تحلیل و بهبود قابلیت اطمینان فلیپفلاپهای پالسدار با در نظر گرفتن تغییرات ساخت و سالمندی ترانزیستورها

از جمله مهم ترین اجزای مدارهای رقمی با کارآیی بالا فلیپ فلاپهای پالسدار هستند. عملکرد نادرست این واحدها باعث کاهش قابلیت اطمینان این مدارهای پرکاربرد در عرصه صنعت می گردد. همراه با پیشرفت فناوری ساخت مدارهای مجتمع، انواع تغییرات اعم از تغییرات ناشی از فرآیند ساخت و تغییرات ناشی از سالمندی ترانزیستورها (به طور خاص ناپایداری دمایی ناشی از بایاس ) باعث افزایش نرخ خرابی در مدارهای رقمی شده و در نتیجه، منجر به کاهش قابلیت اطمینان این مدارها می گردد. در این مقاله، با استفاده از آزمایشهای گسترده مونت کارلو و نرم افزار شبیه ساز HSPICE، قابلیت اطمینان چندین فلیپفلاپ پالسدار با در نظر گرفتن اثرات تغییرات ساخت و تغییرات ناشی از سالمندی ترانزیستورها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیهسازیها نشان میدهد که قابلیت اطمینان این فلیپ فلاپ ها برای ۳۰% تغییرات ساخت و پس از ۶ سال در بهترین حالت به ۵۰/۰ و در بدترین حالت به ۱۸/۰ خواهد رسید. سپس، به منظور بهبود قابلیت اطمینان این فلیپفلاپها، روش تخصیص ولتاژ آستانه دوگانه پیشنهاد شده است. به این ترتیب که پس از تحلیلهای انجام شده، با تشخیص ترانزیستورهای حساس به تغییرات، به این ترانزیستورها ولتاژ آستانه بالاتر تخصیص داده می شود و به این صورت، قابلیت اطمینان آنها را در برابر اثرات انواع تغییرات افزایش میدهیم. نتایج به دست آمده نشان میدهند که با اعمال این روش، در ازای تنها %۸ سربار در توان نشتی، قابلیت اطمینان این فلیپ فلاپها به طور میانگین تا ۴۰% بهبود داده میشود.

Keywords:

قابلیت اطمینان مدارهای رقمی , فلیپ فالپهای پالسدار , تغییرات ساخت , سالمندی ترانزیستور , ناپایداری دمایی ناشی از بایاس