KR-20260061404-A - 라이브 데이터 및 펄스 폭 변조를 사용하는 집적 회로들에 대한 인-시튜 지연 측정들

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Abstract

집적 회로는 지연들에 의해 결정된 폭들을 가지는 펄스들을 생성함으로써 디지털 회로부로부터의 데이터 신호들의 지연들을 모니터링하는 지연 모니터들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 지연 모니터는 펄스 생성기 및 이벤트 생성기를 포함하는 디지털 회로로서 구현된다. 지연 모니터는 데이터 신호, 및 데이터 신호를 클록킹하기 위해 사용되는 클록 신호를 수신한다. 펄스 생성기는 수신된 데이터 및 클록 신호들로부터 펄스들을 생성하고, 여기서 펄스들의 폭들은 클록 신호에 대한 데이터 신호의 지연에 의해 결정된다. 이벤트 생성기는 클록 신호에 대해 시간적으로 분포되는 이벤트들을 생성한다. 그 결과, 지연은 이벤트들과 펄스들 사이의 중첩에 기초하여 추정가능하다.

Inventors

다르비냔, 카렌
조리안, 예르반트
하차트리안, 그리고르
멜코냔, 카렌

Assignees

시놉시스, 인크.

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20240903
Priority Date: 20230906

Claims (20)

