JP4662520B2 - スキャンテスト回路およびスキャンテスト方法、並びに半導体集積回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明はスキャンテスト回路およびスキャンテスト方法に関し、さらに詳しくは、半導体集積回路(LSI)を実際の動作速度でテストするスキャンテスト回路およびスキャンテスト方法に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
LSIの内部をテストする方法としてスキャンテストが知られている。一般に、スキャンテストは、LSIの内部回路と外部入出力部とを同じクロックに同期させて行う。通常、LSIの内部回路は高速で動作できるのに対してLSIの外部入出力部の動作速度はより低速である。このため、スキャンテストの速度はLSIの外部入出力部の動作速度によって制限される。したがって高速で動作するLSIの場合、実際の動作速度で内部回路が正しく動くかどうかを調べるタイミングテスト(例えば、遅延故障検査など)をスキャンテストによって行うことは困難である。一方、タイミングテストをスキャンテスト以外の方法で行う場合にはテストパターンが膨大となる。また、高価なテスタが必要となる。
【0003】
近年、遅延故障検査などのタイミングテストをスキャンテストによって行うためのアプローチがいくつかなされている。そのためには、テストを高速で行えることだけでなく高精度のサイクルタイムが要求される。
【0004】
なお、特開平2−247586号公報には、スキャンチェーンの前後にFIFOメモリを設けることによってスキャンテストを高速化する技術が開示されている。
【0005】
この発明の目的は、高速で動作するLSIを実際の動作速度でテストすることができるスキャンテスト回路およびスキャンテスト方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明の1つの局面に従うと、スキャンテスト回路は、第1のスキャンチェーンと、セレクタとを備える。セレクタは、テストデータまたは第1のスキャンチェーンの出力データを選択的に第1のスキャンチェーンの入力に与える。第1のスキャンチェーンは、シフトモードおよびキャプチャモードを有する。シフトモードのとき第1のスキャンチェーンは、セレクタによって入力に与えられたデータを第1のクロックまたは第2のクロックに同期してシフトする。第2のクロックは、第1のクロックの周波数よりも高い周波数を有する。キャプチャモードのとき第1のスキャンチェーンは、テスト対象からのテストデータに対する出力を第2のクロックに同期して取り込む。
【0007】
上記スキャンテスト回路では、まず、セレクタによってテストデータが第1のスキャンチェーンの入力に与えられる。第1のスキャンチェーンはシフトモードとなり、セレクタによって入力に与えられたテストデータを第1のクロックに同期してシフトする。これにより、第1のスキャンチェーンにテストデータがセットされる。
【0008】
次いで、セレクタは第1のスキャンチェーンの出力データを第1のスキャンチェーンの入力に与える。これにより、(第1のスキャンチェーンの出力)−(セレクタ)−(第1のスキャンチェーンの入力)間でループが形成される。第1のスキャンチェーンはシフトモードのままであり、セットされたテストデータを第2のクロックに同期してシフトする。ここでは(第1のスキャンチェーンの出力)−(セレクタ)−(第1のスキャンチェーンの入力)間でループが形成されているため、第1のスキャンチェーンから出力されたテストデータはセレクタを介してスキャンチェーンの入力に与えられる。すなわち、第1のスキャンチェーンにセットされたテストデータは第2のクロックに同期して上記ループ上を巡回する。テストデータが上記ループ上を巡回している間に第2のクロックが安定する。
【0009】
次いで、第1のスキャンチェーンがキャプチャモードとなり、テスト対象からのテストデータに対する出力(テスト結果)を第2のクロックに同期して取り込む。これにより、第1のスキャンチェーンに格納されていたテストデータはテスト結果に置き換えられる。そして第1のスキャンチェーンがふたたびシフトモードとなり、第1のクロックに同期してテスト結果を外部へ出力する。
【0010】
以上のように、上記スキャンテスト回路では、第1のクロックに同期して第1のスキャンチェーンにテストデータをセットし、第1のクロックの周波数よりも高い周波数を有する第2のクロックに同期して第1のスキャンチェーンにテスト結果を取り込むことができる。したがって、テスト対象となる半導体集積回路(LSI)の動作速度が高速であっても、実際の動作速度で内部回路が正しく動くかどうかを調べるタイミングテスト(例えば、遅延故障検査など)を行うことができる。
【0011】
また、(第1のスキャンチェーンの出力)−(セレクタ)−(第1のスキャンチェーンの入力)間でループを形成し、第1のスキャンチェーンにセットされたテストデータをこのループ上で巡回させることができる。これにより、第2のクロックが安定した状態で高精度なタイミングテストを行うことができる。
【0012】
また、高価なテスタを必要としないため、テストコストの上昇を抑えることができる。
【0013】
好ましくは、上記スキャンテスト回路はさらに、キャプチャ信号発生手段を備える。キャプチャ信号発生手段は、セレクタによって第1のスキャンチェーンの入力に与えられるデータがテストデータから第1のスキャンチェーンの出力データに切り替わってから第1の期間が経過した後に活性のキャプチャ信号を第2の期間出力する。そして上記第1のスキャンチェーンは、キャプチャ信号発生手段からの活性のキャプチャ信号に応答してキャプチャモードとなり、不活性のキャプチャ信号に応答してシフトモードとなる。
【0014】
上記スキャンテスト回路では、まず、セレクタによってテストデータが第1のスキャンチェーンの入力に与えられる。キャプチャ信号発生手段は不活性のキャプチャ信号を出力する。不活性のキャプチャ信号に応答して第1のスキャンチェーンはシフトモードとなり、セレクタによって入力に与えられたテストデータを第1のクロックに同期してシフトする。これにより、第1のスキャンチェーンにテストデータがセットされる。
【0015】
次いで、セレクタは第1のスキャンチェーンの出力データを第1のスキャンチェーンの入力に与える。これにより、(第1のスキャンチェーンの出力)−(セレクタ)−(第1のスキャンチェーンの入力)間でループが形成される。引き続きキャプチャ信号発生手段は不活性のキャプチャ信号を出力する。第1のスキャンチェーンはシフトモードのままであり、セットされたテストデータを第2のクロックに同期してシフトする。すなわち、第1のスキャンチェーンにセットされたテストデータは第2のクロックに同期して上記ループ上を巡回する。
【0016】
第1のスキャンチェーンの出力データが第1のスキャンチェーンの入力に与えられるようになってから第1の期間が経過すると、キャプチャ信号発生手段は活性のキャプチャ信号を出力する。活性のキャプチャ信号に応答して第1のスキャンチェーンがキャプチャモードとなり、テスト対象からのテストデータに対する出力(テスト結果)を第2のクロックに同期して取り込む。これにより、第1のスキャンチェーンに格納されていたテストデータはテスト結果に置き換えられる。
【0017】
活性のキャプチャ信号を第2の期間出力するとキャプチャ信号発生手段は、不活性のキャプチャ信号を出力する。不活性のキャプチャ信号に応答して第1のスキャンチェーンがふたたびシフトモードとなり、第1のクロックに同期してテスト結果を外部へ出力する。
【0018】
高速で動作するLSIでは、スキャンチェーンのシフトモード/キャプチャモードの切り替えをLSIの実際の動作速度に応答して外部から制御することは困難である。しかし、上記スキャンテスト回路では、キャプチャ信号発生手段からのキャプチャ信号に応答して第1のスキャンチェーンのシフトモード/キャプチャモードが切り替わる。このため、第1のスキャンチェーンのシフトモード/キャプチャモードの切り替えを外部から直接に制御する必要がない。したがって、高速で動作するLSIであっても実際の動作速度でのテストを容易に行うことができる。
【0019】
好ましくは、上記スキャンテスト回路はさらに、クロック切り替え手段を備える。クロック切り替え手段は、第1のクロックまたは第2のクロックを選択的に第1のスキャンチェーンに供給する。
【0020】
好ましくは、上記クロック切り替え手段は、セレクタによって第1のスキャンチェーンの入力に与えられるデータがテストデータから第1のスキャンチェーンの出力データへ切り替わるのに応答して所定期間 第2のクロックを第1のスキャンチェーンに供給し、当該所定期間が経過すると第1のクロックを第1のスキャンチェーンに供給する。
【0021】
上記スキャンテスト回路では、クロック切り替え手段を設けたため、第1のスキャンチェーンに供給するクロックの切り替えを外部から直接に制御する必要がない。したがって、高速で動作するLSIであっても実際の動作速度でのテストを容易に行うことができる。
【0022】
好ましくは、上記スキャンテスト回路はさらに、ホールド信号発生手段を備える。ホールド信号発生手段は、第1のスキャンチェーンがキャプチャモードからシフトモードに変わって所定期間が経過した後から第1のスキャンチェーンによるスキャンアウトの直前までの期間 第1のスキャンチェーンに活性のホールド信号を与える。そして上記第1のスキャンチェーンは、ホールド信号発生手段からの活性のホールド信号を受けている間はシフト動作を行わずにデータを保持し続ける。
【0023】
