JP3698269B2 - Lsiのディレイ測定方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、ゲート回路や順序回路等で構成されるLSIのディレイ(遅延)測定方法に係り、特にLSIが内蔵するスキャン回路を利用して当該LSI中の順序回路内部のフリップフロップのディレイを測定するLSIのディレイ測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、LSI中の順序回路内部のフリップフロップ回路は多数のゲート回路の組み合わせで構成されるが、近年、コンピュータシステムの高速化の要請に応えるため適用するシステムクロックも高速化してきたことからシステム試験において順序回路内部のフリップフロップ回路のディレイ値が適当でないことに起因するエラーが発生するようになり、問題となってきている。
【0003】
そこで、従来から予めディレイ値不良のLSIを摘出すべくLSIの単体試験として所望のクロックを用いてLSI単独でディレイ測定を行うようにしている。従来のディレイ測定方法としては、例えば図7に示すようにLSIの入出力ピンを利用して行う方法と、スキャン回路を利用した特開平3−61872号公報に記載の方法とが知られている。以下、従来の測定方法の概要を説明する。
【0004】
図7は、LSIの入出力ピンを利用してフリップフロップのディレイを測定する従来のディレイ測定方法を示す図である。図7において、LSI70は、各種のゲート回路や順序回路等で構成されるが、今、このLSI70の内部回路を入力側の内部回路71と出力側の内部回路72とに区分し、71と72の内部回路に存在する順序回路中の2つのフリップフロップ回路(以下、「FF回路」という)73、74を抜き出し、その2つのFF回路73、74の動作時間たるディレイを測定することを考える。
【0005】
入力ピン1は、これら4個の要素に共通に接続される。この入力ピン1には、所望速度のクロックが印加される。入力ピン2〜入力ピンnは内部回路71に対する入力端子であり、制御ピン1〜制御ピンnは内部回路72に対する入力端子である。説明の便宜上、一方を入力ピン、他方を制御ピンと称したものである。これらの入力端子に設定するビットパターンの内容によってFF回路73、74の入力データの内容が定まる。リセットピンは2つのFF回路73、74のリセット端に接続される。
【0006】
図8は、図7に示す従来のディレイ測定方法を説明する試験タイムチャートである。例えば、FF回路73のディレイの測定は次の手順で行う。まず、FF回路73の入力データ、即ち内部回路71の出力データが“1”となるように内部回路71に対する入力ピン2〜入力ピンnに“1”または“0”を設定する。
また、FF回路73の出力データが内部回路72をスルーで通過し例えば出力ピン1にそのまま現れるように内部回路72に対する制御ピン1〜制御ピンnに“1”または“0”を設定する。
【0007】
そして、入力ピン1に所望速度のクロックを印加し、適宜時間経過後にリセットピンにリセットパルスを印加し、リセット後のクロックの前縁から出力ピン1の出力レベルが“1”に立ち上がるまでの時間τを計測する。良否の判定は、1個のFF回路の測定値または問題とする順序回路中の複数個のFF回路での測定値総和と要求されるディレイ値との比較によって行う。
【0008】
次に、周知の通りゲート回路や順序回路等で構成されるLSIでは、順序回路中のFF回路を個別に指定してそのFF回路の機能確認、即ちセットやリセット等の操作に対し出力データの論理値が期待したものであるかの確認が行えるスキャン回路を内蔵する。特開平3−61872号公報の従来技術の欄に記載のディレイ測定方法は、このスキャン回路を利用して2つのFF回路を指定し、2つのクロックを用いてこの2つのFF間のディレイを測定する方法である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
LSIは、量産品であるので同一ロットなら全てほぼ同様の特性を示す。従って、FF回路毎に個別に測定できる図7乃至図8に示す方法では、問題となるFF回路を特定できるので、LSI内の全てのFF回路について測定しなくとも良く試験時間を短縮できる利点がある。また、特別の回路を付加することなく測定できる利点もある。
