JP2000180510A - Semiconductor integrated circuit and method for designing the same - Google Patents

Semiconductor integrated circuit and method for designing the same

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JP2000180510A
JP2000180510A JP10359222A JP35922298A JP2000180510A JP 2000180510 A JP2000180510 A JP 2000180510A JP 10359222 A JP10359222 A JP 10359222A JP 35922298 A JP35922298 A JP 35922298A JP 2000180510 A JP2000180510 A JP 2000180510A
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JP
Japan
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scan
semiconductor integrated
signal
integrated circuit
wiring
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JP10359222A
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Japanese (ja)
Inventor
Sadami Takeoka
貞巳 竹岡
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce useless power consumption due to the signal change of wiring at the time of a normal operation in a semiconductor integrated circuit in which a scan chain is constituted. SOLUTION: Switching circuits 21 and 25 are provided in wiring 15 and 16 which are included in signal paths in a shift mode and which are not included in signal paths at the time of a normal operation among the output signal lines of scan flip flops 11 and 12 constituting a scan chain 10. When a scan enable signal SE is '1', NMOS gates 22 and 26 are turned into a conductive state, and the output signals of the scan flip flops 11 and 12 are propagated to each wiring 15a and 16a. On the other hand, when the scan enable signal SE is '0', the NMOS gates 22 and 26 are turned into a non-conductive state, and the potentials of the wiring 15a and 16a are turned into ground potentials by pull-down elements 23 and 27. Thus, while the scan enable signal SE is '0', any signal change can not be generated in the wiring 15a and 16a, and any power consumption due to charging and discharging can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、故障検査が効率よ
く行えるよう、スキャンテストを実施するためのスキャ
ンチェーンが構成された半導体集積回路に関する技術に
属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technology related to a semiconductor integrated circuit having a scan chain for performing a scan test so that a failure test can be performed efficiently.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7はスキャンチェーンが構成された従
来の半導体集積回路の一例を示す図である。図7の半導
体集積回路は組合せ回路2およびスキャンフリップフロ
ップ11,12を備えている。スキャンフリップフロッ
プ11,12は同一の構成からなり、スキャンイネーブ
ル入力端子SEに「0」が入力されたときは、クロック
入力端子CKに入力されたクロック信号に同期して通常
データ入力端子Dのデータを取り込む一方、スキャンイ
ネーブル入力端子SEに「1」が入力されたときは、ク
ロック入力端子CKに入力されたクロック信号に同期し
てスキャンデータ入力端子SIのデータを取り込む。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a diagram showing an example of a conventional semiconductor integrated circuit having a scan chain. The semiconductor integrated circuit of FIG. 7 includes a combinational circuit 2 and scan flip-flops 11 and 12. The scan flip-flops 11 and 12 have the same configuration. When "0" is input to the scan enable input terminal SE, the data of the normal data input terminal D is synchronized with the clock signal input to the clock input terminal CK. On the other hand, when "1" is input to the scan enable input terminal SE, the data at the scan data input terminal SI is input in synchronization with the clock signal input to the clock input terminal CK.

【0003】図7の半導体集積回路は次のように動作す
る。通常動作時は、スキャンフリップフロップ11,1
2は組合せ回路2からの信号を通常データ入力端子Dか
ら受け取り、データ出力端子Qから組合せ回路2に信号
を出力する。
[0003] The semiconductor integrated circuit of FIG. 7 operates as follows. During normal operation, scan flip-flops 11, 1
2 receives a signal from the combinational circuit 2 from the normal data input terminal D and outputs a signal to the combinational circuit 2 from the data output terminal Q.

