用于评估半导体电路的老化效应的差分老化监测电路和技术的制作方法

本公开涉及半导体电路，更具体地，涉及用于评估和管理在使用期间的半导体电路的电路和技术。

背景技术：

1、半导体电路被用于多种电路应用中以便执行多种电路功能中的任一种。不幸的是，半导体电路会随着时间的推移而退化。例如，老化、环境暴露、应力或其他条件可能会导致半导体退化和可能的寿命终止电路故障，这是不希望的。施加于半导体电路的应力条件的量因情况而异。结果，半导体电路的实际工作寿命可能是不可预测的。

2、在许多情形中，半导体电路可以被设计为在其中将要安装电路的系统(例如，车辆)的寿命期间容忍假设的最坏情况任务概况。只有一小部分设备实际上将暴露于最坏情况任务概况。因此，许多半导体电路相对于它们的实际任务概况被过度设计，这会增加与半导体电路相关联的生产成本。另一方面，在可能被造成更大系统(例如车辆)内的故障的不可预见的异常情况下，即使是最坏情况任务概况也可能被超过，并且电路由于过度的应力暴露而可能会比预期更早地到达其寿命终止。即使在实际发生应力的情形中电路没有直接发生故障，这种电路寿命过度退化的情形也可能发生。对于车辆电路，此类异常错误条件的示例可以包括由于冷却液的损失而导致的发动机过热或者由于另一个故障系统组件之间的耦合而导致的大量电磁暴露，这些可能导致线束中的高瞬态。

技术实现思路

1、本公开描述了用于评估电路中的老化效应并在电路中的未来问题发生之前预测它们的技术和电路。所描述的电路和技术可以与针对多种不同电路功能而设计的多种电路一起使用。本公开中描述的技术和电路可以提供预测警报，该预测警报可以在未来电路问题在功能电路中实际发生之前对其进行预测。以这种方式，可以在系统表现出实际问题或故障之前标识和执行系统维护(例如，更换更大系统内的功能电路)。本公开的电路和技术可以提升诸如在车辆或类似环境中的设备或系统的安全性和可靠性。

2、在一个示例中，本公开描述了一种电路，包括：主功能单元，其被配置为执行电路功能；特征电路，其包括主功能单元的至少一部分，其中特征电路被配置为在正常操作条件下操作；特征电路副本，其包括特征电路的副本，其中特征电路副本被配置为在增强的应力条件下操作；以及评估单元，其中评估单元被配置为相对于特征电路的操作评估特征电路副本的操作。

3、在另一个示例中，本公开描述了一种电路，包括：第一电路单元，其被配置为在正常操作条件下执行电路功能；第二电路单元，其在结构上类似于第一电路单元，其中第二电路单元被配置为在增强的应力条件下执行电路功能；以及第三电路单元，其在结构上类似于第一电路单元和第二电路单元，其中第三电路单元被配置为在正常或降低的应力条件下执行电路功能。

4、在另一个示例中，本公开描述了一种操作电路的方法，该方法包括：在正常操作条件下执行电路功能，其中在正常操作条件下执行电路功能包括经由特征电路执行电路功能的至少一部分；经由特征电路副本在增强的应力条件下执行电路功能的至少该部分；以及基于特征电路的操作相对于特征电路副本的操作的评估，预测电路功能在正常条件下的潜在未来问题。

5、在附图和以下描述中阐述了一个或多个示例的细节。从说明书和附图以及从权利要求中，其他特点、目的和优点将是显而易见的。

技术特征：

1.一种电路，包括：

2.根据权利要求1所述的电路，其中所述评估单元被配置为：基于所述特征电路副本的操作相对于所述特征电路的操作的评估，发出预测性维护警报以标识所述主功能单元的潜在未来问题。

3.根据权利要求2所述的电路，还包括通信单元，其中所述通信单元被配置为将所述预测性维护警报的指示传送到另一个电路。

4.根据权利要求1所述的电路，其中所述增强的应力条件包括比所述正常操作条件更高的温度。

5.根据权利要求4所述的电路，还包括局部加热器，所述局部加热器相对于所述特征电路副本而被定位并且被配置为生成所述更高的温度。

6.根据权利要求1所述的电路，其中所述增强的应力条件包括相对于与所述正常操作条件相关联的正常电源电压而增加的电源电压。

7.根据权利要求1所述的电路，其中所述增强的应力条件包括比所述正常操作条件更高的温度和相对于与所述正常操作条件相关联的正常电源电压而增加的电源电压。

8.根据权利要求1所述的电路，其中所述增强的应力条件包括相对于与所述正常操作条件相关联的正常负载而增加的负载。

9.根据权利要求1所述的电路，其中所述主功能单元包括第一主功能单元，所述电路还包括：

10.根据权利要求9所述的电路，其中所述安全比较单元被配置为：响应于所述第一主功能单元与所述第二主功能单元不同地操作，发出安全警报。

11.根据权利要求9所述的电路，其中所述安全比较单元被配置为：响应于所述第一主功能单元与所述第二主功能单元不同地操作，禁用所述电路的至少一部分。

12.根据权利要求1所述的电路，所述电路还包括安全机制单元，所述安全机制单元被配置为监测所述主功能单元的输出。

13.根据权利要求12所述的电路，其中所述安全机制单元被配置为：响应于标识出所述主功能单元的不期望的操作，输出安全警报。

14.根据权利要求12所述的电路，其中所述安全机制单元被配置为：响应于标识出所述主功能单元的不期望的操作，禁用所述电路的至少一部分。

15.根据权利要求1所述的电路，其中主功能单元包括从由以下项组成的组中选择的一个或多个电路单元：

16.根据权利要求1所述的电路，所述电路还包括应力生成器，所述应力生成器被配置为针对所述特征电路副本创建所述增强的应力条件中的一项或多项。

17.一种电路，包括：

18.根据权利要求17所述的电路，还包括比较单元，其中所述比较单元被配置为：将所述第一电路单元的输出相对于所述第二电路单元的输出进行比较，并且响应于所述第一电路单元的输出基本上不同于所述第二电路单元的输出而发出预测性维护警报。

19.根据权利要求18所述的电路，其中所述电路被配置为：当所述第一电路单元和所述第二电路单元的输出基本上相似时停用所述第三电路单元，并且当所述第一电路单元和所述第二电路单元的输出基本上不同时激活所述第三电路单元。

20.根据权利要求19所述的电路，其中

21.根据权利要求17所述的电路，其中所述第一电路单元、所述第二电路单元和所述第三电路单元各自包括从由以下项组成的组中选择的一个或多个电路单元：

22.根据权利要求17所述的电路，所述电路还包括应力生成器，所述应力生成器被配置为创建所述增强的应力条件，其中所述增强的应力条件包括从由以下项组成的组中选择的一个或多个条件：

23.一种操作电路的方法，所述方法包括：

技术总结
本公开涉及一种用于评估半导体电路的老化效应的差分老化监测电路和技术。在一些示例中，本公开描述了一种操作电路的方法。该方法可以包括：在正常操作条件下执行电路功能，其中在正常操作条件下执行电路功能包括：经由特征电路执行电路功能的至少一部分，经由特征电路副本在增强的应力条件下执行电路功能的至少该部分，以及基于特征电路的操作相对于特征电路副本的操作的评估，预测电路功能在正常条件下的潜在未来问题。

技术研发人员：D·哈默施密特,B·格斯托滕鲍尔,R·扎尔曼,T·泽特勒,G·乔治亚科斯,L·罗斯迈尔,V·克利伯格
受保护的技术使用者：英飞凌科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13