上記スキャンテスト回路では、第1のスキャンチェーンがキャプチャモードからシフトモードに変わると、第1のスキャンチェーンに取り込まれたテスト結果は(第1のスキャンチェーンの出力)−(セレクタ)−(第1のスキャンチェーンの入力)間で形成されるループ上を第2のクロックに同期して巡回する。第1のスキャンチェーンがキャプチャモードからシフトモードに変わって所定期間が経過すると、ホールド信号発生手段は活性のホールド信号を第1のスキャンチェーンに与える。活性のホールド信号を受けている間第1のスキャンチェーンは、テスト結果をシフトせずに保持し続ける。そしてホールド信号発生手段からのホールド信号が活性から不活性に切り替わった後、第1のスキャンチェーンは、保持しているテスト結果を第1のクロックに同期して外部へシリアルに出力(スキャンアウト)する。スキャンアウト(外部へ出力)されるテスト結果の順序は、第1のスキャンチェーンに活性のホールド信号が与えられた時点でスキャンチェーンに格納されているテスト結果の順となる。したがって、上記所定期間(第1のスキャンチェーンがキャプチャモードからシフトモードに変わってから活性のホールド信号を第1のスキャンチェーンに与えるまでの期間)を適切な期間に設定することによって、外部へ出力されるテスト結果の順序を所望の順序にすることができる。
【0024】
好ましくは、上記スキャンテスト回路はさらに、クロック計数手段を備える。クロック計数手段は、第1のスキャンチェーンがキャプチャモードからシフトモードに変わった後に第1のスキャンチェーンに与えられる第2のクロックの数をカウントする。
【0025】
上記スキャンテスト回路では、第1のスキャンチェーンがキャプチャモードからシフトモードに変わると、第1のスキャンチェーンに取り込まれたテスト結果は(第1のスキャンチェーンの出力)−(セレクタ)−(第1のスキャンチェーンの入力)間で形成されるループ上を第2のクロックに同期して巡回する。第1のスキャンチェーンがキャプチャモードからシフトモードに変わってから所定の期間が経過すると、第1のスキャンチェーンは、保持しているテスト結果を第1のクロックに同期して外部へシリアルに出力(スキャンアウト)する。外部へ出力されるテスト結果の順序は、上記所定の期間に第1のスキャンチェーンに与えられた第2のクロックの数に応じてずれている。上記所定の期間に第1のスキャンチェーンに与えられた第2のクロックの数はクロック計数手段によってカウントされている。したがって、外部へ出力されるテスト結果の順序のずれを補正することができる。
【0026】
好ましくは、上記クロック計数手段は、第2のスキャンチェーンを含む。第2のスキャンチェーンは第1のスキャンチェーンに直列に接続される。第1のスキャンチェーンに第2のクロックが与えられるとき第2のスキャンチェーンは、カウントされる第2のクロックの数を保持する。第1のスキャンチェーンに第1のクロックが与えられるとき第2のスキャンチェーンは、保持する値を第1のクロックに同期してシフトする。
【0027】
上記スキャンテスト回路では、上記所定の期間に第1のスキャンチェーンに与えられた第2のクロックの数は第2のスキャンチェーンに保持される。そして、直列に接続された第1および第2のスキャンチェーンは、テスト結果および上記所定の期間に第1のスキャンチェーンに与えられた第2のクロックの数を第1のクロックに同期して外部へシリアルに出力する。
【0028】
この発明のもう1つの局面に従うと、スキャンテスト方法はステップ(a)−ステップ(d)を備える。ステップ(a)では、第1のクロックに同期してテストデータをスキャンチェーンにスキャンインする。ステップ(b)では、スキャンチェーンからの出力をスキャンチェーンの入力に与えることによってループを形成し、第1のクロックよりも高い周波数を有する第2のクロックに同期してテストデータを当該ループ上で所定期間シフトする。ステップ(c)では、テスト対象からのテストデータに対する出力すなわちテスト結果を第2のクロックに同期してスキャンチェーンに取り込む。ステップ(d)では、テスト結果をスキャンアウトする。
【0029】
上記スキャンテスト方法では、第1のクロックに同期してテストデータをスキャンチェーンにスキャンインし、第1のクロックの周波数よりも高い周波数を有する第2のクロックに同期して第1のスキャンチェーンにテスト結果を取り込む。したがって、テスト対象となる半導体集積回路(LSI)の動作速度が高速であっても、実際の動作速度で内部回路が正しく動くかどうかを調べるタイミングテスト(例えば、遅延故障検査など)を行うことができる。
【0030】
また、スキャンチェーンからの出力をスキャンチェーンの入力に与えることによってループを形成し、第2のクロックに同期してテストデータを当該ループ上で所定期間シフトする。これにより、第2のクロックが安定した状態で高精度なタイミングテストを行うことができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。
【0032】
(第1の実施形態)
<構成>
図1は、この発明の第1の実施形態による半導体集積回路装置(LSI)の構成を示すブロック図である。図1に示すLSI1はスキャン設計されており、順序回路100と、セレクタ201と、テスト制御回路202と、スキャン入力端子11と、制御信号入力端子12と、クロック入力端子13と、スキャン出力端子14とを備える。
【0033】
スキャン入力端子11には外部からテストデータSINが与えられる。制御信号入力端子12には外部から制御信号STARTが与えられる。クロック入力端子13には外部からクロックCKが与えられる。スキャン出力端子14からテスト結果SOUTが外部に出力される。
【0034】
テスト制御回路202は、制御信号入力端子12からの制御信号STARTに基づいてループ信号LPおよびキャプチャ信号CAPTを生成する。具体的には、テスト制御回路202は、制御信号STARTがHレベル(論理ハイレベル)のときにはHレベルのループ信号LPを出力し、制御信号STARTがLレベル(論理ローレベル)のときにはLレベルのループ信号LPを出力する。またテスト制御回路202は、制御信号STARTがLレベルからHレベルに変化した時点から第1の期間(ここでは、クロックCKの6クロックサイクルとする。)が経過した後に第2の期間(ここでは、クロックCKの1クロックサイクルとする。)Hレベルのキャプチャ信号CAPTを出力し、それ以外のときはLレベルのキャプチャ信号CAPTを出力する。
【0035】
順序回路100はスキャンテストの対象となる回路であり、組み合わせ回路110と、スキャンフリップフロップff1−ff6とを含む。スキャンフリップフロップff1−ff6は、順序回路100に含まれていた通常のフリップフロップをスキャン動作が可能となるように置き換えたものである。このように置き換えることによって、順序回路100内のフリップフロップに完全な可制御性・可観測性が付加され、順序回路100を組み合わせ回路110として取り扱うことができる。スキャンフリップフロップff1−ff6は、スキャン動作が可能なフリップフロップである。スキャンフリップフロップff1−ff6は、シフトレジスタのように直列に接続され、クロック入力端子13からのクロックCKに同期して動作する。このように接続されたスキャンフリップフロップff1−ff6をスキャンチェーン120と呼ぶ。スキャンチェーン120は、スキャンテストのシフトモードではシフトレジスタとして働き、キャプチャモードおよび通常動作時には、順序回路100の機能を実現するための単なるフリップフロップとして働く。スキャンチェーン120は、テスト制御回路202からのキャプチャ信号CAPTに応答してシフトモードまたはキャプチャモードとなる。具体的には、スキャンチェーン120は、Hレベルのキャプチャ信号CAPTに応答してキャプチャモードとなり、Lレベルのキャプチャ信号CAPTに応答してシフトモードとなる。
【0036】
セレクタ201は、テスト制御回路202からのループ信号LPに応答して、スキャン入力端子11からのテストデータSINまたはスキャンチェーン120の出力(スキャンフリップフロップff6の出力)をスキャンチェーン120の入力(スキャンフリップフロップff1の入力)に与える。具体的には、セレクタ201はLレベルのループ信号LPに応答してスキャン入力端子11からのテストデータSINをスキャンチェーン120の入力に与え、Hレベルのループ信号LPに応答してスキャンチェーン120の出力をスキャンチェーン120の入力に与える。
【0037】
以上のように構成されたLSI1のうちのスキャンチェーン120、セレクタ201およびテスト制御回路202によってスキャンテスト回路が構成される。
【0038】
<スキャンテストの手順>
図1に示したスキャンテスト回路によるスキャンテストの手順について図2を参照しつつ説明する。
【0039】
(1)時刻t0から時刻t1までの期間
LSI1の実際の動作速度よりも低い周波数のクロックCKがクロック入力端子13に与えられる。また、Lレベルの制御信号STARTが制御信号入力端子12に与えられる。Lレベルの制御信号STARTに応答して、テスト制御回路202はLレベルのループ信号LPおよびLレベルのキャプチャ信号CAPTを出力する。クロックCKに同期してテストデータSIN(ここでは、D1−D6)がシリアルにスキャン入力端子11に与えられる。セレクタ201は、スキャン入力端子11からのテストデータD1−D6をスキャンチェーン120の入力に与える。スキャンチェーン120は、セレクタ201からのテストデータD1−D6をクロックCKに同期してシフトする。これにより、スキャンフリップフロップff6−ff1にはテストデータD1−D6がセットされる。
【0040】
以上のように、このスキャンテスト回路では、スキャン入力端子11に与えられたテストデータSIN(D1−D6)を、LSI1の実際の動作速度よりも低い周波数のクロックCKに同期してスキャンチェーン120に設定する。このように、スキャン入力端子11に与えられたテストデータSINをクロックCKに同期してスキャンチェーン120に設定することを「スキャンイン」という。
【0041】
(2)時刻t1から時刻t2までの期間