【0004】一方、テスト時は、スキャンイネーブル信
号SEが「1」のとき(シフトモード)、スキャンフリ
ップフロップ11,12はスキャンチェーンとして動作
し、スキャンイン端子7からスキャンフリップフロップ
11,12に組合せ回路2のテストのための信号値を書
き込むことができる。またスキャンイネーブル信号SE
が「0」のとき(キャプチャモード)、スキャンフリッ
プフロップ11,12は組合せ回路2からのテスト結果
信号を受け取り、次いでスキャンイネーブル信号SEを
「1」(シフトモード)にすることによって、スキャン
フリップフロップ11,12に取り込まれた組合せ回路
2のテスト結果信号をスキャンアウト端子8から観測す
ることができる。
On the other hand, during the test, when the scan enable signal SE is “1” (shift mode), the scan flip-flops 11 and 12 operate as a scan chain, and are connected to the scan flip-flops 11 and 12 from the scan-in terminal 7. A signal value for testing the circuit 2 can be written. Also, the scan enable signal SE
Is "0" (capture mode), the scan flip-flops 11 and 12 receive the test result signal from the combinational circuit 2 and then set the scan enable signal SE to "1" (shift mode), thereby The test result signal of the combinational circuit 2 taken in 11 and 12 can be observed from the scan-out terminal 8.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】半導体集積回路の微細
化と共に、回路全体の消費電力に対して配線の信号変化
による消費電力が占める割合が、増加している。このた
め、半導体集積回路において、配線の信号変化による消
費電力を抑える技術が一層重要になりつつある。
With the miniaturization of semiconductor integrated circuits, the proportion of power consumption due to signal changes in wiring to the power consumption of the entire circuit has increased. For this reason, in a semiconductor integrated circuit, a technique for suppressing power consumption due to a change in wiring signal is becoming more important.

【0006】ところで、従来の半導体集積回路では、図
7に示すように、スキャンチェーンを構成するために、
スキャンフリップフロップの出力端子と次段のスキャン
フリップフロップのスキャンイン端子とを直接、接続し
ていた。
Incidentally, in a conventional semiconductor integrated circuit, as shown in FIG.
The output terminal of the scan flip-flop is directly connected to the scan-in terminal of the next-stage scan flip-flop.

【0007】しかしながら、図7の半導体集積回路で
は、通常動作時において、組合せ回路2に与えられるス
キャンフリップフロップ11,12の出力信号が、通常
動作時の信号経路に含まれない配線15,16において
も信号変化を引き起こしてしまう。これにより、配線1
5,16において信号変化による無駄な充放電が起こ
り、不必要な電力消費が生じる。
However, in the semiconductor integrated circuit of FIG. 7, during normal operation, the output signals of scan flip-flops 11 and 12 applied to combinational circuit 2 are transmitted through wirings 15 and 16 not included in the signal path during normal operation. Also cause a signal change. Thereby, the wiring 1
Unnecessary charge / discharge occurs due to a signal change at 5 and 16, resulting in unnecessary power consumption.

【0008】前記の問題に鑑み、本発明は、スキャンチ
ェーンが構成された半導体集積回路として、通常動作時
において、配線の信号変化による無駄な電力消費を抑え
ることを課題とする。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to suppress wasteful power consumption due to a change in wiring signals during a normal operation as a semiconductor integrated circuit having a scan chain.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項1の発明が講じた解決手段は、半導体集積
回路として、スキャンチェーンを構成する記憶素子と、
前記記憶素子の出力信号線のうち、シフトモードにおけ
る信号経路に含まれ、かつ、通常動作時における信号経
路に含まれない配線に設けられ、シフトモードであるか
否かを示す制御信号に応じて出力を切り替える切替回路
とを備えたものであり、前記切替回路は、前記制御信号
が、シフトモードを示すときは出力側配線と出力側配線
とを導通させて入力信号をそのまま出力する一方、シフ
トモードを示さないときは出力側配線における電力消費
が抑制されるよう入力信号にかかわらず固定値を出力す
るものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, a solution taken by the invention of claim 1 is a semiconductor integrated circuit, comprising: a storage element forming a scan chain;
Of the output signal lines of the storage element, the output signal line is provided on a wiring included in the signal path in the shift mode and not included in the signal path in the normal operation, and according to a control signal indicating whether or not the shift mode is set. A switching circuit for switching an output, wherein the switching circuit, when the control signal indicates a shift mode, conducts an output wiring and an output wiring to output an input signal as it is, When the mode is not indicated, a fixed value is output irrespective of the input signal so that power consumption in the output side wiring is suppressed.

