DE10138556C1

DE10138556C1 - Verfahren zum Testen von Eingangs-/Ausgangstreibern einer Schaltung und entsprechende Testvorrichtung

Info

Publication number: DE10138556C1
Application number: DE10138556A
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Oberle; Sebastian Sattler
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-08-06
Filing date: 2001-08-06
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2021-08-07
Also published as: US6944810B2; US20030030461A1

Abstract

Zum Testen der Eingangs- und Ausgangstreiber (3, 4) einer Schaltung (1), insbesondere einer integrierten Halbleiterschaltung, wird vorgeschlagen, die den einzelnen Signalanschlüssen (2) der zu testenden Schaltung (1) zugeordneten Eingangs- bzw. Ausgangstreiber (3, 4) in Serie zu einem Ringoszillator bzw. zu einer offenen Kette zu verschalten, wobei die Schwingung des Ringoszillators bzw. die Verzögerungszeit ausgewertet wird. Durch Vorsehen entsprechender steuerbarer Schalter (7, 11) kann die Konfiguration des Ringoszillators bzw. der Kette variabel in Abhängigkeit von den jeweils zu testenden Eingangs- bzw. Ausgangstreibern (3, 4) abgewandelt werden. Auf diese Weise wird ein "At-Speed"- und "Leakage"-Test sämtlicher Eingangs- und Ausgangstreiber (2) ermöglicht, ohne dass diese alle mit einem schnellen Testgerät verbunden sein müssen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen von Eingangs-/Ausgangstreibern einer Schaltung, insbesondere einer integrierten Halbleiterschaltung, sowie eine entsprechend ausgestaltete Testvorrichtung.

Im allgemeinen Fall wird zum Testen einer integrierten Halbleiterschaltung mit n Signalanschlüssen ein Testautomat bzw. eine Testvorrichtung mit n Ein-/Ausgängen benötigt, über welche Testsignale an die Halbleiterschaltung angelegt und gemessen werden können. Dabei muss der Testautomat die Testsignale in der von dem jeweiligen Prüfling benötigten Geschwindigkeit anlegen und auswerten können (sogenannter "At-Speed-Test"). Der Testautomat ist umso billiger, je weniger Signalein-/-ausgänge erforderlich und je geringer die für den Test erforderlichen Frequenzen sind. Aus wirtschaftlichen Gründen werden daher Testverfahren angestrebt, die mit einfachen Testautomaten mit möglichst wenigen Signalein-/-ausgängen und niedrigen Frequenzen auskommen.

Anstelle des aufwändigen Funktionstests digitaler Schaltungen "at speed" über alle Signalanschlüsse der Schaltung werden zunehmend strukturelle Testverfahren eingesetzt, welche beispielsweise unter dem Namen "Scanpath" und "Boundary Scan" bekannt sind, bei denen nur wenige Signalanschlüsse der zu testenden Schaltung kontaktiert werden müssen. Bei dem "Scanpath"-Testverfahren besteht ein direkter Zugriff auf alle sequenziellen Teile der zu testenden Schaltung, während bei dem "Boundary Scan"-Testverfahren ein Zugriff auf alle internen Logikein- und -ausgänge der Schaltung besteht. Diese Verfahren können jedoch nicht feststellen, ob die übrigen nicht kontaktierten Signalanschlüsse der Schaltung fehlerfrei nach außen geführt sind und mit der erforderlichen Geschwin digkeit arbeiten, d. h. mithilfe dieser Testverfahren kann nicht die Funktion aller den einzelnen Signalanschlüssen zu geordneten Eingangs-/Ausgangstreiber getestet und festge stellt werden, ob deren Bondverbindungen fehlerfrei sind oder nicht. Es besteht somit die Gefahr, dass Fehler in den Ein gangs-/Ausgangsschaltungen der zu testenden Halbleiterschal tungen nicht entdeckt und fehlerhafte Schaltungen unter Um ständen an den Kunden ausgeliefert werden.

Aus der JP 09-257884 A ist beispielsweise ein Testverfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 1 und 2 bzw. eine Testvorrichtung mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 13 und 14 bekannt. Die zu testende Schaltung um fasst unidirektionale Eingangstreiber, welche über steuerbare Schalter in Form von Logikschaltungen zu einem Ringoszillator verschaltet werden können, um durch Auswertung der Schwingung des Ringoszillators die Eingangstreiber zu testen.

Aus "Dynamic digital integrated circuit testing using oscil lation-test method" Arabi K. et al., Electronics Letters, Ap ril 1998, Vol. 34 No. 8, Seiten 762-764 ist eine integrierte Schaltung bekannt, welche dynamisch mittels eines Oszillati onstests geprüft wird. Hierzu ist in der integrierten Schal tung eines Testschaltung vorgesehen, mit der durch einen Mul tiplexer einer der Ausgänge ausgewählt und über weitere Mul tiplexer wieder in die zu prüfende Schaltung rückgeführt wer den kann.