外部からクロック入力端子13へのクロックの供給が停止される。これは、クロック切り替え時のLSI1の誤動作を防ぐためである。また、この期間内に、制御信号入力端子12に与えられている制御信号STARTがLレベルからHレベルに切り替わる。これに応答してテスト制御回路202は、ループ信号LPをLレベルからHレベルに切り替える。Hレベルのループ信号LPに応答して、セレクタ201は、スキャンチェーン120の出力をスキャンチェーン120の入力に与える。これにより、(スキャンチェーン120の出力)−(セレクタ201)−(スキャンチェーン120の入力)間でループが形成される。
【0042】
(3)時刻t2から時刻t3までの期間
LSI1の実際の動作速度に等しい周波数のクロックCKがクロック入力端子13に与えられる。制御信号STARTおよびループ信号LPはHレベルであり、キャプチャ信号CAPTはLレベルである。スキャンチェーン120のスキャンフリップフロップff6−ff1に格納されたテストデータD1−D6は、LSI1の実際の動作速度に等しい周波数のクロックCKに同期してシフトされる。ここでは(スキャンチェーン120の出力)−(セレクタ201)−(スキャンチェーン120の入力)間でループが形成されているため、スキャンフリップフロップff6から出力されたデータはセレクタ201を介してスキャンフリップフロップff1に入力される。すなわち、スキャンチェーン120上のテストデータD1−D6は、LSI1の実際の動作速度に等しいクロックCKに同期して上述のループ上を巡回する。ここでは第1の期間を6クロックサイクルとしているため、時刻t2から時刻t3までの期間は6クロックサイクルとなる。したがって、時刻t3においてスキャンフリップフロップff6−ff1には再びテストデータD1−D6が設定される。
【0043】
テストデータD1−D6が上述のループ上を巡回している間に、LSI1の実際の動作速度に等しい周波数のクロックCKが安定する。これにより、タイミングテスト(例えば、遅延故障検査など)を安定してかつ高精度に行うことができる。
【0044】
なお、ここでは第1の期間を6クロックサイクルとしたが、この期間は任意に設定することができる。例えば、クロックCKが安定するまでにさらに長い期間を必要とするときには、12クロックサイクル、18クロックサイクルのようにすることができる。また、時刻t3においてスキャンフリップフロップff1−ff6に格納されるテストデータは第1の期間に応じて変わる。例えば第1の期間を7クロックサイクルとしたときには、時刻t3においてスキャンフリップフロップff6−ff1にはテストデータD2−D6,D1が格納される。したがって、クロックCKが安定するために必要な期間、スキャンフリップフロップff1−ff6に格納するテストデータに応じて第1の期間を設定することができる。
【0045】
(4)時刻t3から時刻t4までの期間
引き続き、LSI1の実際の動作速度に等しい周波数のクロックCKがクロック入力端子13に与えられる。制御信号STARTがLレベルからHレベルに変化した時点から第1の期間(6クロックサイクル)が経過したため、テスト制御回路202は、第2の期間(ここでは、時刻t3から時刻t4までの1クロックサイクル)Hレベルのキャプチャ信号CAPTを出力する。Hレベルのキャプチャ信号CAPTに応答してスキャンチェーン120はキャプチャモードとなる。キャプチャモードとなったスキャンチェーン120では、テストデータD1−D6に対する組み合わせ回路110の出力R1−R6(テスト結果)がスキャンフリップフロップff6−ff1に取り込まれる。これにより、スキャンフリップフロップff6−ff1に格納されていたテストデータD1−D6がテスト結果R1−R6に置き換えられる。このように、テストデータD1−D6に対する組み合わせ回路110の出力R1−R6(テスト結果)をスキャンフリップフロップff6−ff1に取り込むことを「キャプチャ」という。
【0046】
(5)時刻t4から時刻t5までの期間
テスト制御手段202は、Lレベルのキャプチャ信号CAPTを出力する。ループ信号LPはHレベルのままである。したがって、時刻t3から時刻t4までの期間にスキャンフリップフロップff6−ff1に取り込まれたテスト結果R1−R6は、(スキャンチェーン120の出力)−(セレクタ201)−(スキャンチェーン120の入力)間で形成されたループ上を、LSI1の実際の動作速度に等しい周波数のクロックCKに同期して巡回する。ここでは時刻t4から時刻t5までの期間を6クロックサイクルとしている。したがって、時刻t5においてスキャンフリップフロップff6−ff1には再びテスト結果R1−R6が設定される。
【0047】
(6)時刻t5から時刻t6までの期間
外部からクロック入力端子13へのクロックの供給が停止される。これは、クロック切り替え時のLSI1の誤動作を防ぐためである。また、この期間内に、制御信号入力端子12に与えられている制御信号STARTがHレベルからLレベルに切り替わる。これに応答してテスト制御回路202は、ループ信号LPをHレベルからLレベルに切り替える。
【0048】
(7)時刻t6から時刻t7までの期間
LSI1の実際の動作速度よりも遅い周波数のクロックCKがクロック入力端子13に与えられる。また、制御信号START、ループ信号LPおよびキャプチャ信号CAPTはLレベルである。スキャンチェーン120は、スキャンフリップフロップff6−ff1に格納されているテスト結果R1−R6をクロックCKに同期してシフトする。これにより、スキャン出力端子14から外部へテスト結果SOUT(R1−R6)が、クロックCKに同期してシリアルに出力される。
このように、スキャンフリップフロップff6−ff1に格納されているテスト結果R1−R6をスキャン出力端子14から外部へ出力することを「スキャンアウト」という。
【0049】
<効果>
この発明の第1の実施形態によるLSI1におけるスキャンテスト回路によれば以下の効果が得られる。
【0050】
LSI1の実際の動作速度よりも低い周波数のクロックに同期してスキャンインおよびスキャンアウトを行い、LSI1の実際の動作速度に等しい周波数のクロックに同期してキャプチャを行う。したがって、LSI1の動作速度が高速であっても、実際の動作速度で内部回路が正しく動くかどうかを調べるタイミングテスト(例えば、遅延故障検査など)を行うことができる。
【0051】
また、(スキャンチェーン120の出力)−(セレクタ201)−(スキャンチェーン120の入力)間でループを形成し、スキャンインしたテストデータD1−D6を所定期間このループ上で巡回させる。これにより、クロックが安定した状態で高精度なタイミングテストを行うことができる。
【0052】
また、高価なテスタを必要としないため、テストコストの上昇を抑えることができる。
【0053】
<なお書き>
ここでは6段のスキャンフリップフロップff1−ff6によってスキャンチェーン120を構成したけれどもスキャンチェーンを構成するスキャンフリップフロップの数は6段に限られない。
【0054】
また、ここでは、(スキャンチェーン120の出力)−(セレクタ201)−(スキャンチェーン120の入力)間で、6クロックサイクルで一巡するループを1つ形成した。これに代えて、スキャンチェーン120を複数のスキャンチェーンに分割し、複数のスキャンチェーンの各々についてループを形成してもよい。これにより、ループを一巡するのに要するクロックサイクル数を少なくすることができる。例えば、図3に示すように、スキャンチェーン120(図1)を、スキャンフリップフロップff1−ff3で構成されるスキャンチェーン301とスキャンフリップフロップff4−ff6で構成されるスキャンチェーン302とに分割する。また、セレクタ201と同様のセレクタ203を設ける。これにより、(スキャンチェーン301の出力)−(セレクタ201)−(スキャンチェーン301の入力)間、および(スキャンチェーン302の出力)−(セレクタ203)−(スキャンチェーン302の入力)間で、3クロックサイクルで一巡するループが形成される。
【0055】
(第2の実施形態)
<構成>
図4は、この発明の第2の実施形態による半導体集積回路装置(LSI)の構成を示すブロック図である。図4に示すLSI4は、図1に示した制御信号入力端子12およびテスト制御回路202に代えて、ループ信号入力端子15およびテスト制御回路400を備える。その他の構成は図1に示したLSI1と同様である。
【0056】
ループ信号入力端子15には外部からループ信号LPが与えられる。外部からループ信号入力端子15に与えられたループ信号LPは、セレクタ201およびテスト制御回路400に供給される。
【0057】
テスト制御回路400は、内部クロック発生回路401と、クロック切り替え器402と、キャプチャ信号発生回路403とを含む。内部クロック発生回路401は、LSI4の動作速度に等しい周波数のクロックCKbを生成する。クロック切り替え器402は、ループ信号入力端子15からのループ信号LPおよびキャプチャ信号発生回路403からのクロック制御信号SLに応答して、クロック入力端子13からのクロックCKaまたは内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力する。具体的には、クロック切り替え器402は、ループ信号LPおよびクロック制御信号SLがともにHレベルのとき内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力し、それ以外のときはクロック入力端子13からのクロックCKaをクロックCKとして出力する。キャプチャ信号発生回路403は、ループ信号入力端子15からのループ信号LPおよびクロック切り替え器402からのクロックCKに基づいてキャプチャ信号CAPTおよびクロック制御信号SLを生成する。具体的には、キャプチャ信号発生回路403は、ループ信号LPがLレベルからHレベルに変化した時点から第1の期間(ここでは、クロックCKの6クロックサイクルとする。)が経過した後に第2の期間(ここでは、クロックCKの1クロックサイクルとする。)Hレベルのキャプチャ信号CAPTを出力し、それ以外のときはLレベルのキャプチャ信号CAPTを出力する。また、キャプチャ信号発生回路403は、ループ信号LPのLレベルからHレベルへの変化に応答して第3の期間(ここでは、クロックCKの13クロックサイクルとする。)Hレベルのクロック制御信号SLを出力し、それ以外のときはLレベルのクロック制御信号SLを出力する。