【0010】請求項1の発明によると、スキャンチェー
ンを構成する出力信号線のうち、シフトモードにおける
信号経路に含まれ、かつ、通常動作時における信号経路
に含まれない配線に切替回路が設けられている。そし
て、制御信号がシフトモードを示さないときは、切替回
路から、その出力側配線における電力消費が抑制される
よう固定値が出力される。このため、シフトモード以外
のとき、例えば通常動作時において、切替回路の出力側
配線では信号変化が起こらず、電力消費が生じない。し
たがって、配線の信号変化による無駄な電力消費が抑え
られる。
According to the first aspect of the present invention, the switching circuit is provided on a line included in the signal path in the shift mode and not included in the signal path in the normal operation among the output signal lines constituting the scan chain. ing. When the control signal does not indicate the shift mode, the switching circuit outputs a fixed value so that power consumption on the output side wiring is suppressed. Therefore, in a mode other than the shift mode, for example, during normal operation, no signal change occurs on the output side wiring of the switching circuit, and no power consumption occurs. Therefore, useless power consumption due to a change in the signal of the wiring is suppressed.

【0011】請求項2の発明では、前記請求項1の半導
体集積回路における記憶素子および切替回路は、当該半
導体集積回路の設計の際に単一の回路部品として設計さ
れているものとする。
According to a second aspect of the present invention, the storage element and the switching circuit in the semiconductor integrated circuit of the first aspect are designed as a single circuit component when designing the semiconductor integrated circuit.

【0012】請求項3の発明では、前記請求項1の半導
体集積回路における切替回路は、前記記憶素子の近傍に
配置されているものとする。
According to a third aspect of the present invention, the switching circuit in the semiconductor integrated circuit of the first aspect is arranged near the storage element.

【0013】請求項4の発明では、前記請求項1の半導
体集積回路における切替回路は、入力側配線と出力側配
線との間の導通・非導通を前記制御信号に応じて切替制
御するスイッチゲートと、前記スイッチゲートが非導通
状態のとき、出力側配線の電位を所定の値に固定する電
位固定素子とを備えているものとする。
According to a fourth aspect of the present invention, the switching circuit in the semiconductor integrated circuit according to the first aspect of the present invention includes a switch gate for controlling switching between conduction and non-conduction between an input wiring and an output wiring in accordance with the control signal. And a potential fixing element for fixing the potential of the output side wiring to a predetermined value when the switch gate is non-conductive.

【0014】請求項5の発明では、前記請求項4の半導
体集積回路におけるスイッチゲートは、NMOSゲー
ト、PMOSゲートまたはCMOSゲートによって構成
されているものとする。
According to a fifth aspect of the present invention, the switch gate in the semiconductor integrated circuit of the fourth aspect is constituted by an NMOS gate, a PMOS gate or a CMOS gate.

【0015】請求項6の発明では、前記請求項4の半導
体集積回路における電位固定素子は、プルダウン素子、
プルアップ素子またはホールド回路によって構成されて
いるものとする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor integrated circuit of the fourth aspect, the potential fixing element is a pull-down element,
It is assumed that it is constituted by a pull-up element or a hold circuit.

