在纳米工艺水平下,负偏置温度不稳定性(Negative Bias Temperature Instability, NBTI)效应引起的电路老化成为威胁数字集成电路可靠性的一个重要因素。NBTI效应会造成PMOS管的阈值电压升高,导致PMOS器件的时延增加,增大电路的时延,最终可能导致电路功能失效。减小NBTI效应对电路可靠性的影响,是集成电路抗老化设计的主要目标之一。现有的使用门替换方法防护NBTI效应引起的电路老化的工作,没有考虑到关键门的输入类型对关键门可防护性的影响,造成部分关键门无法防护,降低了门替换方法防护电路老化的效果。为此,本论文提出一种考虑关键门可防护性的门替换方法,在识别关键门时加入可防护性约束,实现对关键门的全防护,提高了门替换方法防护电路老化的效果。实验结果表明,在时序余量为5%、10%和15%的情况下,本文方法的时延退化改善率Dimp分别为44.51%、43.43%和34.60%,分别为不考虑关键门可防护性方案的4.69倍、7.04倍和10.12倍,证明了本文方法对于提高门替换方法防护电路老化的效果的有效性。针对输入向量控制技术和门替换方法结合防护NBTI效应引起的电路老化,现有的以最小老化延迟向量为最优输入向量的最优输入向量选取方案,未能有效发挥输入向量控制技术和门替换方法各自防护电路老化的优势,本论文提出一种考虑关键门引脚类型和逻辑值的最优输入向量选取方案,将逻辑值为1的可防护性引脚和不可防护性引脚数目之和的最大值所对应的输入向量作为最优输入向量。实验结果表明,本论文最优输入向量选取方案相对于现有方案,输入向量控制技术和门替换方法结合优化电路老化的优化效果可以提升12.11%,验证了本文最优输入向量选取方案的优越性。