집적 회로로서, 디지털 회로부; 및 상기 디지털 회로부의 속성들을 모니터링하는 복수의 속성 모니터들 - 상기 복수의 속성 모니터들은 상기 속성들의 함수인 폭들을 가지는 펄스들을 생성함 - 을 포함하는, 집적 회로.
제1항에 있어서, 상기 속성 모니터들은 상기 디지털 회로부로부터의 데이터 신호들의 지연들을 모니터링하는 지연 모니터들이고, 상기 지연 모니터들은 상기 지연들에 의해 결정된 폭들을 가지는 펄스들을 생성하는, 집적 회로.
제2항에 있어서, 상기 지연 모니터들 각각은: 상기 펄스들과 중첩하는 이벤트들의 수 c1을 카운트하는 제1 카운터 - 상기 이벤트들은 상기 데이터 신호를 클록킹하는 클록 신호에 대해 시간적으로 분포됨 -; 및 이벤트들의 총 수 c2를 카운트하는 제2 카운터 - 상기 지연은 (c1/c2)의 함수로서 추정가능함 - 를 포함하는, 집적 회로.
제2항에 있어서, 상기 디지털 회로부는 임베디드 메모리를 포함하고, 상기 지연 모니터들 중 적어도 하나에 대해, 상기 데이터 신호는 상기 임베디드 메모리로부터 판독된 데이터 값이고, 상기 지연은 상기 임베디드 메모리로부터 상기 데이터 값을 판독하기 위한 데이터 액세스 지연인, 집적 회로.
제2항에 있어서, 상기 디지털 회로부는 논리 경로를 포함하고, 상기 지연 모니터들 중 적어도 하나에 대해, 상기 데이터 신호는 상기 논리 경로를 통해 전파되고, 상기 지연은 상기 논리 경로를 통해 전파되는 상기 데이터 신호에 대한 전파 지연인, 집적 회로.
제2항에 있어서, 상기 데이터 신호들은 상기 집적 회로의 미션 모드로부터의 라이브 데이터 신호들인, 집적 회로.
제1항에 있어서, 상기 집적 회로는 서브-미크론 기술 노드를 사용하여 제조되는, 집적 회로.
제1항에 있어서, 상기 속성 모니터들은 온도, 공급 전압, 또는 에이징에 대해 보정되지 않는, 집적 회로.
제1항에 있어서, 상기 모니터링된 속성들은 온도, 전압 및 전류 중 적어도 하나를 포함하는, 집적 회로.
지연 모니터 디지털 회로로서, 데이터 신호를 수신하는 제1 입력; 상기 데이터 신호를 클록킹하는 데 사용되는 클록 신호를 수신하는 제2 입력; 상기 제1 입력 및 상기 제2 입력에 결합된 펄스 생성기 - 상기 펄스 생성기는 수신된 데이터 신호 및 수신된 클록 신호로부터 복수의 펄스들을 생성하고, 상기 펄스들의 폭들은 상기 클록 신호에 대한 상기 데이터 신호의 지연에 의해 결정됨 -; 및 상기 클록 신호에 대해 시간적으로 분포되는 복수의 이벤트들을 생성하는 이벤트 생성기 - 상기 지연은 상기 이벤트들과 상기 펄스들 사이의 중첩에 기초하여 추정가능함 - 를 포함하는, 지연 모니터 디지털 회로.
제10항에 있어서, 상기 펄스 생성기는 상기 데이터 신호가 토글할 때 펄스를 시작하고, 상기 클록 신호의 다음 상승 에지 상에서 상기 펄스를 종료하도록 구성되는, 지연 모니터 디지털 회로.
제10항에 있어서, 상기 이벤트 생성기는 상기 클록 신호에 대해 랜덤 타이밍으로 상기 이벤트들을 생성하는 랜덤 이벤트 생성기인, 지연 모니터 디지털 회로.
제10항에 있어서, 상기 이벤트 생성기는, 랜덤 타이밍으로 상기 이벤트들을 생성하는 것이 아니라, 상기 클록 신호에 대해 비동기적이고, 상기 지연에 대한 가능한 값들의 범위에 걸쳐 분포된 상기 이벤트들을 생성하는, 지연 모니터 디지털 회로.
제10항에 있어서, 상기 펄스들과 중첩하는 이벤트들의 수 c1을 카운트하는 제1 카운터; 및 이벤트들의 총 수 c2를 카운트하는 제2 카운터 - 상기 지연은 (c1/c2)의 함수로서 추정가능함 - 를 추가로 포함하는, 지연 모니터 디지털 회로.
제10항에 있어서, 상기 지연 모니터 디지털 회로는 RTL 설명으로부터 합성되고, 상기 지연 모니터 디지털 회로는 표준 셀들로부터 구성되는, 지연 모니터 디지털 회로.
방법으로서, 데이터 신호, 및 상기 데이터 신호를 클록킹하는 데 사용되는 클록 신호를 수신하는 단계; 수신된 데이터 신호 및 수신된 클록 신호로부터 복수의 펄스들을 생성하는 단계 - 상기 펄스들의 폭들은 상기 클록 신호에 대한 상기 데이터 신호의 지연에 의해 결정됨 -; 상기 클록 신호에 대해 시간적으로 분포되는 복수의 이벤트들을 수신하는 단계; 및 상기 이벤트들과 상기 펄스들 사이의 중첩에 기초하여 상기 지연을 추정하는 단계 를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 복수의 펄스들을 생성하는 단계는, 상기 데이터 신호가 토글할 때 펄스를 시작하는 단계 - 상기 데이터 신호의 토글링은 상기 클록 신호의 제1 사이클에 의해 클록킹됨 -; 및 상기 클록 신호의 다음 사이클에 기초하여 상기 펄스를 종료하는 단계 를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 지연을 추정하는 단계는, 상기 펄스들과 중첩하는 이벤트들의 수 c1을 카운팅하는 단계; 이벤트들의 총 수 c2를 카운팅하는 단계; 및 상기 클록 신호의 주기와 (c1/c2)의 곱에 기초하여 상기 지연을 추정하는 단계 를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 시간 경과에 따른 추정된 지연을 모니터링하는 것에 기초하여, 회로의 예측 실패 분석을 수행하는 단계 를 추가로 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 추정된 지연에 기초하여, 상기 데이터 신호를 사용하여 데이터 송신의 아이 오프닝(eye opening)을 평가하는 단계 를 추가로 포함하는, 방법.

