和比较器组成，将前后两个调节时间窗内的纹波计数器数值输入到减法器中做 差，差值输入到判断逻辑模块中，一旦小于设定好的调节阔值，则开启调节模式；
[0028]该定时模块(20C)，通过系统时钟产生各模块所需的时钟信号。
[0029]2)本发明一种适用于高速集成电路的片上纳秒级电源噪声瞬态波形测量系统的 测量方法，它包括有下列步骤：
[0030] 步骤一，寻找电源噪声较大区域。在设计集成电路忍片过程中，通过1CCompiler 软件对集成电路忍片进行区域划分，并标记出每个潜在地具有较大电源噪声的区域；
[0031] 步骤二，系统集成。在集成电路忍片上空余面积较多的地方插入控制寄存器和判 断逻辑模块，W及在每个区域中插入一个电源噪声瞬态波形测量模块(2A、2B、……、2N)并 连接该区域对应的电源网络，同时将系统时钟通过布线连接到定时器的输入端；
[0032]步骤Ξ，选取合适的测量时间窗长度Μ和采样间隔。测量时间窗长度由系统时钟， 和集成电路触发条件决定。在测量时间窗内，应包含一个电源噪声峰值。同时，测量时间窗 长度还会由允许的测量误差限定；
[0033]步骤四，生成速查表。由于从电源噪声瞬态波形测量模块直接获得的是，测量时间 窗下纹波计数器的计数值NW及噪声边缘检测器的数字签名，即振荡个数和电源噪声宽度。 因此，为获得电源噪声瞬态波形还需要获得电源噪声的峰值。因此，需建立Ξ维速查表，来 获得电源噪声峰值与宽度和归一化振荡个数的关系。此外，由于溫度的工艺不确定性也会 影响电源噪声瞬态波形测量模块的性能，速查表上还应给出不同溫度下，上述Ξ者的关系；
[0034]首先，通过自测试设备(ATE)获得在各个溫度下(-40°C~120°C)，没有较大电源噪 声的情况下，快速环形振荡器在一定时间内的振荡个数，并绘出图像，如图4(a)所示；
[003引然后，通过自测试设备(ATE)获得在各个溫度下(-40°C~120°C)，快速环形振荡器 的振荡周期与电源电压的敏感度，即
并绘出图像，如图4(b)所示；
[0036]最后，通过SPICE仿真软件，在不同的
条件下，选取不同的电源电压噪 声的宽度和峰值，获得快速环形振荡器的振荡个数，从而求出归一化振荡个数，并绘出图 像，如图4(c)所示；
[0037]步骤五，测量电源噪声瞬态波形测量模块工作环境溫度。在上一个步骤中，绘出的 是在不同溫度条件下，电源噪声峰值、宽度和归一化振荡个数的Ξ维速查表。因此，在测试 开始前，先获得片上运行溫度来选取对应的速查表。当忍片上一小部分电路运行时，使快速 环形振荡器振荡一段时间，获得振荡个数，通过查找上一步骤获取的个数-溫度图像，获取 片上运行溫度。
[0038] 步骤六，校准噪声边缘检测器。通过调整每个"冠状分支"下的两个子分支的缓冲 器个数及电容容值，使检测器在无较大电源电压噪声的情况下，输出的数字签名均为逻辑 0。持续增加一个子分支的缓冲器个数，一旦该位出现逻辑1，即停止校准；
[0039] 步骤屯，选取合适的调节阔值，使调节反应时间最小。该阔值信息可通过自测试设 备(ATE)获得。通过在自测试设备(ATE)上添加结构和功能测试向量，当电路失效时将振荡 器振荡个数设为调节阔值；
[0040]步骤八，配置控制寄存器参数信息。在测试开始前，将配置参数信息写入到控制寄 存器中。运些配置参数包括测量开始时间、测量时间窗长度、快速环形振荡器中非口个数、 噪声边缘检测器参数W及调节阔值。在测量开始后，运些配置参数将传递到判断逻辑模块 和电源噪声瞬态波形测量模块中。
[0041] 步骤九，生成电源噪声。通过添加结构、功能或内建自测试(BIST)测试向量，在集 成电路内部生成电源噪声，同时使电源噪声瞬态波形测量系统开始工作。
[0042]步骤十，片上实时测量。电源噪声瞬态波形测量模块在之前设定好的时刻开始工 作，同时每次运行时间为一个测量时间窗长度Μ。在片上实时测量过程中，获得的测量时间 窗内和调节时间窗内的振荡个数，W及噪声边缘检测器的数字签名分别存入数据寄存器或 随机静态存储器(SRAM)中。
[0043]步骤十一，片上自调节。每经过一个调节时钟信号，判断逻辑模块会比较差分模块 输出的振荡个数，一旦小于预定的调节阔值，则输出高电平，即逻辑1，来触发与之相连的动 态电压频率调节系统(DVFS)，进而补偿电源电压。
[0044]本发明设计的电源噪声瞬态波形测量系统及其测量方法的优点在于：
[0045]①利用电源噪声瞬态波形测量系统对集成电路忍片上的电源噪声进行实时检测， 可在一个时钟周期内获得电源噪声瞬态波形。