【0016】請求項7の発明は、前記請求項1の半導体
集積回路の設計方法として、前記記憶素子および切替回
路を単一の回路部品として設計するものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method for designing a semiconductor integrated circuit according to the first aspect, the storage element and the switching circuit are designed as a single circuit component.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1は本発明
の第1の実施形態に係る半導体集積回路を示す回路図で
ある。図1において、半導体集積回路1は第1および第
2のスキャンフリップフロップ11,12並びにスキャ
ンイン端子7およびスキャンアウト端子8によって構成
されたスキャンチェーン10を備えている。スキャンチ
ェーン10を構成する記憶素子としての第1および第2
のスキャンフリップフロップ11,12は同一の構成か
らなり、Dは通常データ入力端子、SIはスキャンデー
タ入力端子、CKはクロック入力端子、SEはスキャン
イネーブル入力端子、Qはデータ出力端子である。クロ
ック入力端子CKにはクロック端子5に与えられたクロ
ック信号CLKが入力され、スキャンイネーブル入力端
子SEにはスキャンイネーブル端子6に与えられたスキ
ャンイネーブル信号SEが入力される。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a semiconductor integrated circuit 1 includes first and second scan flip-flops 11 and 12, and a scan chain 10 including a scan-in terminal 7 and a scan-out terminal 8. First and second storage elements constituting scan chain 10
Have the same configuration, D is a normal data input terminal, SI is a scan data input terminal, CK is a clock input terminal, SE is a scan enable input terminal, and Q is a data output terminal. The clock signal CLK applied to the clock terminal 5 is input to the clock input terminal CK, and the scan enable signal SE applied to the scan enable terminal 6 is input to the scan enable input terminal SE.

【0018】第1のスキャンフリップフロップ11の出
力信号線すなわちデータ出力端子Qに接続された配線の
うち、シフトモードにおける信号経路に含まれ、かつ、
通常動作時における信号経路に含まれない配線15に第
1の切替回路21が設けられている。第1の切替回路2
1は入力側配線と出力側配線との間の導通・非導通を制
御信号としてのスキャンイネーブル信号SEに応じて切
替制御するスイッチゲートとしてのNMOSゲート22
と、NMOSゲート22が非導通状態のとき、出力側配
線の電位を接地電位に固定する電位固定素子としてのプ
ルダウン素子23とによって構成されている。すなわ
ち、第1の切替回路21は、スキャンイネーブル信号S
Eが“H”のときは入力信号をそのまま出力する一方、
“L”のときは接地電位を固定値として出力する。
The output signal line of the first scan flip-flop 11, that is, the wiring connected to the data output terminal Q, is included in the signal path in the shift mode, and
The first switching circuit 21 is provided on the wiring 15 not included in the signal path during normal operation. First switching circuit 2
Reference numeral 1 denotes an NMOS gate 22 serving as a switch gate for controlling the conduction / non-conduction between the input side wiring and the output side wiring in accordance with a scan enable signal SE as a control signal.
And a pull-down element 23 as a potential fixing element for fixing the potential of the output side wiring to the ground potential when the NMOS gate 22 is non-conductive. That is, the first switching circuit 21 outputs the scan enable signal S
When E is “H”, the input signal is output as it is,
When "L", the ground potential is output as a fixed value.

【0019】同様に、NMOSゲート26およびプルダ
ウン素子27からなる第2の切替回路25が、第2のス
キャンフリップフロップ12の出力信号線のうち、シフ
トモードにおける信号経路に含まれ、かつ、通常動作時
における信号経路に含まれない配線16に設けられてい
る。第2の切替回路25も第1の切替回路21と同様
に、スキャンイネーブル信号SEが“H”のときは入力
信号をそのまま出力する一方、“L”のときは接地電位
を固定値として出力する。
Similarly, a second switching circuit 25 comprising an NMOS gate 26 and a pull-down element 27 is included in the signal path in the shift mode among the output signal lines of the second scan flip-flop 12, and operates normally. It is provided on the wiring 16 not included in the signal path at the time. Similarly to the first switching circuit 21, the second switching circuit 25 outputs the input signal as it is when the scan enable signal SE is "H", and outputs the ground potential as a fixed value when it is "L". .

【0020】すなわち、図1の半導体集積回路では、ス
キャンイネーブル信号SEが「1」のとき(シフトモー
ド)は配線15,16は導通状態になり、スキャンイネ
ーブル信号SEが「0」のとき(通常動作時およびキャ
プチャモード)は配線15,16は遮断される。
That is, in the semiconductor integrated circuit of FIG. 1, when the scan enable signal SE is "1" (shift mode), the wirings 15 and 16 are conductive, and when the scan enable signal SE is "0" (normally). During operation and in the capture mode), the wirings 15 and 16 are cut off.