Die DE 100 24 476 A1, welche lediglich nachveröffentlichter Stand der Technik gemäß § 3(2) PatG darstellt, offenbart ein Testverfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprü che 1 und 2 sowie eine Testvorrichtung mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 13 und 14. In dieser Druckschrift wird eine Schaltung mit bidirektionalen Signalanschlüssen, welchen jeweils eine Kombination aus einem Eingangstreiber und einem Ausgangstreiber zugeordnet sind, vorgeschlagen, wo bei in einem Testbetrieb die Eingangs- und Ausgangstreiber über Multiplexer derart in Serie verschaltet werden können, dass jeweils der Ausgang eines Eingangs-/Ausgangstreibers mit dem Eingang eines nachfolgenden Eingangs-/Ausgangstreibers verbunden ist, um einen Ringoszillator zu bilden, so dass durch Auswertung der Schwingung des Ringoszillators die zu dem Ringoszillator verschalteten Eingangs-/Ausgangstreiber getestet werden können. Es ist jedoch ausschließlich ein Test des gesamten Ringoszillators, jedoch nicht einzelner Ein gangs-/Ausgangstreiber, möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Testverfahren sowie eine entsprechend ausgestaltete Test vorrichtung bereitzustellen, womit ein einfacher Test aller äußeren Signalanschlüsse sowie der diesen Signalanschlüssen zugeordneten Eingangs-/Ausgangstreibern einer Schaltung mög lich ist. Des Weiteren soll eine entsprechend ausgestaltete zu testende Schaltung bereitgestellt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 oder 2 bzw. eine Testvorrich tung mit den Merkmalen des Anspruches 13 oder 14 gelöst. Dar über hinaus wird eine zu testende Schaltung mit den Merkmalen des Anspruches 18 zur Verfügung gestellt, welche zur Durch führung des erfindungsgemäßen Testverfahrens ausgestaltet ist. Die Unteransprüche definieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, im Testbetrieb die Ein gangs- bzw. Ausgangstreiber der zu testenden Schaltung (ins besondere in Form einer integrierten Halbleiterschaltung) in einem Ring derart zu verschalten, dass jeweils der Ausgang eines Eingangs- bzw. Ausgangstreibers mit dem Eingang eines nachfolgenden Eingangs-/Ausgangstreibers verbunden ist. Ein derartiger Ring stellt einen Ringoszillator dar, wenn eine ungerade Anzahl von Invertern in dem Ring vorhanden ist. Wer den beispielsweise nur nicht invertierende Eingangs-/Aus gangstreiber verwendet, muss zum Test ein zusätzlicher Inver ter in den Ring eingefügt werden. Der somit gebildete Ringos zillator schwingt auf einer Frequenz, deren Periodendauer der doppelten Gesamtverzögerungszeit aller Elemente des Rings entspricht. Durch Auswerten der in diesem Ringoszillator auf tretenden Schwingung kann die Funktion, die Bondverbindung oder auch die Verzögerungszeit jedes Eingangs-/Ausgangstrei bers getestet bzw. gemessen werden. Eine derartige Schwingung des Ringoszillators tritt nämlich nicht auf, wenn der Ring infolge eines Defekts unterbrochen ist oder ein Eingangs- /Ausgangstreiber nicht die entsprechende Funktion aufweist. Darüber hinaus kann auf langsame Eingangs-/Ausgangstreiber geschlossen werden, wenn die Periode der Schwingung einen be stimmten Grenzwert überschreitet bzw. die Frequenz der Schwingung einen bestimmten Grenzwert unterschreitet. Durch externe Belastung der einzelnen Signalanschlüsse der Schal tung, beispielsweise in Form von Leitungskapazitäten, kann die Funktion der einzelnen Eingangs-/Ausgangstreiber unter Last geprüft werden. Bleibt die Frequenz der Schwingung des Ringoszillators auch bei Anschluss einer derartigen externen Last an dem entsprechenden Signalanschluss unverändert, weist dies auf einen intern nicht angeschlossenen Signalanschluss bzw. Pin hin.

Die Verschaltung der einzelnen Eingangs-/Ausgangstreiber zu dem Ringoszillator erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfin dung derart, dass bei bidirektionalen Signalanschlüssen der Schaltung, denen sowohl ein Ausgangstreiber als auch ein Ein gangstreiber zugeordnet ist, die einzelnen Eingangs-/Aus gangstreiber innerhalb der Schaltung miteinander verschaltet werden, während bei unidirektionalen Signalanschlüssen, denen entweder ein Eingangstreiber oder ein Ausgangstreiber zuge ordnet ist, die einzelnen Eingangs-/Ausgangstreiber außerhalb der Schaltung miteinander verschaltet werden.

Die Auswertung der Schwingung des Ringoszillators kann sowohl innerhalb der zu testenden Schaltung als auch extern in dem entsprechenden Testautomat bzw. in der entsprechenden Test vorrichtung erfolgen, wobei die Auswertung für sämtliche Sig nalanschlüsse an nur einem Signalanschluss durchgeführt wer den kann.

Die Eingangs-/Ausgangstreiber der zu testenden Schaltung kön nen im Testbetrieb zu einem langen oder mehreren kürzeren Ringen zusammengeschaltet sein. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die einzelnen Eingangs-/Ausgangstreiber je doch auch wahlweise - beispielsweise durch entsprechende Pro grammierung - in den Ring eingefügt werden. Diese Variante ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da bei einer insgesamt geraden Anzahl von Invertern innerhalb des Rings ein einzel ner Inverter überbrückt und in einem zweiten Durchlauf getes tet werden kann, wobei dann ein anderer Inverter überbrückt wird. Darüber hinaus können mithilfe dieser Variante ver schiedene jeweils kurze Ringe konfiguriert und die Auswertung intern oder extern an ein und derselben Stelle bzw. an ein und demselben Signalanschluss durchgeführt werden. Da bei diesem Ausführungsbeispiel jedes Treiberstufenpaar (bei bidi rektionalen Signalanschlüssen) auch getrennt ein- und ausge schaltet werden kann, ist zudem die Bestimmung der Gesamtver zögerungszeit jedes Treiberstufenpaars möglich.