【0058】
以上のように構成されたLSI4のうちのスキャンチェーン120、セレクタ201およびテスト制御回路400によってスキャンテスト回路が構成される。
【0059】
<スキャンテストの手順>
図4に示したスキャンテスト回路によるスキャンテストの手順について図5を参照しつつ説明する。
【0060】
(1)時刻t0から時刻t1までの期間
LSI4の実際の動作速度よりも低い周波数のクロックCKaがクロック入力端子13に与えられる。また、Lレベルのループ信号LPがループ信号入力端子15に与えられる。Lレベルのループ信号LPに応答して、クロック切り替え器402はクロック入力端子13からのクロック信号CKaをクロックCKとして出力する。またキャプチャ信号発生回路403は、Lレベルのキャプチャ信号CAPTを出力する。テストデータSIN(ここでは、D1−D6)がシリアルにスキャン入力端子11に与えられる。セレクタ201は、スキャン入力端子11からのテストデータD1−D6をスキャンチェーン120の入力に与える。スキャンチェーン120は、セレクタ201からのテストデータD1−D6をクロックCKに同期してシフトする。これにより、スキャンフリップフロップff6−ff1にはテストデータD1−D6がセットされる。
【0061】
(2)時刻t1から時刻t2までの期間
外部からクロック入力端子13へのクロックCKaの供給が停止される。これは、クロック切り替え時のLSI4の誤動作を防ぐためである。なお、これ以降時刻t6までの期間、外部からクロック入力端子13へのクロックCKaの供給が停止される。時刻t1から時刻t2までの期間内に、ループ信号入力端子15に与えられるループ信号LPがLレベルからHレベルに切り替わる。これに応答してキャプチャ信号発生回路403は、クロック制御信号SLをLレベルからHレベルに切り替える。また、セレクタ201は、スキャンチェーン120の出力をスキャンチェーン120の入力に与える。これにより、(スキャンチェーン120の出力)−(セレクタ201)−(スキャンチェーン120の入力)間でループが形成される。
【0062】
(3)時刻t2から時刻t3までの期間
Hレベルのループ信号LPおよびHレベルのクロック制御信号SLに応答してクロック切り替え器402は、内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力する。キャプチャ信号発生回路403からのキャプチャ信号CAPTはLレベルである。スキャンチェーン120に格納されたテストデータD1−D6は、LSI4の実際の動作速度に等しいクロックCKに同期して上述のループ上を巡回する。ここでは第1の期間を6クロックサイクルとしているため、時刻t2から時刻t3までの期間は6クロックサイクルとなる。したがって、時刻t3においてスキャンフリップフロップff6−ff1には再びテストデータD1−D6が設定される。
【0063】
(4)時刻t3から時刻t4までの期間
引き続きクロック切り替え器402は、内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力する。ループ信号LPがLレベルからHレベルに変化した時点から第1の期間(6クロックサイクル)が経過したため、キャプチャ信号発生回路403は、第2の期間(ここでは、時刻t3から時刻t4までの1クロックサイクル)Hレベルのキャプチャ信号CAPTを出力する。Hレベルのキャプチャ信号CAPTに応答してスキャンチェーン120はキャプチャモードとなる。キャプチャモードとなったスキャンチェーン120では、テストデータD1−D6に対する組み合わせ回路110の出力R1−R6(テスト結果)がスキャンフリップフロップff6−ff1に取り込まれる。
【0064】
(5)時刻t4から時刻t5までの期間
引き続きクロック切り替え器402は、内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力する。キャプチャ信号発生回路403は、Lレベルのキャプチャ信号CAPTを出力する。ループ信号LPはHレベルのままである。したがって、時刻t3から時刻t4までの期間にスキャンフリップフロップff6−ff1に取り込まれたテスト結果R1−R6は、LSI4の実際の動作速度に等しい周波数のクロックCKに同期して上述のループ上を巡回する。
【0065】
ループ信号LPがLレベルからHレベルに変化してから第3の期間(クロックCKの13クロックサイクル)が経過すると、キャプチャ信号発生回路403は、クロック制御信号SLをHレベルからLレベルへ切り替える。時刻t4からこの時点までの期間は6クロックサイクルとなるため、スキャンフリップフロップff6−ff1には再びテスト結果R1−R6が設定される。
【0066】
なお、ここでは第3の期間を13クロックサイクルとしたけれども第3の期間はこれに限られない。例えば第3の期間を14クロックサイクルとしたときには時刻t4から第3の期間の終わりまでの期間は7クロックサイクルとなり、第3の期間が経過した時点でスキャンフリップフロップff6−ff1にはテスト結果R2−R6,R1が格納される。このように、第3の期間が経過した時点のスキャンフリップフロップff1−ff6に格納すべきテスト結果に応じて第3の期間を設定することができる。
【0067】
(6)時刻t5から時刻t6までの期間
Lレベルのクロック制御信号SLに応答してクロック切り替え器402は、クロック入力端子13からのクロックCKaをクロックCKとして出力する。ところがこの期間は外部からクロック入力端子13へのクロックCKaの供給が停止しているため、クロック切り替え器402からのクロックCKの出力も停止する。また、この期間内に、ループ信号入力端子15に与えられるループ信号LPがHレベルからLレベルに切り替わる。
【0068】
(7)時刻t6から時刻t7までの期間
外部からクロック入力端子13へふたたびクロックCKaが与えられる。クロック切り替え器402は、クロック入力端子13からのクロックCKaをクロックCKとして出力する。また、ループ信号LPおよびキャプチャ信号CAPTはLレベルである。スキャンチェーン120は、スキャンフリップフロップff6−ff1に格納されているテスト結果R1−R6をクロックCKに同期してシフトする。これにより、スキャン出力端子14から外部へテスト結果SOUT(R1−R6)が、クロックCKに同期してシリアルに出力される。スキャン出力端子14から外部へシリアルに出力されるテスト結果SOUTは、第3の期間が経過した時点でスキャンフリップフロップff6−ff1に格納されているテスト結果の順となる。
【0069】
<効果>
この発明の第2の実施形態によるLSI4におけるスキャンテスト回路では、第1の実施形態において説明した効果に加えてさらに以下の効果が得られる。
【0070】
一般に、高速で動作するLSIでは、スキャンチェーンのシフトモード/キャプチャモードの切り替えをLSIの実際の動作速度に応答して外部から制御するのは困難である。しかし、このスキャンテスト回路ではキャプチャ信号発生回路403を設けたため、スキャンチェーン120のシフトモード/キャプチャモードの切り替えを外部から制御する必要がない。したがって、高速で動作するLSIであっても実際の動作速度でのテストを容易に行うことができる。
【0071】
また一般に、LSIの内部クロックを高速なクロックから低速なクロックへ切り替えるタイミングをLSIの外部から直接正確に制御するのは困難である。しかしこのスキャンテスト回路では、キャプチャ信号発生回路403は、ループ信号LPがLレベルからHレベルに変化してから第3の期間が経過すると自動的にクロック制御信号SLをHレベルからLレベルに切り替え、これに応答してクロック切り替え器402は、クロック入力端子13からのクロックCKaをクロックCKとして出力する。これにより、時刻t5から時刻t6までの期間におけるクロックCKの切り替え(高速なクロックから低速なクロックへの切り替え)を外部から直接に制御する必要がない。したがって、高速で動作するLSIであっても実際の動作速度でのテストを容易に行うことができる。
【0072】
また、第3の期間を適切な期間に設定することによって、スキャン出力端子14から外部へシリアルに出力されるテスト結果の順序を所望の順序にすることができる。
【0073】
<なお書き>
ここでは、時刻t1からt2までの期間および時刻t5からt6までの期間、外部からクロック入力端子13へのクロックCKaの供給が停止しかつクロック切り替え器402はクロック入力端子13からのクロックCKaをクロックCKとして出力する。これにより、クロックCKの停止状態を実現している。これに代えて、Lレベルのクロック制御信号SLに応答してクロックCKbの発生を停止するように内部クロック発生回路401を構成し、かつ、内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力するようにクロック切り替え器402を構成することによっても実現できる。
【0074】
(第3の実施形態)
<構成>
図6は、この発明の第3の実施形態による半導体集積回路装置(LSI)の構成を示すブロック図である。図6に示すLSI6は、図4に示したテスト制御回路400およびスキャンフリップフロップff1−ff6に代えて、テスト制御回路600およびスキャンフリップフロップff61−ff66を備える。その他の構成は図4に示したLSI4と同様である。
【0075】
