Reutilization of scan test design for transistor performance degradation diagnosis

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K17723
• Research Institution: Fukuoka University
• Principal Investigator: 西澤 真一 福岡大学, 工学部, 助教 (40757522)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 集積回路 / フリップフロップ / 記憶保持特性 / NBTI / モニター回路

Outline of Annual Research Achievements

集積回路中のトランジスタの特性劣化を低コストで診断する．スキャンフリップフロップに注目し，その記憶特性の変動からトランジスタ特性劣化を予測する．スキャンフリップフロップは機能テストを目的として集積回路中に広く利用されており，スキャンフリップフロップをトランジスタ特性診断に再利用する事で，特性診断のための専用回路を利用せずにトランジスタ特性劣化を可能にする．
2021年度は回路シミュレーションによってトランジスタ特性変動がスキャンフリップフロップの記憶保持特性に影響する事を確認し，トランジスタのゲート幅の変更によってフリップフロップの記憶保持特性に対する劣化遼の影響度を調節できる事を確認した．
一方で，過去に試作したチップにおけるスキャンフリップフロップの記憶保持特性の実測結果とシミュレーション結果が合わず，原因究明中である．

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

2021年度は回路シミュレーションによってトランジスタ特性変動がスキャンフリップフロップの記憶保持特性に影響する事を確認し，トランジスタのゲート幅の変更によってフリップフロップの記憶保持特性に対する劣化遼の影響度を調節できる事を確認した．
一方で，過去に試作したチップにおけるスキャンフリップフロップの記憶保持特性の実測結果とシミュレーション結果が合わず，原因究明中である．そのため本年度はチップ試作を行うことができず，チップ評価に利用する測定機器購入についても見直す必要がある．

Strategy for Future Research Activity

トランジスタレベルの回路シミュレーションを用いて，引き続き実測とシミュレーションにおけるフリップフロップの記憶特性が合わない原因について調査を行う．またトランジスタモデルが実物に即していない可能性がある．実測できるチップはリング発振回路も搭載されているので，リング発振回路の実測特性とシミュレーションの比較からトランジスタモデルの評価，および校正について検討している．またそのための測定系の構築をしている．

Causes of Carryover

過去に試作したチップにおけるスキャンフリップフロップの記憶保持特性の実測結果とシミュレーション結果が合わず，原因究明中である．そのため自信を持って回路設計を行うことができないため，チップ試作を行うことができず，チップ評価に利用する測定機器購入についても見直しているところである．また旅費についてもCOVID-19パンデミックのため引き続き国内国外ともに出張する事ができず支出ができていない．