MTCMOS回路を利用したオンチップ・リークモニタの設計と評価

摘要

先端プロセスでは温度やプロセスばらつきによってリーク電流は大きく変動する。設計時に個々のチップのリーク電流を正確に予測することは困難であり、チップ単体でのリーク電流測定機能が求められている。MTCMOS回路の仮想グランド線電圧は、回路のスリープ中リーク電流によって寄生容量を充電されて上昇するという性質を持つ。この性質を利用したリークモニタ回路をASPLA90nmプロセスにて設計し、シミュレーションによる解析を行った。シミュレーションの結果、プロセス条件Typicalコーナー、温度25℃、動作周波数200MHzで動作させた場合、モニタにかかった時間は165nsで、リーク電流に対する精度は6％であった。また消費電力は、モニタ状態で29μW、待機状態で15μWとなった。%On cutting-edge semiconductor process, leakage current varies drastically due to process variation and temperature changes. At the circuit design stage, it is difficult to estimate the amount of leakage current at every manufactured chip. Therefore an on-chip function of measuring leakage current is required. The Virtual-ground (VGND) voltage of MTCMOS circuits increasing during the sleep operation, because parasitic capacitance of VGND line is charged up be the leakage current. Applying this behavior, we design leakage monitor circuits using ASPLA 90nm technology and analyze designed circuits. Simulation results show that monitor-delay-time is 165ns and monitor-accuracy is 6% under process condition typical, temperature 25 degrees C and operation frequency 200MHz. Power dissipation of designed circuits is 29μW in monitoring mode and 15μW in standby mode.