【0021】図1の半導体集積回路は次のように動作す
る。テスト時において、スキャンイネーブル信号SEが
「1」のとき(シフトモード)、NMOSゲート22,
26は導通状態になり、スキャンイン端子7からスキャ
ンアウト端子8までのスキャンチェーン10の信号経路
は正常に動作する。このため、組合せ回路2をテストす
るために必要な信号値を第1および第2のスキャンフリ
ップフロップ11,12にスキャンチェーン10を介し
て書き込むことができる。
The semiconductor integrated circuit of FIG. 1 operates as follows. During the test, when the scan enable signal SE is “1” (shift mode), the NMOS gates 22 and
26 becomes conductive, and the signal path of the scan chain 10 from the scan-in terminal 7 to the scan-out terminal 8 operates normally. Therefore, a signal value necessary for testing the combinational circuit 2 can be written to the first and second scan flip-flops 11 and 12 via the scan chain 10.

【0022】また、スキャンイネーブル信号SEを
「0」のとき(キャプチャモード)、第1および第2の
スキャンフリップフロップ11,12は組合せ回路2か
らのテスト結果信号を受け取る。この場合、次いでスキ
ャンイネーブル信号SEを「1」(シフトモード)にす
ることによって、第1および第2のスキャンフリップフ
ロップ11,12に取り込まれた組合せ回路2のテスト
結果信号をスキャンアウト端子8から観測することがで
きる。
When the scan enable signal SE is “0” (capture mode), the first and second scan flip-flops 11 and 12 receive the test result signal from the combinational circuit 2. In this case, the scan enable signal SE is then set to “1” (shift mode), so that the test result signal of the combinational circuit 2 captured by the first and second scan flip-flops 11 and 12 is output from the scan-out terminal 8. Can be observed.

【0023】一方、通常動作時には、スキャンイネーブ
ル信号SEは「0」に固定される。第1および第2のス
キャンフリップフロップ11,12は組合せ回路2から
の信号を通常データ入力端子Dから受け取り、データ出
力端子Qから信号を出力して、それぞれ組合せ回路2に
与える。このとき、NOSゲート22,26は遮断状態
になり、第1および第2の切替回路21,22の出力は
プルダウン素子23,27によって接地電位になる。第
1および第2の切替回路21,22の出力は半導体集積
回路1の通常動作中は接地電位のまま変化しない。
On the other hand, during normal operation, the scan enable signal SE is fixed at "0". The first and second scan flip-flops 11 and 12 receive a signal from the combinational circuit 2 from the normal data input terminal D, output a signal from the data output terminal Q, and apply the signal to the combinational circuit 2 respectively. At this time, the NOS gates 22 and 26 are cut off, and the outputs of the first and second switching circuits 21 and 22 are set to the ground potential by the pull-down elements 23 and 27. The outputs of the first and second switching circuits 21 and 22 remain at the ground potential during the normal operation of the semiconductor integrated circuit 1.

【0024】このように図1の半導体集積回路による
と、シフトモード以外のときは、配線15のうち第1の
切替回路21の出力側の配線15aおよび配線16のう
ち第2の切替回路25の出力側の配線16aにおいて信
号は変化しない。このため、信号変化による充放電が生
じないので、配線15a,16aにおいて電力消費を抑
制することができる。
As described above, according to the semiconductor integrated circuit of FIG. 1, in the mode other than the shift mode, the wiring 15a on the output side of the first switching circuit 21 of the wiring 15 and the second switching circuit 25 of the wiring 16 The signal does not change on the output side wiring 16a. For this reason, since charge and discharge do not occur due to a signal change, power consumption in the wirings 15a and 16a can be suppressed.