【0010】
しかし、図7乃至図8に示す方法では、入力端子に設定するビットパターン(テストパターン)をLSI内部の着目するFF回路毎に用意する必要があるので、LSIの設計者でない試験員は、LSIの内部回路を十分に理解してからテストパターンを作成する必要があり、テストパターンの作成に相当の時間を要する。また、各入力端子に所望のタイミング及び波形を設定しなければならず、測定試験が複雑なものとなっている。更に、FF回路を単独で試験できるが、周囲回路の影響があるので、正確な測定ができない。従って、従来ではシステム試験でディレイ値不良と判定されたものを再試験した場合に再現できない場合があり、処理に困ることがあった。
【0011】
また、特開平3−61872号公報に記載の方法では、実際のシステム試験に近い環境で測定できる利点があるが、特別の回路を付加する必要があり、また、FF回路毎に測定できないので、LSI毎に同様の試験を繰り返す必要があり、試験時間の短縮が困難である。
本発明は、このような問題を解決すべく創作されたもので、ゲート回路や順序回路等で構成されるLSI中の順序回路内部の個々のフリップフロップ回路の動作時間たるディレイを特別な回路を付加することなく当該LSIが内蔵するスキャン回路の入出力ピンのみを利用して簡単に測定できるLSIのディレイ測定方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
図1は、請求項1に記載の発明の原理説明図である。以下、図1を参照して本発明のLSIのディレイ測定方法の構成を説明する。
請求項1に記載のLSIのディレイ測定方法は、アドレス指定によって順序回路内部のフリップフロップ回路を個別に指定しその指定したフリップフロップ回路に入力ピンから設定した論理状態をスキャンアウトピンで個別に確認できるスキャン回路を内蔵するLSIにおいて、図1に示すように、スキャン回路1のアドレスピンbにアドレスデータを設定して測定対象の順序回路内部のフリップフロップ(以下、「FF回路」と言う)2を個別に指定する第1工程(イ)と、スキャン回路1の4つの入力ピンたるプリセットピンa、スキャンピンc、クロックピンd、リセットピンeのうち少なくとも2つの入力ピンを用いて、指定したFF回路2を論理1レベルまたは論理0レベルの何れか一方の論理状態に設定し、その後他方の論理状態に反転操作する第2工程(ロ)と、反転操作の時点からスキャンアウトピンの出力レベルが一方のレベルから他方のレベルへ変化する時点までの時間を計測する第3工程(ハ)とを備えることを特徴とする。
【0013】
請求項2に記載のLSIのディレイ測定方法は、請求項1に記載のLSIのディレイ測定方法において、第2工程(ロ)では、リセットピンeまたはプリセットピンaにパルスを印加してFF回路2を論理1レベルまたは論理0レベルの何れか一方の論理状態に設定し、その後クロックピンdにクロックを印加してスキャンピンcに印加してある論理1レベルまたは論理0レベルの何れか他方のレベルをFF回路2に取り込ませることを特徴とする。
【0014】
請求項3に記載のLSIのディレイ測定方法は、請求項1に記載のLSIのディレイ測定方法において、第2工程(ロ)では、リセットピンeにパルスを印加してFF回路2を論理1レベルまたは論理0レベルの何れか一方の論理状態に設定し、その後FF回路2の論理状態を反転させるパルスをプリセットピンaに印加することを特徴とする。
【0015】
請求項4に記載のLSIのディレイ測定方法は、請求項1に記載のLSIのディレイ測定方法において、第2工程(ロ)では、スキャンピンcに印加した論理1レベルまたは論理0レベルの何れか一方のレベルをクロックピンdにクロックを印加してFF回路2に取り込ませ、その後スキャンピンcに印加した論理1レベルまたは論理0レベルの何れか他方のレベルをクロックピンdにクロックを印加してFF回路2に取り込ませることを特徴とする。
【0016】