[0046]②电源噪声瞬态波形测量系统测量准确性高，测量的电源噪声峰值和宽度误差率 分别小于3.75 %和7.69 % ;同时测量精度高，可测得电源噪声最小峰值为lOOmV，最小宽度 为0.4ns。
[0047]③电源噪声瞬态波形测量系统采用纯数字电路设计，易于集成到现有集成电路忍 片上，且占用额外面积小。
[0048]④电源噪声瞬态波形测量系统不会影响集成电路忍片上其他系统的功能或结构 测试，同时在功能和测试向量下均可实现电源噪声的测量和调节。
[0049]⑤采用建立Ξ维速查表及测量前校准的方式，本系统测量精度受集成电路忍片制 作工艺不确定性及溫度的影响极小。
[0050]⑥电源噪声瞬态波形测量系统工作在千兆赫兹(GHz)下，可在几纳秒内对电源噪 声进行快速调节。
【附图说明】
[0051]图la是传统集成电路忍片中电源网络与各个区域的示意图。
[0052]图化是集成电路忍片上电源网络存在噪声时的电源电压波形示意图。
[0053]图2是本发明针对集成电路忍片上对电源噪声瞬态波形进行测量的结构框图。
[0054] 图3a是本发明电源噪声瞬态波形测量模块中各子模块的结构图。
[0055]图3b是本发明电源噪声瞬态波形测量模块中噪声边缘检测器的结构图。
[0056]图4a是快速环形振荡器在无较大噪声情况下，振荡个数与溫度的关系示意图。
[0057] 图4b是不同溫度下，快速环形振荡器的振荡周期对电源电压的敏感度与溫度的关 系示意图。
[0058] 图4c是不同溫度下，电源噪声峰值Vp、电源噪声宽度tw、归一化振荡个数Nn。?的Ξ 维关系示意图。
[0059] 图5a是标准测试电路S15850电源噪声分布图
[0060] 图化是标准测试电路S13207电源噪声分布图
[0061] 图5c是标准测试电路B14电源噪声分布图
[0062] 图5d是标准测试电路B19电源噪声分布图
[0063] 图6是对于峰值为0.IV，宽度为Ins下，边缘噪声检测器的数字签名的波形图。
[0064] 图7是在实际电源噪声情况下，电源噪声峰值Vp、电源噪声宽度U、归一化振荡个数 Nn。?的通过Matlab2014Ξ维拟合曲面。
[0065]图8是实际电源噪声瞬态波形图W及电源噪声瞬态重构波形图。
[0066]图9是本发明方法流程框图。
[0067]图中符号说明如下：
[006引A:忍片上模块A;B:忍片上模块B;C:忍片上模块区域的电源噪声的电压信 号；[啼*;8区域的电源噪声的电压信号；帛:N区域的电源噪声的电压信号;Ni-i:前（i-1)个 调节时间窗内快速环形振荡器振荡总个数;Ni:前i个调节时间窗内快速环形振荡器振荡总 个数;Pi:第i个调节时间窗间隔内快速环形振荡器振荡个数;Pthd:调节阔值;010203:分别代 表Ξ个不同的数值。
【具体实施方式】
[0069]见图1一一图9,下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0070]参见图2所示，本发明设计的片上纳秒级电源噪声瞬态波形测量系统由电源噪声 峰值测量模块(2A、2B、……和2N)、控制寄存器与判断逻辑模块Ξ部分组成，均可内嵌在现 有集成电路忍片上。
[0071] 对于集成电路忍片的编程控制采用了服PICE2014W及1CCompiler软件。HSPICE 是Synopsys公司为集成电路设计中的稳态分析，瞬态分析和频域分析等电路性能的模拟分 析而开发的一个商业化通用电路模拟程序。它相较于伯克利的SPICE(Simulation Programwith1CEmphasis)软件，MicroSim公司的PSPICEW及其它电路分析软件，又加入 了一些新的功能，经过不断的改进，目前已被许多公司、大学和研究开发机构广泛应用。1C Compiler是Synopsys下一代布局布线系统，通过将物理综合扩展到整个布局和布线过程W 及签核驱动的设计收敛，来保证卓越的质量并缩短设计时间。上一代解决方案由于布局、时 钟树和布线独立运行，有其局限性。1CCompiler的扩展物理综合(XPS)技术突破了运一局 限，将物理综合扩展到了整个布局和布线过程。1CCompiler采用基于TCL的统一架构，实现 了创新并利用了Synopsys的若干最为优秀的核屯、技术。作为一套完整的布局布线设计系 统，它包括了实现下一代设计所必需的一切功能，如物理综合、布局、布线、时序、信号完整 性(SI)优化、低功耗、可测性设计(DFT)和良率优化。
[0072] 参见图3a、b所示，电源噪声峰值测量模块(2A、2B、……和2N)通过环形振荡器器振 荡、边缘检测器采样、纹波计数器计数等过程，来实时测量