【0025】一般に、LSI設計の微細化が進むにつれ
て、回路の全消費電力に占めるゲートの消費電力の割合
は減少し、逆に配線の消費電力の割合が増大する。特に
0.25μm以下のプロセスでは、1個のNMOSゲー
トの動作による消費電力は1本の配線の充放電による消
費電力と比べて非常に小さい。また、NMOSゲートが
非導通状態であるときに流れる電流はリーク電流のみで
あるため、これにより消費される電力は配線で消費され
る電力に比べると無視できる量である。
In general, as LSI design becomes finer, the ratio of gate power consumption to the total power consumption of a circuit decreases, and conversely, the ratio of wiring power consumption increases. In particular, in a process of 0.25 μm or less, the power consumption due to the operation of one NMOS gate is much smaller than the power consumption due to charging / discharging of one wiring. Further, since the current flowing when the NMOS gate is non-conductive is only the leakage current, the power consumed by this is negligible compared to the power consumed by the wiring.

【0026】したがって、NMOSゲート22,26を
設けることによって削減される配線15,16における
消費電力は、NMOSゲート22,26を設けたことに
よって増加する消費電力よりもはるかに大きい。したが
って、特に0.25μm以下のプロセスにおいて、本実
施形態による効果は大きい。
Therefore, the power consumption of the wirings 15 and 16 reduced by providing the NMOS gates 22 and 26 is much larger than the power consumption increased by providing the NMOS gates 22 and 26. Therefore, the effect of the present embodiment is particularly large in a process of 0.25 μm or less.

【0027】(第2の実施形態)本発明の第2の実施形
態は、半導体集積回路の設計の際に、第1の実施形態で
示した切替回路とスキャンフリップフロップとを単一の
回路部品として設計するものである。
(Second Embodiment) In a second embodiment of the present invention, when designing a semiconductor integrated circuit, the switching circuit and the scan flip-flop shown in the first embodiment are integrated into a single circuit component. It is designed as.

【0028】図2は本実施形態に係るスキャンフリップ
フロップを表すハードマクロ(以下「スキャンマクロ」
と略記する)を示す回路図である。図2に示す回路部品
としてのスキャンマクロは、一般的なスキャンフリップ
フロップ32と、NMOSゲート34およびプルダウン
素子35からなる切替回路33とが組み合わされて構成
されている。切替回路33はスキャンフリップフロップ
32の出力信号線のうち、このスキャンマクロのスキャ
ンアウト端子SOと接続された配線36に設けられてい
る。NMOSゲート34のゲートはスキャンマクロのス
キャンイネーブル端子SEと接続されている。
FIG. 2 shows a hard macro (hereinafter, “scan macro”) representing a scan flip-flop according to the present embodiment.
FIG. The scan macro as a circuit component shown in FIG. 2 is configured by combining a general scan flip-flop 32 and a switching circuit 33 including an NMOS gate 34 and a pull-down element 35. The switching circuit 33 is provided on a wiring 36 connected to the scan-out terminal SO of the scan macro among the output signal lines of the scan flip-flop 32. The gate of the NMOS gate 34 is connected to the scan enable terminal SE of the scan macro.

【0029】図2のスキャンマクロは次のように動作す
る。スキャンイネーブル入力端子SEの入力信号が
「0」のときは、通常データ入力端子Dから受け取った
データを、クロック入力端子CKに入力されたクロック
信号に同期してスキャンフリップフロップ31に取り込
み、取り込んだ信号をデータ出力端子Qから出力する。
このとき、NMOSゲート34は遮断状態になるため、
スキャンフリップフロップ32に取り込まれた信号はス
キャンアウト端子SOに出力されない。スキャンアウト
端子SOの信号はプルダウン素子35によって「0」に
なり、通常動作時はそのまま変化しない。
The scan macro of FIG. 2 operates as follows. When the input signal of the scan enable input terminal SE is “0”, the data received from the normal data input terminal D is taken into the scan flip-flop 31 in synchronization with the clock signal inputted to the clock input terminal CK, and taken in. The signal is output from the data output terminal Q.
At this time, since the NMOS gate 34 is cut off,
The signal captured by the scan flip-flop 32 is not output to the scan out terminal SO. The signal at the scan-out terminal SO is set to “0” by the pull-down element 35 and does not change during normal operation.

