随着集成电路工艺进入纳米时代,晶体管器件可靠性问题成为芯片设计过程中必须重视的一环。Cadence的可靠性仿真分析工具RelXpert,可以仿真计算MOS器件的热载流子注入效应、负偏置温度不稳定性和正偏置温度不稳定性效应,但在处理温度、电压等外部应力变化的情况和对退化效应的自限制现象上,存在一些缺陷,容易导致计算误差。因此,本文设计实现了RelXpert简档模式的仿真流程,以解决上述问题,得出更加精确的仿真结果。本文首先介绍了MOS器件的热载流子注入效应、负偏置温度不稳定性和正偏置温度不稳定性这三个主要的器件退化效应产生机理、退化模型建立和使用的相关原理,以及传统可靠性分析仿真原理和流程。针对传统可靠性仿真流程中无法在一次仿真中解决应力变化和退化效应自限制现象的缺陷,提出了以模拟器件工作中实际退化进度为基础的简档模式。该简档模式采用配置文件,对不同应力条件进行分步设置,来模拟电路的实际工作过程,在中间仿真计算过程中通过对退化模型参数的处理、修正,对电路网表和工作中的退化模型参数进行多步逐级处理,提高仿真精度并得到正确结果。在方案实现过程中,根据不同需求设计了四种退化时间计算方法,并使简档模式能在命令行和Cadence模拟设计环境中运行,改善了产品的可用性。在最后的验证过程中,本文不仅验证了简档模式与实际测量结果的一致性,验证了简档模式仿真结果对传统流程计算结果的改善和自限制现象的消除,还研究学习了外部应力条件在各退化效应中与器件退化率的关系以及在退化不同阶段的影响。简档模式在RelXpert中的设计和实现,考虑了器件退化效应的自限制现象并解决了电压、温度等参数变化的仿真问题,提高了RelXpert计算的精度和可用性。采用RelXpert简档模式,电路设计工程师可以得到更精确的电路可靠性仿真结果,最大限度地提升设计的性能。