請求項5に記載のLSIのディレイ測定方法は、請求項1に記載のLSIのディレイ測定方法において、第2工程(ロ)では、スキャンピンcに印加した論理1レベルまたは論理0レベルの何れか一方のレベルをクロックピンdにクロックを印加してFF回路2に取り込ませ、その後FF回路2の論理状態を反転させるパルスをプリセットピンaまたはリセットピンeに印加することを特徴とする。
【0017】
【作用】
次に、前記の如く構成される本発明のLSIのディレイ測定方法の作用を図1を参照して説明する。
請求項1に記載の発明では、図1(A)に示すように、第1工程(イ)でアドレス指定した測定対象順序回路中の1つのFF回路2の論理状態をスキャンピンc、クロックピンd、リセットピンe、プリセットピンaのうち少なくとも2つの入力ピンを用いて反転させる操作をし(第2工程(ロ))、その反転操作の時点からスキャンアウトピンfの出力レベルが一方のレベルから他方のレベルへ変化する時点までの時間を計測する(第3工程(ハ))。
【0018】
具体的には、第2工程において使用するスキャン回路1の入力ピンは、請求項2乃至請求項5に記載の発明のようになる。
即ち、請求項2または請求項5に記載の発明では、入力ピンとしてリセットピンeまたはプリセットピンaの何れか一方とクロックピンd及びスキャンピンcとを用いてFF回路2の論理反転操作を行う。
【0019】
請求項3に記載の発明では、入力ピンとしてリセットピンeとプリセットピンaとを用いてFF回路2の論理反転操作を行う。
請求項4に記載の発明では、入力ピンとしてスキャンピンcとクロックピンdとを用いてFF回路2の論理反転操作を行う。
以上のように、本発明によれば、スキャン回路の入出力ピンのみを利用して各FF回路を直接操作するので、周囲回路の影響を受けることなく各FF回路の動作時間たるディレイを個別に測定できることになる。即ちディレイの変動に最も影響を与えるFF回路個々のディレイを正確に測定できることになる。従って、測定対象順序回路全体または一部のディレイを正確に測定でき、LSI単体試験において良否判定を正確に行うことが可能となる。
【0020】
また、テストパターンの作成は、動作が簡明なスキャン回路の少ない数の制御ピンを対象とすれば良く、しかも各FF回路においてテストパターンは同一で良いので、テストパターン数は、数パターンで足り、極めて容易に作成できる。従って、LSIの設計者でない試験員にLSIの内部回路及び動作を理解させるという余分な負担をかけないで済む。
【0021】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図2は、ゲート回路や順序回路等で構成されるLSIに内蔵されるスキャン回路の構成例を示す図である。図2において、このスキャン回路は、入出力端子として、プリセットピンaと、アドレスピンbと、スキャンピンcと、クロックピンdと、リセットピンeと、スキャンアウトピンfとを備える。
【0022】
図2で示すスキャン回路は2つのFF回路21、22を対象とするが、これらのFF回路は、それぞれ、プリセットピンaとクロックピンdとリセットピンeとの各ラインに直接並列接続される。
アドレスピンbはデコーダ23の入力端子である。このスキャン回路は2つのFF回路21、22を対象とすることから、アドレスピンbは1本で1ビットのアドレスデータが印加される。デコーダ23は2つの選択信号出力ラインを有し、一方の選択信号出力ラインはANDゲート24、25の一方の入力端に接続され、他方の選択信号出力ラインはANDゲート26、27の一方の入力端に接続される。
【0023】
スキャンピンcにはFF回路をある論理状態に設定する“1”または“0”のデータが印加されるが、このスキャンピンcのラインはANDゲート24と26の他方の入力端に接続される。ANDゲート24の出力端はFF回路21のデータ入力端に接続され、ANDゲート26の出力端はFF回路22のデータ入力端に接続される。
【0024】
FF回路21のデータ出力端はANDゲート25の他方の入力端に接続され、FF回路22のデータ出力端はANDゲート27の他方の入力端に接続される。ANDゲート25の出力端とANDゲート27の出力端は、それぞれORゲート28の入力端に接続され、ORゲート28の出力端はスキャンアウトピンfに接続される。
【0025】