Description

라이브 데이터 및 펄스 폭 변조를 사용하는 집적 회로들에 대한 인-시튜 지연 측정들 본 개시내용은 일반적으로 전자 회로에 대한 지연 측정들에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용은 전자 회로들에서의 지연들의 인-시튜 모니터링에 관한 것이다. 기술 노드들이 축소되고 디바이스들의 복잡성 및 게이트 카운트가 증가함에 따라, 그들의 수명에 걸쳐 집적 회로들의 성능을 모니터링하는 것이 점점 더 중요해지고 있다. 또한, 자동차 전자장치 및 건강 모니터링 디바이스와 같은 중요한 응용들의 수가 증가함에 따라, 이들 디바이스에 대한 고장 회피 및 예측은 점점 더 중요한 요건이 되고 있다. 일부 양태들에서, 집적 회로는 디지털 회로부를 포함한다. 집적 회로는 또한 지연들에 의해 결정된 폭들을 가지는 펄스들을 생성함으로써 디지털 회로부로부터의 데이터 신호들의 지연들을 모니터링하는 지연 모니터들을 포함한다. 예를 들어, 지연 모니터는 펄스 생성기 및 이벤트 생성기를 포함하는 디지털 회로로서 구현될 수 있다. 지연 모니터는 데이터 신호, 및 데이터 신호를 클록킹하기 위해 사용되는 클록 신호를 수신한다. 펄스 생성기는 수신된 데이터 및 클록 신호들로부터 펄스들을 생성하고, 여기서 펄스들의 폭들은 클록 신호에 대한 데이터 신호의 지연에 의해 결정된다. 이벤트 생성기는 클록 신호에 대해 시간적으로 분포되는 이벤트들을 생성한다. 결과적으로, 지연은 이벤트들과 펄스들 사이의 중첩에 기초하여 추정가능하다. 대안적인 실시예들에서, 모니터들은 모니터링된 속성들의 함수인 폭들을 가지는 펄스들을 생성함으로써 디지털 회로부의 다른 속성들을 모니터링할 수 있다. 다른 양태들은 컴포넌트들, 디바이스들, 시스템들, 개선들, 방법들, 프로세스들, 애플리케이션들, 컴퓨터 판독가능 매체들, 및 위의 것 중 임의의 것에 관련된 다른 기술들을 포함한다. 본 개시내용은 하기에 주어진 상세한 설명 및 본 개시내용의 실시예들의 첨부 도면들로부터 보다 완전하게 이해될 것이다. 도면들은 본 개시내용의 실시예들의 지식 및 이해를 제공하기 위해 사용되고, 본 개시내용의 범위를 이러한 특정 실시예들로 제한하지 않는다. 또한, 도면들은 반드시 축척에 맞게 그려진 것은 아니다. 도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 내장 지연 모니터링 시스템을 가지는 집적 회로의 블록도이다. 도 2a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 메모리로부터의 데이터를 판독하기 위한 데이터 액세스 지연을 모니터링하는 클록-데이터 지연 모니터(clock-to-data delay monitor),(CDM)의 블록도이다. 도 2b는 도 2a의 CDM의 동작을 도시하는 타이밍도이다. 도 3a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 논리 경로를 따라 전파하는 신호의 전파 지연을 모니터링하는 CDM의 블록도이다. 도 3b는 도 3a의 CDM의 동작을 도시하는 타이밍도이다. 도 4는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 펄스 폭의 통계적 샘플링을 도시하는 타이밍도이다. 도 5a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, CDM의 블록도이다. 도 5b는 도 5a의 CDM의 동작을 도시하는 타이밍도이다. 도 6은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 집적 회로에서의 지연들을 모니터링하기 위한 흐름도이다. 