Wird der auf zuvor beschriebene Art und Weise gebildete Ring nicht geschlossen, sondern lediglich eine Kette der Eingangs- /Ausgangstreiber bis zu einer Test- oder Auswertungseinrich tung gebildet, kann das Leckverhalten der einzelnen Signalan schlüsse nacheinander getestet werden, wobei an dem jeweils zu testenden Signalanschluss am Anfang der Kette ein vordefi nierter digitaler Signalwechsel hervorgerufen und anschlie ßend der entsprechende Treiber hochohmig ("Tristate") ge schaltet und am Ende der Kette die Zeit bis zum Auftreten bzw. Erkennen des entsprechenden digitalen Signalwechsels ge messen wird, wobei diese Zeit ein Maß für den Leckstrom an dem entsprechenden Signalanschluss ist. Auf diese Weise kön nen nacheinander sämtliche Signalanschlüsse der Schaltung auf Leckstrom getestet werden.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht einen "At-Speed"-Test sämtlicher Eingangs- und/oder Ausgangstreiber (10-Treiber) einer Schaltung, insbesondere einer integrierten Halbleiter schaltung, unter Einbeziehung der entsprechenden Bondverbin dungen. Dabei ist - wie bereits zuvor erläutert worden ist - eine Charakterisierung jedes Eingangs-/Ausgangstreiberpaares einzeln und zudem ein Test bei Belastung und ein Test des Leckverhaltens ("Leakage"-Verhaltens) möglich. Die Auswertung kann sowohl "on chip" als auch extern mit lediglich geringem Zusatzaufwand erfolgen. Ein Testautomat mit vielen schnellen Testkanälen für alle digitalen Signalanschlüsse der Schaltung ist nicht erforderlich, was besonders wichtig ist, da zum Testen interner Funktionen von Halbleiterschaltungen bereits weitgehend auf derartige komplexe Tester verzichtet werden kann. Die vorliegende Erfindung ergänzt die bekannten "Scan path"- und "Boundary Scan"-Testverfahren für den Test der in ternen Schaltungslogik um den Test der Padschaltungen mit Eingangs-/Ausgangstreibern, so dass nunmehr die gesamte Halb leiterschaltung einschließlich der äußeren Signalanschlüsse ausreichend getestet werden kann.

Die vorliegende Erfindung eignet sich bevorzugt für den Test der äußeren Signalanschlüsse von integrierten Halbleiter schaltungen. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich be schränkt, sondern kann überall dort eingesetzt werden, wo ein Test der Eingangs-/Ausgangstreiber einer Schaltung wünschens wert ist. Dabei sind mit dem Begriff "Eingangs-/Ausgangstrei ber" sowohl reine Eingangs- bzw. Ausgangstreiber als auch - bei bidirektionalen Signalanschlüssen - Eingangs-/Ausgangs treiberpaare gemeint.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert.

Fig. 1A und Fig. 1B zeigen eine integrierte Halbleiterschaltung in einem erfindungsgemäßen Testbetrieb bzw. in einem Normalbetrieb, und

Fig. 2A und Fig. 2B zeigen eine integrierte Halbleiterschaltung und eine Testvorrichtung zum Testen der integrierten Halbleiter-Schaltung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowie eine Variante davon zur Durchführung eines "Leakage"-Tests.

In Fig. 1A ist eine integrierte Halbleiterschaltung 1 mit mehreren Signalanschlüssen 2 dargestellt, welche zusätzlich zu den (nicht gezeigten) Anschlüssen für die Versorgungsspannung und für den Masseanschluss vorgesehen sind. Diese Signalanschlüsse 2 sind entweder mit Ausgangstreibern 3 oder Eingangstreibern 4 bzw. im Fall von bidirektionalen Anschlüssen gleichzeitig mit Ausgangstreibern 3 und Eingangstreibern 4 verbunden. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel handelt es sich bei sämtlichen Signalanschlüssen 2 um bidirektionale Anschlüsse, so dass für jeden Signalanschluss 2 sowohl ein Ausgangstreiber 3 als auch ein Eingangstreiber 4 vorgesehen ist. Hinsichtlich dieser Ausgangstreiber 3 und Eingangstreiber 4 ist mithilfe einer entsprechenden Testeinheit 8 jeweils die logische Funktion, die Geschwindigkeit bzw. Verzögerungszeit, möglichst auch unter Belastung, sowie die Bondverbindung zu den entsprechenden Signalanschlüssen 2 bzw. "Pins" sowie das Leckverhalten zu überprüfen.

Im Normalbetrieb sind die einzelnen Ausgangstreiber 3 bzw. Eingangstreiber 4 mithilfe von steuerbaren Umschaltern (Multiplexern) 7 wie in Fig. 1B gezeigt derart verschaltet, dass sie direkt mit der internen Logik 5 der jeweiligen integrierten Halbleiterschaltung 1 verbunden sind. Der Schaltzustand der Umschalter 7 wird von der Testeinheit 8 bzw. einer darin vorgesehenen Steuereinheit 10 gesteuert. Ausgangssignale der internen Logik 5 können somit über den entsprechenden Signalanschluss 2 mithilfe des entsprechenden Ausgangstreibers 3 abgegriffen werden. Umgekehrt können der internen Logik 5 über den entsprechenden Signalanschluss 2 mithilfe des jeweiligen Eingangstreibers 4 Eingangssignale zugeführt werden.

Im Testbetrieb werden die Umschalter 7 hingegen wie in Fig. 1A gezeigt verschaltet. Dabei sind durch Umschalten der Umschalter 7 die einzelnen Ausgangstreiber 3 bzw. Eingangstreiber 4 über internen Verbindungen 6 in Serie zu einem Ring verschaltet, wobei immer ein Ausgang eines Treibers 3 bzw. 4 mit einem Eingang eines nachfolgenden Treibers 3 bzw. 4 verbunden ist. Bei bidirektionalen Signalanschlüssen 2, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, kann diese Verbindung intern in der integrierten Halbleiterschaltung 1, d. h. auf dem jeweiligen Chip, erfolgen. Bei unidirektionalen Signalanschlüssen, denen jeweils entweder nur ein Ausgangstreiber 3 oder ein Eingangstreiber 4 zugeordnet ist, wird die dargestellte Verbindung vorzugsweise zwischen den einzelnen Treibern außerhalb des jeweiligen Chips, z. B. auf dem Testboard der zum Testen der integrierten Halbleiterschaltung 1 vorgesehenen Testeinheit 8, realisiert.

