随着半导体工艺技术的发展,晶体管尺寸的快速缩减导致老化退化加剧,尤其是NBTI引起的老化现象。它已成为导致老化现象的首要因素,可以造成延迟超过10%的退化。实验数据表明,NBTI随着栅氧化层变薄和操作温度变高而成倍恶化。本论文正是以提高电路可靠性为切入点,针对由NBTI引起的集成电路老化失效的预测和片上监测度量技术展开了研究,主要研究工作如下：1、学习研究老化预测和在线监测的相关概念及近年来与本文相关领域的研究成果,对NBTI引起老化的产生机理进行了详细的分析,对现有解决方案进行了研究整理,并就各种方法的优缺点进行了分析比较。2、在老化预测路径约减方面,提出了一种基于电路路径中门种类和数目的迭代算法来预测路径的老化程度,该方法根据路径中每种门的数目将电路中所有路径划分为三类：电路性能一定受老化影响的关键路径,可能受老化影响的潜在关键路径和一定不受老化影响的安全路径。再针对可能受老化影响的潜在关键路径,根据门类型对电路老化的不同程度影响,进行门种类和数目的进一步分析划分,减少了需要预测老化的电路路径。从实验结果可知,该算法对绝大部分集成电路都有较高的约减效率,平均可以约减40%的路径。3、提出了一种自锁存的环形振荡老化监测度量结构,主要利用环形振荡器中反相器与另一个与之反向的反相器组成的锁存器结构AT-CELL来检测环形振荡器中逻辑门的上升沿位置。AT-CELL结构利用了三态门的设计特点,使得整个度量老化的工作过程有两个工作模式：振荡状态和测试状态。实验结果证明,本文结构的设计简单,功能准确,实验的精确度很高,利用本文方案所测量得出的电路老化退化率精度可达到90%以上,相较于传统方案,可以节省一半以上的面积开销,因此具有很高的实用价值。