도 7은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 집적 회로의 설계 및 제조 동안 사용되는 다양한 프로세스들의 흐름도를 도시한다. 도 8은 본 개시내용의 실시예들이 동작할 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템의 도면을 도시한다. 본 개시내용의 양태들은 라이브 데이터 및 펄스 폭 변조를 사용하는 집적 회로들에 대한 인-시튜 지연 측정들에 관한 것이다. 그들의 수명에 걸친 집적 회로들의 모니터링은 점점 더 중요해지고 있다. 신호의 지연은 모니터링하기 위한 중요한 파라미터이다. 지연의 한 유형은 메모리 액세스 지연이며, 이는 집적 회로 내의 임베디드 메모리로부터 데이터를 판독하는 데 있어서의 지연이다. 지연의 다른 유형은 전파 지연이며, 이는 집적 회로 내의 논리 경로를 통해 전파되는 신호의 지연이다. 이들 및 다른 지연들은 시간 경과에 따라 그리고 조건들의 변화의 결과로서 변화할 수 있다. 온도와 전압의 변화는 지연 시간들에 영향을 미칠 수 있다. 트랜지스터 에이징은 또한 지연 시간들에 영향을 미칠 수 있다. 더 긴 지연들은 디바이스 에러들로 이어질 수 있다. 상이한 조건들에 걸쳐 그리고 시간 경과에 따라 지연들을 모니터링하는 것은 디바이스에 대한 전체 수명 주기 관리의 일부로서, 미래의 고장들을 발생 전에 예측하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 지연들을 모니터링하는 것에는 도전과제들이 있다. 디바이스들이 훨씬 더 빠른 클록들을 사용하여 더 높은 속도들로 동작함에 따라, 지연들이 감소할 것이고, 이는 지연 모니터들이 더 민감해야 한다는 것을 의미한다. 현재의 디바이스들의 경우, 지연 모니터들이 피코초(ps) 정도의 정확도로 지연들을 추정할 수 있는 것이 유용하다. 다른 과제는 디바이스들이 더 커지고 더 복잡해짐에 따라, 더 많은 지연 모니터들이 추가될 가능성이 있다는 것이다. 결과적으로, 지연 모니터들 자체는 너무 많은 면적을 점유하지 않아야 한다. 의도된 동작 동안 회로에 의해 생성된 라이브 데이터에 대한 지연들을 추정할 수 있는 것이 또한 유익하다. 이것은 때때로 테스트 모드 또는 캘리브레이션 모드와는 대조적으로 미션 모드(mission mode)로 지칭된다. 미션 모드 동안의 지연 모니터링은 효율적인데, 그 이유는 디바이스가 모니터링되는 동안 그 의도된 목적을 위해 여전히 동작하고 있기 때문이다. 모니터링 동안의 조건들은 실제 미션 모드 조건들인 반면, 다른 모드들에 대한 조건들은 상이할 수 있기 때문에, 이는 또한 더 정확할 수 있다. 일부 양태들에서, 지연 모니터들은 펄스 폭 변조를 사용하여 신호 지연들을 모니터링할 수 있다. 지연 모니터는 데이터 신호, 및 데이터 신호를 클록킹하는 데 사용되는 클록 신호를 수신한다. 그것은 2개의 신호에 기초하여 펄스들을 생성하고, 여기서 펄스의 폭은 클록 신호에 대한 데이터 신호의 지연에 의해 결정된다. 데이터 신호는 집적 회로의 미션 모드 동안 생성된 라이브 데이터일 수 있다. 펄스들은 라이브 데이터가 값을 변화시킬 때마다 생성된다. 펄스들의 폭은 이들을 비동기적으로 샘플링함으로써 측정될 수 있다. 이벤트들은 클록 신호에 대해 시간적으로 분포되어 생성된다. 이들은 펄스들을 샘플링하는 데 사용된다. 펄스들과 중첩하는 이벤트들의 분율은 펄스들의 폭을 추정하고 다음으로 지연을 추정하는 데 사용될 수 있다. 