Ein derartiger Ring stellt einen Ringoszillator dar, wenn in dem Ring eine ungerade Anzahl von Invertern vorhanden ist. Bei dem in Fig. 1A gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der geschlossene Ring drei invertierende Ausgangstreiber 3 und drei nicht invertierende Eingangstreiber 4, so dass dieses Kriterium erfüllt ist. Ist hingegen dieses Kriterium einer ungeraden Anzahl von Invertern in dem Ring nicht erfüllt, beispielsweise wenn grundsätzlich nur nicht invertierende Eingangstreiber 4 bzw. Ausgangstreiber 3 verwendet werden, muss zum Testen der integrierten Halbleiterschaltung 1 ein (in Fig. 1A gestrichelt angedeuteter) zusätzlicher Inverter bzw. invertierender Treiber in die Ringverbindung 6 eingefügt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass in diesem Fall von der Testeinheit 8 gesteuert automatisch dieser zusätzliche invertierende Treiber in den Ring geschaltet wird. Ebenso kann die integrierte Halbleiterschaltung 1 bereits bei der Fertigung derart ausgestaltet sein, dass bei einer geraden Anzahl von den einzelnen Signalanschlüssen 2 zugeordneten invertierenden Ausgangstreibern 3 bzw. Eingangstreibern 4 dieser zusätzliche invertierende Treiber in einer der Verbindungen 6 des Rings vorgesehen ist.

Der auf diese Weise gebildete Ringoszillator schwingt auf einer Frequenz, deren Periodendauer der doppelten Gesamtverzögerungszeit sämtlicher Elemente des Rings entspricht. Durch Auswertung der Schwingung dieses Ringoszillators ist somit ein Test der äußeren Signalanschlüsse 2 der integrierten Halbleiterschaltung 1 bzw. der in dem Ring befindlichen Ausgangstreiber 3 und Eingangstreiber 4 einschließlich der Umschalter 7 möglich. Zu diesem Zweck ist an einem der Signalanschlüsse 2 die bereits zuvor erwähnte Testeinheit 8 mit einer Auswertungseinheit 9 angeschlossen. Die Auswertungseinheit 9 wertet die Schwingung des Ringoszillators aus. Tritt eine Schwingung des Ringoszillators nicht auf, erkennt die Auswertungseinheit 9, dass der Ring entweder infolge eines Defekts unterbrochen ist oder einer der Ausgangstreiber 3 bzw. Eingangstreiber 4 nicht die entsprechende ordnungsgemäße Funktion ausübt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Auswertung der Schwingung extern in der Auswertungseinheit 9 der Testeinheit 8. Selbstverständlich ist jedoch auch eine Auswertung der Schwingung innerhalb der integrierten Halbleiterschaltung 1 in Form eines Selbsttests möglich.

Wie bereits erwähnt worden ist, entspricht die Periode der Schwingung der doppelten Summe der Verzögerungszeiten sämtlicher Ausgangstreiber 3 und Eingangstreiber 4, welche in Form einer Serienschaltung in dem Ring vorhanden sind. Die Auswertungseinheit 9 der Testeinheit 8 kann somit durch Auswerten der Periode der Schwingung des Ringoszillators bzw. durch Auswerten der Schwingungsfrequenz, beispielsweise durch Vergleich mit einem bestimmten vorgegebenen Grenzwert, erkennen, ob in dem Ring besonders langsame Treiber 3, 4 mit einer ungewöhnlichen hohen Verzögerungszeit enthalten sind oder nicht. Ebenso kann die Funktion der einzelnen Ausgangstreiber 3 bzw. Eingangstreiber 4 unter Last geprüft werden. Zu diesem Zweck kann die Testeinheit 8 automatisch externe Last- bzw. Leitungskapazitäten an die einzelnen Signalanschlüsse 2 anschließen, wie dies in Fig. 1A gestrichelt angedeutet ist. Bei einer derartigen kapazitiven Belastung wird die Verzögerungszeit der jeweiligen Treiberstufe und damit die Periode des Ringoszillators um einen festgelegten Betrag verlängert. Darüber hinausgehende Verzögerungen der Schwingungsperiode weisen auf zu schwache Treiber 3, 4 hin. Bleibt die Schwingungsfrequenz bzw. Schwingungsperiode auch bei Anschluss einer derartigen externen Last an den jeweiligen Signalanschluss 2 der integrierten Halbleiterschaltung 1 unverändert, erkennt die Auswertungseinheit 9 der Testeinheit 8, dass der entsprechende Signalanschluss 2 bzw. Pin intern nicht korrekt angeschlossen ist.

In der einfachsten Ausführungsform sind sämtliche Ausgangstreiber 3 bzw. Eingangstreiber 4 der integrierten Halbleiterschaltung 1 im Testbetrieb wie in Fig. 1A gezeigt zu einem einzigen langen Ring zusammengeschaltet. Bei integrierten Halbleiterschaltungen 1 mit vielen Signalanschlüssen 2 kann es jedoch zweckmäßig sein, anstelle eines langen Ringes mehrere voneinander unabhängige kürzere Ringe zu bilden, wobei wiederum darauf geachtet werden muss, dass die Anzahl invertierender Treiber bzw. invertierender Stufen innerhalb jedes einzelnen Rings ungerade ist, so dass jeder einzelne Ring einen Ringoszillator bildet. Die für das Verschalten der Ausgangstreiber 3 bzw. Eingangstreiber 4 erforderliche Zusatzverdrahtung 6 mit den Umschaltern 7 kann innerhalb der integrierten Halbleiterschaltung 1 weitgehend automatisch generiert werden, indem z. B. diese zusätzlichen Schaltungskomponenten per Software automatisch in die entsprechende Netzliste der integrierten Halbleiterschaltung 1 eingefügt werden.