以上の構成において、アドレスピンbに“1”のアドレスデータを設定すると、デコーダ23は、例えばANDゲート24、25への選択信号出力ラインを“1”レベルにし、ANDゲート26、27への選択信号出力ラインを“0”レベルにする。従って、スキャンピンcに設定されたデータは、ANDゲート24からFF回路21に取り込まれるが、ANDゲート26は閉じているのでFF回路22には取り込まれないので、スキャンピンcに設定されたデータの内容が、FF回路21、ANDゲート25、ORゲート28を介してスキャンアウトピンfに送出される。
【0026】
また、リセットピンeやプリセットピンaを操作すると、FF回路21と22が共に動作するが、ANDゲート25が開いてANDゲート27は閉じているので、FF回路21の設定された論理状態が、ANDゲート25、ORゲート28を介してスキャンアウトピンfに送出される。
スキャンアウトピンfの信号レベルが期待したレベル(期待値)であるかを監視すれば、FF回路21が所望の論理状態に設定されか否かを確認できる。
【0027】
つまり、スキャン回路は、アドレスピンdにアドレスデータを設定してFF回路を指定し、スキャンピンc、クロックピンd、リセットピンe、プリセットピンaを操作してスキャンアウトピンfに期待値が送出されるかを監視しその指定したFF回路の機能を確認することを目的とする回路であるが、本発明では、このようなスキャン回路を利用して各FF回路のディレイを次のようにして測定する。
【0028】
図3は、請求項2に記載の発明の実施例を示す図である。図3(A)は図2に例示した如き構成を有するスキャン回路であり、図3(B)は試験タイムチャートである。
図3(A)において、スキャン回路30内のFF回路31は、前述したようにアドレスピンdに設定したアドレスデータにより指定したものである。本実施例では、スキャン回路30の入力ピンのうち、クロックピンdとスキャンピンcとリセットピンeとを用いる。なお、FF回路31の出力端は、“1”レベルの入力に対し“1”レベルを送出する端子が使用されるのが通例であるので、本発明の各実施例はそれを前提に構成してある。
【0029】
図3(B)に示すように、まずリセットピンeに負論理のパルスを印加する(図3(B)(1))。FF回路31は、スキャンピンcのレベル状態と無関係に出力端を“0”レベルにする論理状態に設定される。これはスキャンアウトピンfで確認できる(図3(B)(4))。
次いで、スキャンピンcのレベルを“1”レベルにし、クロックピンdにクロックを印加する(図3(B)(2)(3))。これによりFF回路31は、出力端を“1”レベルにする。
【0030】
すると、スキャンアウトピンfでは、レベルが“0”レベルから“1”レベルに立ち上がるので(図3(B)(4))、論理反転操作の時点であるクロックの前縁からスキャンアウトピンfのレベルが“1”レベルに立ち上がった時点までの時間τを計測すれば、この計測値τは、FF回路31の動作時間たるディレイ値を与える。
【0031】
なお、同様の試験は、リセットピンeに代えてプリセットピンaを用いても可能である。この場合は、スキャンアウトピンfのレベルが“1”レベルから“0”レベルに立ち下がるように各入力ピンを操作すれば良い。
図4は、請求項3に記載の発明の実施例を示す図である。本実施例では、スキャン回路30の入力ピンのうち、リセットピンeとプリセットピンaを用いる。
【0032】
図4(B)に示すように、まずリセットピンeに負論理のパルスを印加する(図4(B)(1))。FF回路31は、データ入力端のレベル状態と無関係に出力端を“0”レベルにする論理状態に設定される。これはスキャンアウトピンfで確認できる(図4(B)(3))。
次いで、プリセットピンaに正論理のパルスを印加する(図4(B)(2))。これによりFF回路31は、出力端を“1”レベルにする。
【0033】
すると、スキャンアウトピンfでは、レベルが“0”レベルから“1”レベルに立ち上がるので(図4(B)(3))、論理反転操作の時点であるプリセットパルスの前縁からスキャンアウトピンfのレベルが“1”レベルに立ち上がった時点までの時間τを計測すれば、この計測値τは、FF回路31の動作時間たるディレイ値を与える。