テスト制御回路600は、内部クロック発生回路401と、クロック切り替え器601と、キャプチャ信号およびホールド信号発生回路602とを含む。クロック切り替え器601は、ループ信号入力端子15からのループ信号LPに応答して、クロック入力端子13からのクロックCKaまたは内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力する。具体的には、クロック切り替え器601は、ループ信号LPがHレベルのときは内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力し、ループ信号LPがLレベルのときはクロック入力端子13からのクロックCKaをクロックCKとして出力する。キャプチャ信号およびホールド信号発生回路602は、ループ信号入力端子15からのループ信号LPおよびクロック切り替え器601からのクロックCKに基づいてキャプチャ信号CAPTおよびホールド信号HDを生成する。具体的には、キャプチャ信号およびホールド信号発生回路602は、ループ信号LPがLレベルからHレベルに変化した時点から第1の期間(ここでは、クロックCKの6クロックサイクルとする。)が経過した後に第2の期間(ここでは、クロックCKの1クロックサイクルとする。)Hレベルのキャプチャ信号CAPTを出力し、それ以外のときはLレベルのキャプチャ信号CAPTを出力する。また、キャプチャ信号発生回路403は、ループ信号LPがLレベルからHレベルに変化した時点から第3の期間(ここでは、クロックCKの13クロックサイクルとする。)が経過してからループ信号LPがLレベルに変化するまでの期間Hレベルのホールド信号HDを出力し、それ以外のときはLレベルのホールド信号HDを出力する。
【0076】
スキャンフリップフロップff61−ff66は、順序回路100に含まれていた通常のフリップフロップをスキャン動作が可能となるように置き換えたものである。スキャンフリップフロップff61−ff66は、シフトレジスタのように直列に接続され、クロック入力端子13からのクロックCKに同期して動作する。このように接続されたスキャンフリップフロップff61−ff66をスキャンチェーン120と呼ぶ。スキャンフリップフロップff61−ff66は、シフトモード(キャプチャ信号CAPTがLレベルのとき)においてキャプチャ信号およびホールド信号発生回路602からのホールド信号HDがLレベルのときはシフト動作を行い、シフトモードにおいてホールド信号HDがHレベルのときはシフト動作を行わずに値を保持し続ける。このようにスキャンフリップフロップff61−ff66が値を保持し続ける状態を以下「ホールドモード」という。
【0077】
以上のように構成されたLSI6のうちのスキャンチェーン120、セレクタ201およびテスト制御回路600によってスキャンテスト回路が構成される。
【0078】
<スキャンフリップフロップff61−ff66の構成および動作>
図7は、図6に示したスキャンフリップフロップff61−ff66の内部構成を示すブロック図である。図7を参照して、スキャンフリップフロップff61−ff66は、セレクタ701,702と、マスタラッチ703と、スレーブラッチ704と、インバータ705とを含む。セレクタ701は、Lレベルのホールド信号HDに応答して前段のスキャンフリップフロップからのデータSDをセレクタ702に出力し、Hレベルのホールド信号HDに応答してスレーブラッチ704の出力Qをセレクタ702に出力する。セレクタ702は、Lレベルのキャプチャ信号CAPTに応答してセレクタ701からのデータをマスタラッチ703に出力し、Hレベルのキャプチャ信号CAPTに応答して組み合わせ回路110(図6)からのデータDをマスタラッチ703に出力する。マスタラッチ703は、クロックCKに応答してセレクタ702からのデータをラッチし当該データをスレーブラッチ704に出力する。インバータ705はクロックCKを反転する。スレーブラッチ704は、インバータ705からのクロックに応答してマスタラッチ703からのデータをラッチし当該データを出力Qとして出力する。
【0079】
以上のように構成されたスキャンフリップフロップff61−ff66では、キャプチャ信号CAPTがLレベルの場合においてホールド信号HDがLレベルのときは、前段のスキャンフリップフロップからのデータSDがマスタラッチ703に与えられる。したがって、スキャンフリップフロップff61−ff66はシフトレジスタとして働く。一方、キャプチャ信号CAPTがLレベルの場合においてホールド信号HDがHレベルのときは、スレーブラッチ704の出力Qがマスタラッチ703に与えられる。したがって、スキャンフリップフロップff61−ff66は1サイクル前の値を保ち続ける。
【0080】
<スキャンテストの手順>
図6に示したスキャンテスト回路によるスキャンテストの手順について図8を参照しつつ説明する。
【0081】
(1)時刻t0から時刻t1までの期間
LSI6の実際の動作速度よりも低い周波数のクロックCKaがクロック入力端子13に与えられる。また、Lレベルのループ信号LPがループ信号入力端子15に与えられる。Lレベルのループ信号LPに応答して、クロック切り替え器601はクロック入力端子13からのクロック信号CKaをクロックCKとして出力する。キャプチャ信号およびホールド信号発生回路602は、Lレベルのキャプチャ信号CAPTを出力する。テストデータSIN(ここでは、D1−D6)がシリアルにスキャン入力端子11に与えられる。セレクタ201は、スキャン入力端子11からのテストデータD1−D6をスキャンチェーン120の入力に与える。スキャンチェーン120は、セレクタ201からのテストデータD1−D6をクロックCKに同期してシフトする。これにより、スキャンフリップフロップff66−ff61には、それぞれテストデータD1−D6がセットされる。
【0082】
(2)時刻t1から時刻t2までの期間
外部からクロック入力端子13へのクロックCKaの供給が停止される。これは、クロック切り替え時のLSI6の誤動作を防ぐためである。なお、これ以降時刻t6までの期間、外部からクロック入力端子13へのクロックCKaの供給が停止される。時刻t1から時刻t2までの期間内に、ループ信号入力端子15に与えられるループ信号LPがLレベルからHレベルに切り替わる。これに応答してセレクタ201は、スキャンチェーン120の出力をスキャンチェーン120の入力に与える。これにより、(スキャンチェーン120の出力)−(セレクタ201)−(スキャンチェーン120の入力)間でループが形成される。
【0083】
(3)時刻t2から時刻t3までの期間
Hレベルのループ信号LPに応答してクロック切り替え器601は、内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力する。キャプチャ信号およびホールド信号発生回路602からのキャプチャ信号CAPTはLレベルである。スキャンチェーン120に格納されたテストデータD1−D6は、LSI6の実際の動作速度に等しいクロックCKに同期して上述のループ上を巡回する。ここでは時刻t2から時刻t3までの期間を6クロックサイクルとしている。したがって、時刻t3においてスキャンフリップフロップff66−ff61には再びテストデータD1−D6が設定される。
【0084】
(4)時刻t3から時刻t4までの期間
引き続きクロック切り替え器601は、内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力する。ループ信号LPがLレベルからHレベルに変化した時点から第1の期間(6クロックサイクル)が経過したため、キャプチャ信号およびホールド信号発生回路602は、第2の期間(ここでは、時刻t3から時刻t4までの1クロックサイクル)Hレベルのキャプチャ信号CAPTを出力する。Hレベルのキャプチャ信号CAPTに応答してスキャンチェーン120はキャプチャモードとなる。キャプチャモードとなったスキャンチェーン120では、テストデータD1−D6に対する組み合わせ回路110の出力R1−R6(テスト結果)がスキャンフリップフロップff66−ff61に取り込まれる。
【0085】
(5)時刻t4から時刻t5までの期間
引き続きクロック切り替え器601は、内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力する。キャプチャ信号およびホールド信号発生回路602は、Lレベルのキャプチャ信号CAPTを出力する。ループ信号LPはHレベルのままである。したがって、時刻t3から時刻t4までの期間にスキャンフリップフロップff66−ff61に取り込まれたテスト結果R1−R6は、LSI6の実際の動作速度に等しい周波数のクロックCKに同期して上述のループ上を巡回する。
【0086】
ループ信号LPがLレベルからHレベルに変化してから第3の期間(クロックCKの13クロックサイクル)が経過すると、キャプチャ信号発生回路403は、ホールド信号HDをLレベルからHレベルへ切り替える。時刻t4からこの時点までの期間は6クロックサイクルとなるため、スキャンフリップフロップff66−ff61には再びテスト結果R1−R6が設定されている。これ以降、ホールド信号HDがHレベルである間スキャンフリップフロップff66−ff61はシフト動作を行わずにテスト結果R1−R6を保持し続ける。このようにスキャンフリップフロップff66−ff61がシフト動作を行わずにテスト結果R1−R6を保持し続ける状態を「ホールドモード」という。
【0087】
ここでは、第3の期間をクロックCKの13クロックサイクルとしたため、ホールド信号HDがHレベルになった時点でスキャンフリップフロップff66−ff61にはテスト結果R1−R6が設定される。第3の期間を変えることによって、ホールド信号HDがHレベルになった時点でスキャンフリップフロップff61−ff66に設定されるテスト結果が変わる。例えば、第3の期間をクロックCKの12クロックサイクルとすると、ホールド信号HDがHレベルになった時点でスキャンフリップフロップff66−ff61にはテスト結果R6,R1−R5が設定される。したがって、第3の期間を適切に設定することによって、ホールド信号HDがHレベルになった時点のスキャンフリップフロップff61−ff66に所望のテスト結果を設定することができる。