Eine einfache Möglichkeit zur Auswertung der Schwingung des jeweiligen Ringoszillators bzw. der entsprechenden Schwingungsperiode oder Schwingungsfrequenz ist die Verwendung eines Universalfrequenzzählers mit Zeitmesseinheit als Auswertungseinheit 9. Neben dieser Auswertungseinheit 9 umfasst die Testeinheit 8 auch die bereits erwähnte Steuereinheit 10, welche automatisch den zuvor beschriebenen Testablauf generiert und dafür sorgt, dass im Testbetrieb die einzelnen Umschalter 7 wie in Fig. 1A geschaltet werden, um die gewünschte Ringstruktur zu erhalten. Die Steuereinheit 10 erzeugt somit automatisch Steuer- bzw. Stellsignale für die einzelnen steuerbaren Umschalter 7. Darüber hinaus sorgt die Steuereinheit 10 auch für das automatische Hinzuschalten eines gegebenenfalls erforderlichen zusätzlichen Inverters bzw. für das automatische Zuschalten der zuvor beschriebenen Lastkapazitäten an die einzelnen Signalanschlüsse 2 etc. Die Steuersignale können beispielsweise ähnlich wie die Testsignale für einen "Boundary Scan"-Test übertragen bzw. angelegt werden.

In Fig. 2A ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei ähnlich zu Fig. 1A eine integrierte Halbleiterschaltung 1 mit mehreren Signalanschlüssen 2, denen jeweils ein Ausgangstreiber 3 und ein Eingangstreiber 4 zugeordnet ist, dargestellt ist. Ebenso ist wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel jedem Signalschluss 2 ein Umschalter 7 zugeordnet, mit dessen Hilfe zwischen einem Testbetrieb und einem Normalbetrieb umgeschaltet werden kann. Im Normalbetrieb sind die einzelnen Ausgangstreiber 3 bzw. Eingangstreiber 4 direkt mit der internen Logik 5 der integrierten Halbleiterschaltung 1 verbunden, während sich die Umschalter 7 im Testbetrieb in der in Fig. 2 gezeigten Stellung befinden, so dass die einzelnen Ausgangstreiber 3 bzw. Eingangstreiber 4 wie bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel in Serie miteinander verschaltet sind und einen Ring bilden.

Im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist jedoch bei dem in Fig. 2A gezeigten Ausführungsbeispiel eine variable Konfiguration dieses Rings möglich. Zu diesem Zweck sind zusätzliche Umschalter bzw. Multiplexer 11 vorgesehen, mit welchen die jeweils vorhergehende Eingangs- /Ausgangstreiberkombination bzw. der entsprechende Signalanschluss 2 überbrückt werden können. Zu diesem Zweck ist ein Eingang dieses Umschalters 11 mit dem Ausgang eines vorhergehenden Eingangstreibers 4 und ein anderer Eingang mit dem Eingang eines entsprechenden vorhergehenden Ausgangstreibers 3 bzw. dessen entsprechenden Umschalters 7 verbunden, während der Ausgang des jeweiligen Umschalters 11 wiederum mit einem Eingang eines nachfolgenden Umschalters 7 verbunden ist. Bei dem in Fig. 2A gezeigten Ausführungsbeispiel sind mit Ausnahme des rechten oberen Signalanschlusses 2 bzw. des entsprechenden Ausgangstreibers 3 und des entsprechenden Eingangstreibers 4 alle anderen Signalanschlüsse 2 mit den entsprechenden Ausgangstreibern 3 und den entsprechenden Eingangstreibern 4 zu einem Ringoszillator verschaltet, wobei wiederum die Anzahl der invertierenden Stufen in diesem Ringoszillator ungerade ist. Der rechte obere Signalanschluss 2 ist aufgrund der Schaltung des (im Uhrzeigersinn) nachfolgenden Umschalters 11 überbrückt. Die einzelnen Umschalter 11 können von der Steuereinheit 10 der Testeinheit 8 beispielsweise mit der dem jeweiligen Signalanschluss 2 zugeordneten "Boundary Scan"- Information geschaltet werden, wobei jedem Signalanschluss 2 ein "Boundary Scan"-Register zur Steuerung des entsprechenden Umschalters 11 zugeordnet sein kann, um die Konfiguration des Ringoszillators während des Testablaufs verändern zu können.

Bei dem in Fig. 2A gezeigten Ausführungsbeispiel mit variabler Konfiguration des Ringoszillators ist vorteilhaft, dass jedes Eingangs-/Ausgangstreiberpaar separat für den Ringoszillator aktiviert und deaktiviert bzw. ein- und ausgeschaltet werden kann, so dass die Gesamtverzögerungszeit des entsprechenden Eingangs-/Ausgangstreiberpaars separat bestimmt werden kann. Hierzu kann das zu analysierende Eingangs-/Ausgangstreiberpaar während des Testablaufs zusätzlich in den Ring geschaltet oder aber überbrückt werden. Durch Auswertung der sich daraufhin einstellenden Veränderung der Schwingungsperiode des Ringoszillators kann die Testeinheit 8 bzw. die entsprechende Auswertungseinheit 9 auf die Gesamtverzögerungszeit des zu analysierenden Eingangs-/Ausgangstreiberpaars schließen, da diese Veränderung der Schwingungsperiode der doppelten Gesamtverzögerungszeit des jeweiligen Eingangs- /Ausgangstreiberpaars und des entsprechenden Umschalters 7 entspricht. Die Information, ob das jeweilige Eingangs- /Ausgangstreiberpaar wirksam oder überbrückt ist, kann - wie bereits erwähnt worden ist - beispielweise in "Boundary Scan"-Registern hinterlegt sein.