본 개시내용의 기술적 이점들은 다음을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 펄스 폭을 결정하기 위한 통계적 샘플링은, 예를 들어, 지연 라인들을 사용하는 접근법들에 비해 더 정확한 추정치들을 생성할 수 있다. 위에서 설명된 지연 모니터들은 또한 표준 셀들로부터 구성된 디지털 회로들을 사용하여 구현될 수 있다. 이와 같이, 이들은 아날로그 또는 커스텀 설계들을 요구하기보다는, 레지스터 전송 레벨(RTL) 레벨에서 집적 회로 설계에 포함될 수 있다. 미션 모드 데이터를 사용하는 능력은 또한 디바이스 동작의 더 정확한 픽처를 제시하고 디바이스의 동작을 방해하지 않기 때문에 유익하다. 도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 내장 지연 모니터링 시스템을 가지는 집적 회로의 블록도이다. 이 특정 예에서, 집적 회로(100)는 4개의 섹터들로 나눠지고, 각각은 4개의 프로세서 코어들(110), 및 연관된 논리, 및 임베디드 메모리(112)를 가진다. 집적 회로는 또한 중앙 처리 유닛(CPU)(114), 온-칩 메모리(116), 및 직렬화기/병렬화기(Serdes), PCIe(Peripheral Component Interconnect Express), HDMI(High-Definition Multimedia Interface), 및 DDR(double data rate)과 같은 입력/출력(I/O) 기능들(118)을 포함한다. 지연 모니터링 시스템은 일부가 130으로 라벨링된 흑색 정사각형들로서 도시된 클록-데이터 지연 모니터(CDM) 회로들의 인스턴스들, 및 CDM 컨트롤러(150)를 포함한다. CDM들(130)은 집적 회로에 걸친 상이한 포인트들에서의 그리고 상이한 신호들에 대한 지연들을 모니터링하기 위해 집적 회로 전체에 걸쳐 분포된다. 도 1에서, 편의상, CDM들(130)이 모든 블록에 도시되지는 않는다. CDM들(130)은 모니터링되는 신호 경로들과 통합된다. 그 결과, 집적 회로는 정상 동작 동안 실시간으로 모니터링될 수 있다. 정상 동작은 때때로 미션 모드라고 지칭된다. 즉, CDM들은 특수한 모니터 모드를 요구하지 않고, 미션 모드는 지연 측정들을 취하기 위해 중단될 필요가 없다. CDM 컨트롤러(150)는 또한 온-칩으로 통합된다. 도 1에서, 이는 하나의 블록으로서 도시되지만, 분산 방식으로 구현될 수 있다. CDM 컨트롤러(150)는 CDM들(130)과 통신한다. 컨트롤러(150)는 제어 신호들(140)을 CDM들(130)에 전송할 수 있다. 제어 신호들의 예들은 CDM들이 측정들을 개시하고 종료하기 위한 신호들을 포함한다. 다른 예는 CDM을 상이한 모드들에 두기 위한 모드 선택 신호이다. CDM 컨트롤러(150)는 또한 CDM들로부터 데이터를 수신한다. 이것은 CDM 신호들(160)을 포함하며, CDM 신호들(160)은 그들의 지연들의 측정으로부터 CDM들에 의해 생성된 출력이다. CDM 신호들(160)은 지연들의 추정치들을 포함할 수 있고, 또는 이들은 지연들을 추정하기 위해 이어서 처리되는 프리커서 데이터(이를테면, 아래의 카운트들 c1 및 c2)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(150)는 CDM 신호들(160)을 분석하고, 따라서 집적 회로에 걸쳐 지연 모니터링 능력을 제공한다. 예를 들어, 그것은 개별 CDM들로부터의 데이터를 결합하여 지연의 칩-레벨 모델을 제공할 수 있다. CDM들(130) 및 CDM 컨트롤러(150) 둘 다 온-칩이기 때문에, 지연 모니터링 시스템은 집적 회로에 걸친 지연들의 실시간 인-시튜 모니터링을 제공할 수 있다. 모니터