【0088】
(6)時刻t5から時刻t6までの期間
この期間内に、ループ信号入力端子15に与えられるループ信号LPがHレベルからLレベルに切り替わる。これに応答してキャプチャ信号およびホールド信号発生回路602はホールド信号HDをHレベルからLレベルに切り替える。これにより、スキャンフリップフロップff61−ff66はホールドモードではなくなる。また、クロック切り替え器601は、クロック入力端子13からのクロックCKaをクロックCKとして出力する。ところがこの期間は外部からクロック入力端子13へのクロックCKaの供給が停止しているため、クロック切り替え器601からのクロックCKの出力も停止する。
【0089】
(7)時刻t6から時刻t7までの期間
外部からクロック入力端子13へふたたびクロックCKaが与えられる。クロック切り替え器601は、クロック入力端子13からのクロックCKaをクロックCKとして出力する。また、ループ信号LP、ホールド信号HDおよびキャプチャ信号CAPTはLレベルである。スキャンチェーン120は、スキャンフリップフロップff66−ff61に格納されているテスト結果R1−R6をクロックCKに同期してシフトする。これにより、スキャン出力端子14から外部へテスト結果SOUT(R1−R6)が、クロックCKに同期してシリアルに出力される。スキャン出力端子14から外部へシリアルに出力されるテスト結果SOUTは、ホールド信号HDがHレベルになった時点でスキャンフリップフロップff6−ff1に格納されているテスト結果の順となる。
【0090】
<効果>
この発明の第3の実施形態によるLSI6におけるスキャンテスト回路では、第1の実施形態において説明した効果に加えてさらに以下の効果が得られる。
【0091】
キャプチャ信号およびホールド信号発生回路602を設けたため、スキャンチェーン120のシフトモード/キャプチャモードの切り替えを外部から制御する必要がない。したがって、高速で動作するLSIであっても実際の動作速度でのテストを容易に行うことができる。
【0092】
また、第3の期間を適切な期間に設定することによって、スキャン出力端子14から外部へシリアルに出力されるテスト結果の順序を自動的に所望の順序にすることができる。
【0093】
また、キャプチャ信号およびホールド信号発生回路602と、スキャンフリップフロップff61−ff66とを設けたため、スキャン出力端子14から外部へシリアルに出力されるテスト結果の順序を時刻t4から時刻t5までの期間の長さ(クロックサイクル数)にかかわらず一定の順序にすることができる。
【0094】
(第4の実施形態)
<構成>
図9は、この発明の第4の実施形態による半導体集積回路装置(LSI)の構成を示すブロック図である。図9に示すLSI9は、図4に示したテスト制御回路400およびスキャンフリップフロップff1−ff6に代えて、テスト制御回路900およびスキャンフリップフロップff1−ff4を備える。その他の構成は図4に示したLSI4と同様である。
【0095】
テスト制御回路900は、内部クロック発生回路401と、クロック切り替え器901と、キャプチャ信号発生回路902と、クロック計数器910とを含む。クロック切り替え器901は、ループ信号入力端子15からのループ信号LPに応答して、クロック入力端子13からのクロックCKaまたは内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力する。またクロック切り替え器901は、出力するクロックCKに応じたクロックモード信号CMを出力する。具体的には、クロック切り替え器901は、ループ信号LPがHレベルのときは内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力し、ループ信号LPがLレベルのときはクロック入力端子13からのクロックCKaをクロックCKとして出力する。またクロック切り替え器901は、内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力するときはHレベルのクロックモード信号CMを出力し、クロック入力端子13からのクロックCKaをクロックCKとして出力するときはLレベルのクロックモード信号CMを出力する。キャプチャ信号発生回路902は、クロック切り替え器901からのクロックモード信号CMおよびクロックCKに基づいてキャプチャ信号CAPTを生成する。具体的には、キャプチャ信号発生回路902は、クロックモード信号CMがLレベルからHレベルに変化した時点から第1の期間(ここでは、クロックCKの4クロックサイクルとする。)が経過した後に第2の期間(ここでは、クロックCKの1クロックサイクルとする。)Hレベルのキャプチャ信号CAPTを出力し、それ以外のときはLレベルのキャプチャ信号CAPTを出力する。
【0096】
スキャンフリップフロップff1−ff4は、順序回路100に含まれていた通常のフリップフロップをスキャン動作が可能となるように置き換えたものである。スキャンフリップフロップff1−ff4は、シフトレジスタのように直列に接続され、クロック入力端子13からのクロックCKに同期して動作する。このように接続されたスキャンフリップフロップff1−ff4をスキャンチェーン120と呼ぶ。スキャンチェーン120は、Hレベルのキャプチャ信号CAPTに応答してキャプチャモードとなり、Lレベルのキャプチャ信号CAPTに応答してシフトモードとなる。
【0097】
クロック計数器910は、レジスタ911を含む。レジスタ911は、スキャンフリップフロップff11,ff12を含む。スキャンフリップフロップff11,ff12は、スキャン動作が可能なフリップフロップである。スキャンフリップフロップff11,ff12はシフトレジスタのように直列に接続されてスキャンチェーン912を構成する。スキャンチェーン912は、スキャンチェーン120の出力とスキャン出力端子14との間に接続される。スキャンチェーン912は、クロック切り替え器901からのクロックモード信号CMがLレベルのときにはシフトレジスタとして働き、クロック切り替え器901からのクロックモード信号CMがHレベルのときには2ビットのレジスタとして働く。スキャンフリップフロップff11,ff12は、キャプチャ信号発生回路902からのキャプチャ信号CAPTがHレベルのとき、保持している値をクロック切り替え器901からのクロックCKに同期してリセットする(0にする)。
【0098】
クロック計数器910は、クロック切り替え器901からのクロックモード信号CMがHレベルのとき、クロック切り替え器901からのクロックCKの立ち上がりに応答して、レジスタ911に格納されている値に1を加算しその結果をレジスタ911に格納する。このようにしてクロック計数器910はクロックCKの数をカウントする。
【0099】
以上のように構成されたLSI9のうちのスキャンチェーン120、セレクタ201およびテスト制御回路900によってスキャンテスト回路が構成される。
【0100】
<スキャンテストの手順>
図9に示したスキャンテスト回路によるスキャンテストの手順について図10を参照しつつ説明する。
【0101】
(1)時刻t0から時刻t1までの期間
LSI9の実際の動作速度よりも低い周波数のクロックCKaがクロック入力端子13に与えられる。また、Lレベルのループ信号LPがループ信号入力端子15に与えられる。Lレベルのループ信号LPに応答してクロック切り替え器901は、クロック入力端子13からのクロック信号CKaをクロックCKとして出力するとともにLレベルのクロックモード信号CMを出力する。キャプチャ信号発生回路902は、Lレベルのキャプチャ信号CAPTを出力する。レジスタ911の初期値(ここでは、0,0)およびテストデータSIN(ここでは、D1−D4)がシリアルにスキャン入力端子11に与えられる。セレクタ201は、スキャン入力端子11からの初期値0,0およびテストデータD1−D4をスキャンチェーン120の入力に与える。直列に接続されたスキャンチェーン120,912は、セレクタ201からの初期値0,0およびテストデータD1−D4をクロックCKに同期してシフトする。これにより、スキャンフリップフロップff12,ff11には初期値0,0が、スキャンフリップフロップff4−ff1にはテストデータD1−D4がセットされる。
【0102】
(2)時刻t1から時刻t2までの期間
外部からクロック入力端子13へのクロックCKaの供給が停止される。これは、クロック切り替え時のLSI9の誤動作を防ぐためである。なお、これ以降時刻t6までの期間、外部からクロック入力端子13へのクロックCKaの供給が停止される。時刻t1から時刻t2までの期間内に、ループ信号入力端子15に与えられるループ信号LPがLレベルからHレベルに切り替わる。これに応答してセレクタ201は、スキャンチェーン120の出力をスキャンチェーン120の入力に与える。これにより、(スキャンチェーン120の出力)−(セレクタ201)−(スキャンチェーン120の入力)間でループが形成される。LレベルからHレベルへのループ信号LPの切り替わりに応答して、クロック切り替え器901は、クロックモード信号CMをLレベルからHレベルに切り替える。
【0103】
(3)時刻t2から時刻t3までの期間
Hレベルのループ信号LPに応答してクロック切り替え器901は、内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力する。キャプチャ信号発生回路902からのキャプチャ信号CAPTはLレベルである。スキャンチェーン120に格納されたテストデータD1−D4は、LSI9の実際の動作速度に等しいクロックCKに同期して上述のループ上を巡回する。ここでは時刻t2から時刻t3までの期間を4クロックサイクルとしている。したがって、時刻t3においてスキャンフリップフロップff4−ff1には再びテストデータD1−D4が設定される。