Darüber hinaus ist das in Fig. 2A gezeigte Ausführungsbeispiel auch deshalb vorteilhaft, da bei einer insgesamt geraden Anzahl von invertierenden Stufen innerhalb des Rings eine invertierende Stufe bzw. ein invertierender Treiber gezielt überbrückt und in einem zweiten Durchlauf getestet werden kann, wobei dann eine andere invertierende Stufe überbrückt werden muss. Die Periodendauer der von der Testeinheit 8 ausgewerteten Schwingungsperiode des Ringoszillators wird umso länger, je mehr Treiberstufen und Umschalter 7, 11 zu dem Ring verschaltet sind. Die Erkennbarkeit von zusätzlichen Verzögerungen einzelner Treiber nimmt dadurch jedoch ab. Daher sollte der Ring nicht zu lange sein. Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel bietet diesbezüglich die Möglichkeit, nacheinander verschiedene, jeweils kurze Ringe zu konfigurieren und die Auswertung intern oder extern an ein und derselben Stelle, beispielsweise an dem rechten unteren Signalanschluss 2, durchzuführen.

Schließlich kann mit der in Fig. 2A gezeigten Anordnung auch das Leckverhalten der Signalanschlüsse 2 einschließlich der zugehörigen Eingangstreiber 4 und Ausgangstreiber 3 getestet werden.

Hierzu werden alle Eingangs- und Ausgangstreiber zu einer offenen Kette geschaltet, wobei das zu messende Treiberpaar 3, 4 jeweils den Beginn der Kette darstellt und die Auswertungseinheit 9 am Ende der Kette angeschlossen ist.

Ein entsprechendes Beispiel hierfür ist in Fig. 2B dargestellt, wobei das Treiberpaar 3, 4 links unten in Fig. 2B getestet wird. Der entsprechende Ausgangstreiber 3 ist mit der internen Schaltungslogik 5 über den ihm zugeordneten Umschalter 7 verbunden, wodurch gegenüber Fig. 2A der Ring geöffnet ist. Zudem sind in Fig. 2B "Enable"- oder Freigabeanschlüsse 12 der einzelnen Ausgangstreiber 3 dargestellt, um diese selektiv ein- und auszuschalten.

Der zu testende Ausgangstreiber 3 wird zunächst auf den logischen Pegel "0", dann auf den logischen Pegel "1" und schließlich über den Freigabeanschluss 12 hochohmig geschaltet, wobei die Steuerung hierzu vorzugsweise über die interne Schaltungslogik 5 erfolgt. An der Auswertungseinheit 9, welche am Ende der Kette liegt, wird nunmehr die Zeitspanne gemessen, bis der entsprechende digitale Signalwechsel nach dem Abschalten des Ausgangstreibers 3 erkannt werden kann. Bei einer geradzahligen Anzahl der invertierenden Stufen in der Kette liegt am Ende der Kette zunächst der logische Pegel "0", dann der logische Pegel "1" und nach Ablauf der zu messenden Entladezeit wieder der logische Pegel "0" an. Bei einer ungeraden Anzahl der invertierenden Stufen ist die Signalfolge am Ende der Kette invertiert. Nach Abschluss des "Leakage"-Tests zu dem jeweiligen Signalanschluss 2 wird der im Uhrzeigersinn nachfolgende Signalanschluss 2 getestet, wobei hierzu der zugehörige Umschalter 7 so eingestellt wird, dass die oben beschriebene Signalfolge ebenfalls von der internen Schaltungslogik an den nunmehr zu testenden Ausgangstreiber 3 geschaltet ist. Auf diese Weise können nacheinander alle Signalanschlüsse 2 der integrierten Halbleiterschaltung 1 separat auf ihr Leckverhalten getestet werden. Die gesamte Testzeit entspricht der Summe sämtlicher gemessener Entladezeiten. Zur Reduzierung der Testzeit kann die Kette auch in mehrere Teile unterteilt werden, wobei am Ende jeder Teilkette eine separate Auswertungs- oder Zeitmesseinheit 9 vorgesehen sein sollte. Bei p derartiger Teilketten und p separaten Auswertungseinheiten 9 reduziert sich somit die Testzeit um den Faktor p.

Abgesehen von einem reinen Fertigungstest mit einer minimalen äußeren Beschaltung der integrierten Halbleiterschaltung 1 können für Analysezwecke die Signale aller Eingangstreiber 4 bzw. Ausgangstreiber 3 auch von außen, beispielsweise mit einem Oszilloskop, beobachtet werden.

Insgesamt kann mithilfe der zuvor beschriebenen Erfindung mit wenigen Signalen innerhalb oder außerhalb der zu testenden integrierten Halbleiterschaltung 1 die korrekte Arbeitsweise sämtlicher Eingangstreiber 4 und sämtlicher Ausgangstreiber 3 einschließlich der Verbindungen zu den jeweiligen Signalanschlüssen 2 getestet werden. Durch wahlweises Hinzuschalten oder Abtrennen einzelner Eingangstreiber 4 bzw. Ausgangstreiber 3 während des Tests können deren Verzögerungszeiten einzeln ermittelt werden. Ein ausreichender Test der gesamten integrierten Halbleiterschaltung 1 zwischen den äußeren Signalanschlüssen 2 und der internen Schaltungslogik 5 ist somit gewährleistet. Die zusätzlich erforderten Schaltungsmaßnahmen (Umschalter 7 und 11 sowie Verdrahtung 6) kann bei dem Entwurf der entsprechenden integrierten Halbleiterschaltung 1 beispielsweise einfach per Software in die entsprechende Netzliste eingefügt werden, wobei dies eventuell automatisiert beim Einfügen der Schaltung für das "Boundary Scan"-Verfahren im selben Schritt erfolgen kann.