【0034】
図5は、請求項4に記載の発明の実施例を示す図である。本実施例では、スキャン回路30の入力ピンのうち、クロックピンdとスキャンピンcを用いる。
図5(B)(1)(2)に示すように、スキャンピンcに例えば“0”レベルを設定してクロックピンdに印加したクロックでFF回路31に取り込ませる。これによりFF回路31は、出力端を“0”レベルにする論理状態に設定される。これはスキャンアウトピンfで確認できる(図5(B)(3))。
【0035】
次いで、スキャンピンcに“1”レベルを設定してクロックピンdに印加したクロックでFF回路31に取り込ませる。これによりFF回路31は出力端を“1”レベルにする。
すると、スキャンアウトピンfでは、レベルが“0”レベルから“1”レベルに立ち上がるので(図5(B)(3))、論理反転操作の時点である2回目の印加クロックの前縁からスキャンアウトピンfのレベルが“1”レベルに立ち上がった時点までの時間τを計測すれば、この計測値τは、FF回路31の動作時間たるディレイ値を与える。
【0036】
なお、FF回路31に取り込ませるデータを逆の順序にし、論理反転操作の時点からスキャンアウトピンfのレベルが“1”レベルから“0”レベルに立ち下がるまでの時間を計測しても良い。
図6は、請求項5に記載の発明の実施例を示す図である。本実施例では、スキャン回路30の入力ピンのうち、クロックピンdとスキャンピンcとプリセットピンaを用いる。
【0037】
図6(B)に示すように、まずスキャンピンcに“0”レベルを設定してクロックピンdに印加したクロックでFF回路31に取り込ませる(図6(B)(1)(2))。FF回路31は、出力端を“0”レベルにする論理状態に設定される。これはスキャンアウトピンfで確認できる(図6(B)(4))。
次いで、プリセットピンに正論理のパルスを印加する(図5(b)(3))。これによりFF回路31は、出力端を“1”レベルにする。
【0038】
すると、スキャンアウトピンfでは、レベルが“0”レベルから“1”レベルに立ち上がるので(図6(B)(4))、論理反転操作の時点であるプリセットパルスの前縁からスキャンアウトピンfのレベルが“1”レベルに立ち上がった時点までの時間τを計測すれば、この計測値τは、FF回路31の動作時間たるディレイ値を与える。
【0039】
なお、同様の試験は、プリセットピンaに代えてリセットピンeを用いても可能である。この場合は、スキャンアウトピンfのレベルが“1”レベルから“0”レベルに立ち下がるように各入力ピンを操作すれば良い。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のLSIのディレイ測定方法は、スキャン回路の入出力ピンのみを使用して各フリップフロップ回路を直接操作し周囲回路の影響を受けることなく各フリップフロップ回路の動作時間たるディレイを個別に測定できるので、即ちディレイの変動に最も影響を与えるフリップフロップ回路個々のディレイを正確に測定できるので、測定対象順序回路全体または一部のディレイを正確に測定でき、LSI単体試験において良否判定を正確に行うことが可能となる。
【0041】
また、テストパターン作成は、動作が簡明なスキャン回路の少ない数の制御ピンを対象とすれば良く、しかも各FF回路当たりのテストパターン数は、数パターンで足り、極めて容易に作成でき、LSIの設計者でない試験員にLSIの内部回路及び動作を理解させるという余分な負担をかけないで済む。
【0042】
更に、各フリップフロップ回路のディレイ値は周囲回路の影響を受けず取得できるので、システム試験で不良と判定されたものについて再現性の良い確認試験を行うことが可能となる。
従って、本発明をLSIの単体試験に適用すれば、試験作業の大部分は要求値を超えるディレイ値のフリップフロップ回路の特定作業に費やされ、特定できればその後は簡便かつ迅速に試験できるので、試験作業時間を短縮できる。
また、本発明は、特別の回路を要さずに既存の設備を用いて実施できるので、試験作業時間の短縮化と相俟って原価の低減を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1に記載の発明の原理説明図であり、(A)はスキャン回路の入出力ピンを示す図、(B)は測定手順フローチャートである。
