随着集成电路制造工艺向着纳米尺度推进，参数偏差现象愈发严重。对于纳米晶体管，极薄的栅氧层和相对较高的供电电压在沟道内形成了很强的电场，恶化了一种晶体管老化效应--负偏置温度不稳定性(negative bias temperature instability, NBTI)。在芯片进入其服役期后，器件的电气参数会因为NBTI效应出现随时间变化的动态偏差，不断减少芯片的操作频率，并可能最终因为偏差的累积而导致功能失效。在一些安全关键并具有较长服役时间的应用场景中（例如汽车电子类芯片）, NBTI效应导致的功能失效会造成不可接受的人身安全危险和财产损失。同时，NBTI效应与制造过程中引入的工艺偏差之间还有很强的交互作用，会进一步加快参数偏差的累积。因此，克服NBTI效应的负面影响是高性能数字集成电路设计中所必须面对和解决的问题。

本书汇集了两位作者在数字集成电路可靠性设计方面的部分研究工作，全面论述了NBTI效应的建模、分析预测和优化方法。根据NBTI效应产生的物理机制，从硅前分析、硅后在线预测及优化3个方面介绍了作者在这一领域所取得的自主创新的成果和结论。

全书共分7章。其中，第1章介绍了NBTI效应产生的物理机制及其对电路服役期可靠性的影响。第2章介绍了这个研究领域国际国内目前的研究现状。第3、4章涉及NBTI效应的硅前分析，分别介绍了面向工作负载的电路老化分析方法和考虑静、动参数偏差联合效应的电路老化统计分析和预测方法。第5章涉及硅后NBTI效应的在线预测，介绍了基于时延监测原理和测量静态漏电变化原理对NBTI效应导致的老化进行在线预测的方法。第6章介绍了单独优化NBTI效应导致的电路老化以及电路老化和漏电的协同优化方法。最后，第7章对全书内容进行了总结，并对未来的研究工作做出了展望。

本书科研成果得到了973课题(2011CB302503)、国家自然科学基金(60921002, 61076037)和中央高校基本科研业务费专项资金资助(12MS123)的支持。感谢李华伟研究员在我读博士期间对我的指导，本书的很多工作也凝聚了她的心血；也感谢李晓维研究员，正是有他的大力支持，才能顺利完成这些工作。本书并没有把他们列为作者，但他们对本书中的部分工作亦有贡献。最后还要对胡瑜研究员、张磊副研究员和鄢贵海博士在科研过程中对作者的帮助一并表示衷心的感谢。

由于作者水平和经验有限，书中难免存在不足之处，恳请读者批评指正。