Claims

1. Verfahren zum Testen von Eingangs-/Ausgangstreibern einer Schaltung,
wobei die Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) entsprechenden Signalanschlüssen (2) der Schaltung (1) zugeordnet sind,
wobei zum Testen die Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) in Serie derart verschaltet werden, dass jeweils der Ausgang eines Eingangs-/Ausgangstreibers (3, 4) mit dem Eingang eines nachfolgenden Eingangs-/Ausgangstreibers (3, 4) verbunden ist, um einen Ringoszillator zu bilden, und
wobei zum Testen der zu dem Ringoszillator verschalteten Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) die Schwingung des Ringoszillators ausgewertet wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Testen einzelner Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) die entsprechenden Eingangs-/Ausgangstreiber in den Ringoszillator geschaltet oder von dem Ringoszillator abgetrennt werden und die sich daraufhin einstellende Veränderung der Schwingung des Ringoszillators ausgewertet wird.

2. Verfahren zum Testen von Eingangs-/Ausgangstreibern einer Schaltung,
wobei die Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) entsprechenden Signalanschlüssen (2) der Schaltung (1) zugeordnet sind,
wobei zum Testen die Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) in Serie derart verschaltet werden, dass jeweils der Ausgang eines Eingangs-/Ausgangstreibers (3, 4) mit dem Eingang eines nachfolgenden Eingangs-/Ausgangstreibers (3, 4) verbunden ist, um einen Ringoszillator zu bilden, und
wobei zum Testen der zu dem Ringoszillator verschalteten Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) die Schwingung des Ringoszillators ausgewertet wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei bidirektionalen Signalanschlüssen (2) der Schaltung (1), denen sowohl ein Ausgangstreiber (3) als auch ein Eingangstreiber (4) zugeordnet ist, die einzelnen Eingangs- /Ausgangstreiber (3, 4) innerhalb der Schaltung (1) miteinander verschaltet werden, während bei unidirektionalen Signalanschlüssen (2), denen entweder ein Eingangstreiber (4) oder ein Ausgangstreiber (3) zugeordnet ist, die einzelnen Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) außerhalb der Schaltung (1) miteinander verschaltet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Testen der Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) der Schaltung (1) die Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) zu mehreren Ringoszillatoren verschaltet werden, wobei die Schwingung der einzelnen Ringoszillatoren separat ausgewertet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) derart miteinander verschaltet werden, dass die Anzahl von invertierenden Eingangs-/Ausgangstreibern (3, 4) in dem Ringoszillator ungerade ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass nach Verschalten der den Signalanschlüssen (2) der Schaltung (1) zugeordneten Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) die Anzahl von invertierenden Eingangs-/Ausgangstreibern (3, 4) in dem Ringoszillator gerade ist, ein zusätzlicher invertierender Treiber in den Ringoszillator geschaltet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass nach Verschalten der Eingangs- /Ausgangstreiber (3, 4) zu dem Ringoszillator keine Schwingung des Ringoszillators erfasst werden kann, auf einen Defekt in der Verschaltung des Ringoszillators oder auf mindestens einen defekten Eingangs-/Ausgangstreiber in dem Ringoszillator geschlossen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Testen eines Signalanschlusses (2) der Schaltung (1) eine Last an den jeweiligen Signalanschluss (2) geschaltet wird, wobei bei Feststellen einer oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegenden Verlängerung der Schwingungsperiode des Ringoszillators nach Hinzuschalten der Last auf eine zu geringe Treiberleistung des dem jeweiligen Signalanschluss (2) zugeordneten Eingangs-/Ausgangstreibers (3, 4) geschlossen wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Auswertung der Schwingungsperiode des Ringoszillators auf die Verzögerungszeit der zu dem Ringoszillator verschalteten Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) geschlossen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Testen eines Signalanschlusses (2) der Schaltung (1) eine Last an den jeweiligen Signalanschluss (2) geschaltet wird, wobei bei Feststellen einer unveränderten Schwingungsperiode des Ringoszillators nach Hinzuschalten der Last auf eine fehlerhafte interne Verbindung des jeweiligen Signalanschlusses (2) geschlossen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelner Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) während des Tests zu dem Ringoszillator hinzugeschaltet oder von dem Ringoszillator getrennt wird, wobei aus einer sich daraufhin einstellenden Veränderung der Schwingungsperiode des Ringoszillators auf die Verzögerungszeit des hinzugeschalteten bzw. abgetrennten Eingangs- /Ausgangstreibers (3, 4) geschlossen wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Testen des Leckverhaltens der Signalanschlüsse (2) der Schaltung (1) die Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) in Serie zu einer offenen Kette verschaltet werden, wobei an den jeweils zu testenden Signalanschluss (2) ein vordefiniertes Signal gelegt und das am Ende der Kette auftretende Signal ausgewertet wird, um das Leckverhalten an dem jeweiligen Signalanschluss (2) zu testen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Testen des Leckverhaltens an einem Signalanschluss (2) der Schaltung (1) ein dem jeweiligen Signalanschluss zugeordneter und in der Kette enthaltener Ausgangstreiber (3) zunächst auf einen ersten Signalpegel, dann auf einen zweiten Signalpegel und anschließend hochohmig geschaltet wird, und dass die Zeitspanne gemessen wird, bis am Ende der Kette ein dem Wechsel in den hochohmigen Zustand des jeweiligen Ausgangstreibers (3) entsprechender Signalwechsel auftritt, wobei aus der somit gemessenen Zeitspanne auf das Leckverhalten des jeweiligen Signalanschlusses (2) geschlossen wird.