【図2】スキャン回路の構成例を示す図である。
【図3】請求項2に記載のLSIのディレイ測定方法を示す図であり、(A)はスキャン回路の使用ピンを示す図、(B)は試験タイムチャートである。
【図4】請求項3に記載のLSIのディレイ測定方法を示す図であり、(A)はスキャン回路の使用ピンを示す図、(B)は試験タイムチャートである。
【図5】請求項4に記載のLSIのディレイ測定方法を示す図であり、(A)はスキャン回路の使用ピンを示す図、(B)は試験タイムチャートである。
【図6】請求項5に記載のLSIのディレイ測定方法を示す図であり、(A)はスキャン回路の使用ピンを示す図、(B)は試験タイムチャートである。
【図7】従来のディレイ測定方法の説明図である。
【図8】従来のディレイ測定方法の試験タイムチャートである。
【符号の説明】
1 スキャン回路
2 フリップフロップ回路(FF回路)
21、22 フリップフロップ回路(FF回路)
23 デコーダ
24、25、26、27 ANDゲート
28 ORゲート
30 スキャン回路
31 フリップフロップ回路(FF回路)
a プリセットピン
b アドレスピン
c スキャンピン
d クロックピン
e リセットピン
f スキャンアウトピン
(イ) 第1工程
(ロ) 第2工程
(ハ) 第3工程
Claims (5)
- アドレス指定によって順序回路内部のフリップフロップ回路を個別に指定しその指定されたフリップフロップ回路に入力ピンから設定した論理状態をスキャンアウトピンで個別に確認できるスキャン回路を内蔵するLSIのディレイ測定方法において、
スキャン回路のアドレスピンにアドレスデータを設定し測定対象の順序回路内部のフリップフロップを個別に指定する第1工程と、
スキャン回路の4つの入力ピンたるリセットピン、スキャンピン、クロックピン、プリセットピンのうち少なくとも2つの入力ピンを用いて前記指定したフリップフロップ回路を論理1レベルまたは論理0レベルの何れか一方の論理状態に設定し、その後他方の論理状態に反転操作する第2工程と、
前記反転操作の時点からスキャンアウトピンの出力レベルが一方のレベルから他方のレベルへ変化する時点までの時間を計測する第3工程と
を備えることを特徴とするLSIのディレイ測定方法。 - 請求項1に記載のLSIのディレイ測定方法において、
前記第2工程では、リセットピンまたはプリセットピンにパルスを印加してフリップフロップ回路を論理1レベルまたは論理0レベルの何れか一方の論理状態に設定し、その後クロックピンにクロックを印加してスキャンピンに印加してある論理1レベルまたは論理0レベルの何れか他方のレベルをフリップフロップ回路に取り込ませる
ことを特徴とするLSIのディレイ測定方法。 - 請求項1に記載のLSIのディレイ測定方法において、
前記第2工程では、リセットピンにパルスを印加してフリップフロップ回路を論理1レベルまたは論理0レベルの何れか一方の論理状態に設定し、その後フリップフロップ回路の論理状態を反転させるパルスをプリセットピンに印加する
ことを特徴とするLSIのディレイ測定方法。 - 請求項1に記載のLSIのディレイ測定方法において、
前記第2工程では、スキャンピンに印加した論理1レベルまたは論理0レベルの何れか一方のレベルをクロックピンにクロックを印加してフリップフロップ回路に取り込ませ、その後スキャンピンに印加した論理1レベルまたは論理0レベルの何れか他方のレベルをクロックピンにクロックを印加してフリップフロップ回路に取り込ませる
ことを特徴とするLSIのディレイ測定方法。 - 請求項1に記載のLSIのディレイ測定方法において、
前記第2工程では、スキャンピンに印加した論理1レベルまたは論理0レベルの何れか一方のレベルをクロックピンにクロックを印加してフリップフロップ回路に取り込ませ、その後フリップフロップ回路の論理状態を反転させるパルスをプリセットピンまたはリセットピンに印加する
ことを特徴とするLSIのディレイ測定方法。
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