【0104】
クロック計数器910は、クロック切り替え器901からのクロックCKの立ち上がりごとに、レジスタ911内のスキャンチェーン912に格納されている値に1を加算しその結果をスキャンチェーン912に格納する。時刻t2より前の時点でスキャンチェーン912には初期値として0(10進表示)が格納されている。したがって、スキャンチェーン912に格納される値CNTは、クロックCKの立ち上がりごとに1,2,3,0(すべて10進表示)となる。
【0105】
(4)時刻t3から時刻t4までの期間
引き続きクロック切り替え器901は、内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力する。クロックモード信号CMがLレベルからHレベルに変化した時点から第1の期間(4クロックサイクル)が経過したため、キャプチャ信号発生回路902は、第2の期間(ここでは、時刻t3から時刻t4までの1クロックサイクル)Hレベルのキャプチャ信号CAPTを出力する。Hレベルのキャプチャ信号CAPTに応答してスキャンチェーン120はキャプチャモードとなる。キャプチャモードとなったスキャンチェーン120では、テストデータD1−D4に対する組み合わせ回路110の出力R1−R4(テスト結果)がスキャンフリップフロップff4−ff1に取り込まれる。スキャンフリップフロップff11,ff12は、保持している値をクロックCKに同期してリセットする(0にする)。
【0106】
(5)時刻t4から時刻t5までの期間
引き続きクロック切り替え器901は、内部クロック発生回路401からのクロックCKbをクロックCKとして出力する。キャプチャ信号発生回路902は、Lレベルのキャプチャ信号CAPTを出力する。ループ信号LPおよびクロックモード信号CMはHレベルのままである。したがって、時刻t3から時刻t4までの期間にスキャンフリップフロップff4−ff1に取り込まれたテスト結果R1−R4は、LSI9の実際の動作速度に等しい周波数のクロックCKに同期して上述のループ上を巡回する。ここでは、時刻t4から時刻t5までの期間を5クロックサイクルとしている。したがって時刻t5においてスキャンフリップフロップff4−ff1にはテスト結果R2−R4,R1が格納される。
【0107】
時刻t4においてスキャンチェーン912には0(10進表示)が格納されている。したがって、スキャンチェーン912に格納される値CNTは、クロックCKの立ち上がりごとに1,2,3,0,1(すべて10進表示)となる。
【0108】
(6)時刻t5から時刻t6までの期間
この期間内に、ループ信号入力端子15に与えられるループ信号LPがHレベルからLレベルに切り替わる。これに応答してクロック切り替え器901は、クロックモード信号CMをHレベルからLレベルに切り替える。またクロック切り替え器901は、クロック入力端子13からのクロックCKaをクロックCKとして出力する。ところがこの期間は外部からクロック入力端子13へのクロックCKaの供給が停止しているため、クロック切り替え器901からのクロックCKの出力も停止する。
【0109】
(7)時刻t6から時刻t7までの期間
外部からクロック入力端子13へふたたびクロックCKaが与えられる。クロック切り替え器901は、クロック入力端子13からのクロックCKaをクロックCKとして出力する。また、ループ信号LP、クロックモード信号CMおよびキャプチャ信号CAPTはLレベルである。直列に接続されたスキャンチェーン912,120は、スキャンフリップフロップff12,ff11,ff4−ff1に格納されている計数値C12,C11およびテスト結果R2−R4,R1をクロックCKに同期してシフトする。これにより、スキャン出力端子14から外部へ計数値C12,C11およびテスト結果R2−R4,R1が、クロックCKに同期してシリアルに出力される。ここで出力される2ビットの計数値(C12,C11)を10進数で表わすと1である。この計数値(C12,C11)は、出力されるテスト結果R2−R4,R1の順序が1クロック分ずれていることを示している。したがって、出力されたテスト結果R2−R4,R1の順序をR1−R4に補正する。そして補正した順序のテスト結果R1−R4と期待値とを比較する。
【0110】
LSI9の実際の動作速度が高速な場合、所望の数のクロックサイクルが経過した時点でループ信号LPをHレベルからLレベルに外部から直接に切り替えるのは困難である。実際には、ループ信号LPをLレベルからHレベルに切り替えた後、LSI9の内部でキャプチャが行われるのに十分な時間が経過するのを待ってからループ信号LPをLレベルに切り替える。したがって、ここでは時刻t4から時刻t5までの期間はクロックCKの5クロックサイクルとなっているけれどもこの期間が3クロックサイクルや100クロックサイクルとなることもある。そしてスキャンアウトされるテスト結果の順序は、時刻t4から時刻t5までの期間のクロックサイクル数に応じてずれる。例えば時刻t4から時刻t5までの期間が3クロックサイクルの場合、スキャンアウトされる計数値(C12,C11)は3(10進表記)、テスト結果の順序はR4,R1−R3となる。この計数値(C12,C11)は、出力されるテスト結果R4,R1−R3の順序が3クロック分ずれていることを示している。したがって、出力されたテスト結果R4,R1−R3の順序をR1−R4に補正する。このように、計数値(C12,C11)を用いてテスト結果の順序のずれを補正する。
【0111】
<効果>
この発明の第4の実施形態によるLSI9におけるスキャンテスト回路では、第1の実施形態において説明した効果に加えてさらに以下の効果が得られる。
【0112】
すなわち、クロック計数器910を設けたため、スキャンアウトされるテスト結果の順序のずれを補正することができる。
【0113】
<なお書き>
ここでは4段のスキャンフリップフロップff1−ff4によってスキャンチェーン120を構成したけれどもスキャンチェーン120を構成するスキャンフリップフロップの段数は4段に限られない。さらにスキャンチェーン120を構成するスキャンフリップフロップの段数に応じて、スキャンチェーン912を構成するスキャンフリップフロップの段数も適宜変えることが望ましい。
【0114】
また、ここではキャプチャ信号CAPTを用いてスキャンフリップフロップff11,ff12をリセットしたけれどもスキャンフリップフロップff11,ff12をリセットするための信号はこれに限られない。何クロック目に発生したかを外部から特定できる信号であればよい。このような信号であればそのクロック数を用いて計数値を補正できるためである。
【0115】
また、内部クロック発生回路401からのクロックCKbにクロックCKが切り替わってからキャプチャまでのクロックサイクル数はあらかじめ決まっている。したがって、スキャンフリップフロップff11,ff12をリセットしなくとも、スキャンインの際にスキャンフリップフロップff11,ff12に初期値を設定しておけば計数値を補正することができる。
【0116】
また、スキャンインの際にスキャンフリップフロップff11,ff12を0で初期化し、キャプチャ信号CAPTがHレベルになるまではスキャンフリップフロップff11,ff12をシフト動作させて初期値0を保持させる。キャプチャ信号CAPTがHレベルになった以降は、クロックCKの数を保持するレジスタとしてスキャンフリップフロップff11,ff12を機能させる。そしてスキャンアウトのときはスキャンフリップフロップff11,ff12をシフト動作させてクロックCKの数を読み出すというようにしてもよい。
【0117】
【発明の効果】
この発明の1つの局面に従ったスキャンテスト回路では、第1のクロックに同期して第1のスキャンチェーンにテストデータをセットし、第1のクロックの周波数よりも高い周波数を有する第2のクロックに同期して第1のスキャンチェーンにテスト結果を取り込むことができる。したがって、テスト対象となる半導体集積回路(LSI)の動作速度が高速であっても、実際の動作速度で内部回路が正しく動くかどうかを調べるタイミングテスト(例えば、遅延故障検査など)を行うことができる。
【0118】
また、(第1のスキャンチェーンの出力)−(セレクタ)−(第1のスキャンチェーンの入力)間でループを形成し、第1のスキャンチェーンにセットされたテストデータをこのループ上で巡回させることができる。これにより、第2のクロックが安定した状態で高精度なタイミングテストを行うことができる。
【0119】
また、高価なテスタを必要としないため、テストコストの上昇を抑えることができる。
【0120】
また、キャプチャ信号発生手段を設けたため、第1のスキャンチェーンのシフトモード/キャプチャモードの切り替えを外部から直接に制御する必要がない。したがって、高速で動作するLSIであっても実際の動作速度でのテストを容易に行うことができる。
【0121】
また、クロック切り替え手段を設けたため、第1のスキャンチェーンに供給するクロックの切り替えを外部から直接に制御する必要がない。したがって、高速で動作するLSIであっても実際の動作速度でのテストを容易に行うことができる。
【0122】
また、ホールド信号発生手段を設け、第1のスキャンチェーンは活性のホールド信号を受けている間はシフト動作を行わずにデータを保持し続けるため、第1のスキャンチェーンがキャプチャモードからシフトモードに変わってから活性のホールド信号を第1のスキャンチェーンに与えるまでの期間を適切な期間に設定することによって、外部へ出力されるテスト結果の順序を所望の順序にすることができる。
【0123】
また、クロック計数手段を設けたため、外部へ出力されるテスト結果の順序のずれを補正することができる。