13. Testvorrichtung zum Testen von Eingangs-/Ausgangstreibern einer Schaltung,
wobei die Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) entsprechenden Signalanschlüssen (2) der Schaltung (1) zugeordnet sind,
mit steuerbaren Schaltmitteln (7) und Steuermitteln (10) zum Ansteuern der steuerbaren Schaltmittel (7) derart, dass zum Testen der Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) diese über die steuerbaren Schaltmittel (7) in Serie derart verschaltet werden, dass jeweils der Ausgang eines Eingangs- /Ausgangstreibers (3, 4) mit dem Eingang eines nachfolgenden Eingangs-/Ausgangstreibers (3, 4) verbunden ist, um einen Ringoszillator zu bilden, und
mit Auswertungsmitteln (9), welche zum Testen der zu dem Ringoszillator verschalteten Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) die Schwingung des Ringoszillators auswerten,
dadurch gekennzeichnet,
dass weitere steuerbare Schaltmittel (11) vorgesehen sind, um zum Testen einzelner Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) die entsprechenden Eingangs-/Ausgangstreiber wahlweise zu dem Ringoszillator hinzuzuschalten oder von dem Ringoszillator abzutrennen,
wobei die Auswertungsmittel (9) derart ausgestaltet sind, dass sie zum Testen der entsprechenden Eingangs- /Ausgangstreiber (3, 4) die sich daraufhin einstellende Veränderung der Schwingung des Ringoszillators auswerten.

14. Testvorrichtung zum Testen von Eingangs-/Ausgangstreibern einer Schaltung,
wobei die Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) entsprechenden Signalanschlüssen (2) der Schaltung (1) zugeordnet sind,
mit Mitteln (6, 7) zum Verschalten der Eingangs- /Ausgangstreiber (3, 4) in Serie derart, dass jeweils der Ausgang eines Eingangs-/Ausgangstreibers (3, 4) mit dem Eingang eines nachfolgenden Eingangs-/Ausgangstreibers (3, 4) verbunden ist, um einen Ringoszillator zu bilden, wobei die Mittel (6, 7) zum Verschalten der Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) steuerbare Schaltmittel (7) umfassen,
mit Steuermitteln (10) zum Ansteuern der steuerbaren Schaltmittel (7) derart, dass zum Testen der Eingangs- /Ausgangstreiber (3, 4) diese über die steuerbaren Schaltmittel (7) in Serie zu dem Ringoszillator verschaltet werden, und
mit Auswertungsmitteln (9), welche zum Testen der zu dem Ringoszillator verschalteten Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) die Schwingung des Ringoszillators auswerten,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel (6, 7) zum Verschalten der Eingangs- /Ausgangstreiber (3, 4) derart ausgestaltet sind, dass bei bidirektionalen Signalanschlüssen (2) der Schaltung (1), denen sowohl ein Ausgangstreiber (3) als auch ein Eingangstreiber (4) zugeordnet ist, die einzelnen Eingangs- /Ausgangstreiber (3, 4) innerhalb der Schaltung (1) miteinander verschaltet werden, während bei unidirektionalen Signalanschlüssen (2), denen entweder ein Eingangstreiber (4) oder ein Ausgangstreiber (3) zugeordnet ist, die einzelnen Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) außerhalb der Schaltung (1) miteinander verschaltet werden.

15. Testvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbaren Schaltmittel (7) zum Verschalten der Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) zu einer offenen Kettenschaltung zum Testen des Leckverhaltens an den entsprechenden Signalanschlüssen (2) ausgestaltet sind.

16. Testvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ausgangstreiber (3) einen Freigabeanschluss (12) zum selektiven Ein- und Ausschalten des Ausgangstreibers (3) aufweist.

17. Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 13-16, dadurch gekennzeichnet, dass die Testvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-12 ausgestaltet ist.

18. Zu testende Schaltung, welche zur Durchführung des Testverfahrens nach einem der Ansprüche 1-12 ausgestaltet ist,
mit mehreren zu testenden Eingangs-/Ausgangstreibern (3, 4), welche entsprechenden Signalanschlüssen (2) der Schaltung (1) zugeordnet sind,
mit steuerbaren Schaltmitteln (7), um zum Tasten der Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) diese derart in Serie zu verschalten, dass jeweils der Ausgang eines Eingangs- /Ausgangstreibers (3, 4) mit dem Eingang eines nachfolgenden Eingangs-/Ausgangstreibers (3, 4) verbunden ist, um einen Ringoszillator zu bilden,
dadurch gekennzeichnet,
dass weitere steuerbare Schaltmittel (11) vorgesehen sind, um zum Testen einzelner Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) die entsprechenden Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) wahlweise zu dem Ringoszillator hinzuzuschalten oder von dem Ringoszillator abzutrennen.

19. Schaltung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (1) eine integrierte Halbleiterschaltung ist.

20. Schaltung nach einem der Ansprüche 18-19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (1) steuerbare Schaltmittel (7) zum Verschalten der Eingangs-/Ausgangstreiber (3, 4) zu einer offenen Kettenschaltung zum Testen des Leckverhaltens an den entsprechenden Signalanschlüssen (2) umfasst.

21. Schaltung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ausgangstreiber (3) einen Freigabeanschluss (12) zum selektiven Ein- und Ausschalten des Ausgangstreibers (3) aufweist.