栅源电压在正负偏压间变化)，受老化的影响更严重，因为NBTI效应是具有部分恢复特性的，当老化后的PMOS晶体管栅源电压处于正偏置状态时，偏移的阈值电压就可以得到修复，器件特性得到部分恢复，这个阶段称为NBTI恢复阶段。对于翻转的PMOS晶体管，即PMOS晶体管的栅源电压从负偏压跳变为正偏压，PMOS晶体管在正偏压下就进行NBTI恢复，而一直处于维持状态的PMOS晶体管，NBTI效应会越来越明显，最终可能会导致PMOS晶体管失效。

因为NBTI会导致PMOS晶体管性能发生退化，所以对于电路来说，老化后的PMOS晶体管的驱动能力会变差，从而使电路内部延迟变大，若延迟过大会造成电路的时序问题，从而导致整个电路无法正常工作。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种老化追踪电路、电子器件及电子设备，用以实现对于电路的老化情况进行有效追踪。

本申请实施例提供了一种老化追踪电路，包括：

锁存器，由交叉耦合的第一反相器和第二反相器构成，所述第一反相器中具有第一PMOS晶体管，所述第二反相器中具有第二PMOS晶体管；所述第一PMOS晶体管的尺寸与原始电路中待追踪PMOS晶体管的尺寸一致，且大于所述第二PMOS晶体管的尺寸，且所述第一PMOS晶体管老化后的驱动能力小于所述第二PMOS晶体管的驱动能力；