【0124】
この発明のもう1つの局面に従ったスキャンテスト方法では、第1のクロックに同期してテストデータをスキャンチェーンにスキャンインし、第1のクロックの周波数よりも高い周波数を有する第2のクロックに同期して第1のスキャンチェーンにテスト結果を取り込む。したがって、テスト対象となる半導体集積回路(LSI)の動作速度が高速であっても、実際の動作速度で内部回路が正しく動くかどうかを調べるタイミングテスト(例えば、遅延故障検査など)を行うことができる。
【0125】
また、スキャンチェーンからの出力をスキャンチェーンの入力に与えることによってループを形成し、第2のクロックに同期してテストデータを当該ループ上で所定期間シフトする。これにより、第2のクロックが安定した状態で高精度なタイミングテストを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態によるLSIの構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示したスキャンテスト回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図3】図1に示したスキャンチェーンを分割して2つのループを形成する場合の例を示す図である。
【図4】この発明の第2の実施形態によるLSIの構成を示すブロック図である。
【図5】図4に示したスキャンテスト回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図6】この発明の第3の実施形態によるLSIの構成を示すブロック図である。
【図7】図6に示したスキャンフリップフロップの内部構成を示すブロック図である。
【図8】図6に示したスキャンテスト回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図9】この発明の第4の実施形態によるLSIの構成を示すブロック図である。
【図10】図9に示したスキャンテスト回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
120,912 スキャンチェーン
201 セレクタ
402,601,901 クロック切り替え器
403,902 キャプチャ信号発生回路
602 キャプチャ信号およびホールド信号発生回路
910 クロック係数器
ff1−ff6,ff61−ff66,ff11,ff12 スキャンフリップフロップ
CK,CKa,CKb クロック
CAPT キャプチャ信号
HD ホールド信号
Claims (15)
- 複数のフリップフロップからなる第1のスキャンチェーンと、
前記スキャンチェーンの外部から生成されるテストデータまたは前記第1のスキャンチェーンの出力データを選択的に前記第1のスキャンチェーンの入力に与えるセレクタとを備え、
前記第1のスキャンチェーンは、シフトモードおよびキャプチャモードを有し、シフトモードのときは、前記セレクタによって入力に与えられた前記テストデータを第1のクロックに同期してシフトした後に、前記セレクタによって入力に与えられた前記第1のスキャンチェーンの前記出力データを前記第1のクロックの周波数よりも高い周波数を有する第2のクロックに同期してシフトし、前記第2のクロックに同期して行われるシフトに続いて実行されるキャプチャモードのときは、テスト対象の組み合わせ回路からの出力を前記第2のクロックに同期して前記複数のフリップフロップに取り込むことを特徴とするスキャンテスト回路。 - 請求項1に記載のスキャンテスト回路において、前記セレクタによって前記第1のスキャンチェーンの入力に与えられるデータが前記テストデータから前記第1のスキャンチェーンの出力データに切り替わってから第1の期間が経過した後に活性のキャプチャ信号を第2の期間出力するキャプチャ信号発生手段をさらに備え、前記第1のスキャンチェーンは、前記キャプチャ信号発生手段からの活性のキャプチャ信号に応答してキャプチャモードとなり、不活性のキャプチャ信号に応答してシフトモードとなることを特徴とするスキャンテスト回路。
- 請求項1に記載のスキャンテスト回路において、前記第1のクロックまたは前記第2のクロックを選択的に前記第1のスキャンチェーンに供給するクロック切り替え手段をさらに備えることを特徴とするスキャンテスト回路。
- 請求項3に記載のスキャンテスト回路において、前記クロック切り替え手段は、前記セレクタによって前記第1のスキャンチェーンの入力に与えられるデータが前記テストデータから前記第1のスキャンチェーンの出力データへ切り替わるのに応答して所定期間 前記第2のクロックを前記第1のスキャンチェーンに供給し、前記所定期間が経過すると前記第1のクロックを前記第1のスキャンチェーンに供給することを特徴とするスキャンテスト回路。
- 請求項1に記載のスキャンテスト回路において、前記第1のスキャンチェーンがキャプチャモードからシフトモードに変わって所定期間が経過した後から前記第1のスキャンチェーンによるスキャンアウトの直前までの期間 前記第1のスキャンチェーンに活性のホールド信号を与えるホールド信号発生手段をさらに備え、前記第1のスキャンチェーンは、前記ホールド信号発生手段からの活性のホールド信号を受けている間はシフト動作を行わずにデータを保持し続けることを特徴とするスキャンテスト回路。
- 請求項1に記載のスキャンテスト回路において、前記第1のスキャンチェーンがキャプチャモードからシフトモードに変わった後に前記第1のスキャンチェーンに与えられる前記第2のクロックの数をカウントするクロック計数手段をさらに備えることを特徴とするスキャンテスト回路。
- 請求項6に記載のスキャンテスト回路において、前記クロック計数手段は、前記第1のスキャンチェーンに直列に接続され、前記第1のスキャンチェーンに前記第2のクロックが与えられるときは、カウントされる前記第2のクロックの数を保持し、前記第1のスキャンチェーンに前記第1のクロックが与えられるときは、保持する値を前記第1のクロックに同期してシフトする第2のスキャンチェーンを含むことを特徴とするスキャンテスト回路。
- 第1のクロックに同期してテストデータを複数のフリップフロップからなるスキャンチェーンにスキャンインするステップ(a)と、
前記スキャンチェーンからの出力を前記スキャンチェーンの入力に与えることによってループを形成し、前記第1のクロックよりも高い周波数を有する第2のクロックに同期して前記テストデータを前記ループ上で所定期間シフトするステップ(b)と、
テスト対象の組み合わせ回路からの出力を前記第2のクロックに同期して前記複数のフリップフロップに取り込むステップ(c)と、
前記テスト結果をスキャンアウトするステップ(d)とを備え、
前記ステップ(b)は前記ステップ(a)に続いて実行され、前記ステップ(c)は前記ステップ(b)に続いて実行され、前記ステップ(d)は前記ステップ(c)に続いて実行されることを特徴とするスキャンテスト方法。 - スキャンチェーンを有する半導体集積回路であって、
前記スキャンチェーンは、前記スキャンチェーンの外部からデータが入力される第1のシフト動作と、前記スキャンチェーンの出力からデータが入力される第2のシフト動作が可能であり、
前記第1のシフト動作は、第1のクロックに同期して行われ、
前記第2のシフト動作は、前記第1シフト動作に続いて、前記第1のクロックの周波数よりも高い周波数を有する第2のクロックに同期して行われ、
前記第2のシフト動作に続いて、前記第2のクロックに同期してキャプチャ動作が行われる半導体集積回路。 - 第1のスキャンチェーンと第2のスキャンチェーンを有する半導体集積回路であって、
前記第1のスキャンチェーンは、前記スキャンチェーンの外部からデータが入力される第1のシフト動作と、前記第1のスキャンチェーンの出力からデータが入力される第2のシフト動作が可能であり、
前記第2のスキャンチェーンは、前記第1のスキャンチェーンの出力からデータが入力される前記第1のシフト動作と、前記第2のスキャンチェーンの出力からデータが入力される前記第2のシフト動作が可能であり、
前記第1のシフト動作は、第1のクロックに同期して行われ、
前記第2のシフト動作は、前記第1シフト動作に続いて前記第1のクロックの周波数よりも高い周波数を有する第2のクロックに同期して行われ、
前記第2のシフト動作に続いて、前記第2のクロックに同期してキャプチャ動作が行われる半導体集積回路。 - スキャンテスト設計された半導体集積回路であって、
スキャンチェーンの出力から入力へのフィードバックループを形成されない状態で、第1のクロックに同期して第1のシフト動作を行った後に、前記スキャンチェーンの出力から入力へのフィードバックループを形成した状態で、前記第1のクロックよりも周波数の高い第2のクロックに同期して、第2のシフト動作とキャプチャ動作を連続して行うことができる半導体集積回路。 - 請求項9乃至11のいずれか1項に記載の半導体集積回路であって、前記第2のシフト動作が、前記第2のクロックの2サイクル以上実行可能であることを特徴とする半導体集積回路。
- 前記第1のシフト動作と前記第2のシフト動作の切り替えを行うセレクタを有する請求項9乃至12のいずれか1項に記載の半導体集積回路。
- 前記第1のクロックと前記第2のクロックを選択的に前記スキャンチェーンに供給するクロック切り替え手段を有する請求項9乃至13のいずれか1項に記載の半導体集積回路。
- スキャンチェーンの出力から入力へのフィードバックループを形成されない状態で、第1のクロックに同期して第1のシフト動作を行った後に、
前記スキャンチェーンの出力から入力へのフィードバックループを形成した状態で、前記第1のクロックよりも周波数の高い第2のクロックに同期して、第2のシフト動作とキャプチャ動作を連続して行うことを特徴とする半導体集積回路のスキャンテスト方法。
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