【0030】一方、スキャンイネーブル入力端子SEの
入力信号が「1」のときは、スキャンデータ入力端子S
Iから受け取ったデータを、クロック入力端子CKに入
力されたクロック信号に同期してスキャンフリップフロ
ップ32に取り込み、取り込んだ信号をデータ出力端子
Qから信号を出力する。このとき、NMOSゲート34
は導通状態になるため、スキャンフリップフロップ32
に取り込まれた信号は同時にスキャンアウト端子SOに
も出力される。
On the other hand, when the input signal of the scan enable input terminal SE is "1", the scan data input terminal S
The data received from I is taken into the scan flip-flop 32 in synchronization with the clock signal inputted to the clock input terminal CK, and the taken signal is outputted from the data output terminal Q. At this time, the NMOS gate 34
Becomes conductive, the scan flip-flop 32
Are also output to the scan-out terminal SO at the same time.

【0031】図3は本実施形態に係る半導体集積回路で
あって、図2に示すスキャンマクロを用いて構成したも
のを示す回路図である。図3において、半導体集積回路
1Aは第1および第2のスキャンマクロ31A,31B
並びにスキャンイン端子7およびスキャンアウト端子8
によって構成されたスキャンチェーン30を備えてい
る。第1および第2のスキャンマクロ31A,31Bは
それぞれ図2のように構成されている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a semiconductor integrated circuit according to the present embodiment, which is configured using the scan macro shown in FIG. In FIG. 3, a semiconductor integrated circuit 1A includes first and second scan macros 31A and 31B.
And a scan-in terminal 7 and a scan-out terminal 8
Is provided. The first and second scan macros 31A and 31B are each configured as shown in FIG.

【0032】図3の半導体集積回路1Aは次のように動
作する。テスト時において、スキャンイネーブル信号S
Eが「1」のとき(シフトモード)、第1および第2の
スキャンマクロ31A,31BのNMOSゲート34は
導通状態になり、スキャンイン端子7からスキャンアウ
ト端子8までのスキャンチェーン30の信号経路は正常
に動作する。このため、組合せ回路2をテストするため
に必要な信号値を第1および第2のスキャンマクロ31
A,31Bにスキャンチェーン30を介して書き込むこ
とができる。
The semiconductor integrated circuit 1A shown in FIG. 3 operates as follows. During the test, the scan enable signal S
When E is "1" (shift mode), the NMOS gates 34 of the first and second scan macros 31A and 31B become conductive, and the signal path of the scan chain 30 from the scan-in terminal 7 to the scan-out terminal 8 Works fine. For this reason, the signal values necessary for testing the combinational circuit 2 are stored in the first and second scan macros 31.
A and 31B can be written via the scan chain 30.

【0033】また、スキャンイネーブル信号SEが
「0」のとき(キャプチャモード)、第1および第2の
スキャンマクロ31A,31Bは組合せ回路2からのテ
スト結果信号を受け取る。この場合、次いでスキャンイ
ネーブル信号SEを「1」(シフトモード)にすること
によって、第1および第2のスキャンマクロ31A,3
1Bに取り込まれた組合せ回路2のテスト結果信号をス
キャンアウト端子8から観測することができる。
When the scan enable signal SE is "0" (capture mode), the first and second scan macros 31A and 31B receive the test result signal from the combinational circuit 2. In this case, the scan enable signal SE is then set to “1” (shift mode), so that the first and second scan macros 31A, 31A
The test result signal of the combinational circuit 2 taken into 1B can be observed from the scan-out terminal 8.

【0034】一方、通常動作時には、スキャンイネーブ
ル信号SEは「0」に固定される。第1および第2のス
キャンマクロ31A,31Bは組合せ回路2からの信号
を通常データ入力端子Dから受け取り、データ出力端子
Qから信号を出力してそれぞれ組合せ回路2に与える。
このとき、第1および第2のスキャンマクロ31A,3
1BのNMOSゲート34は遮断状態になり、第1およ
び第2のスキャンマクロ31A,31Bのスキャンアウ
ト端子SOの信号値はプルダウン素子34によって常に
「0」になる。このため、配線37,38の信号値も
「0」になり、半導体集積回路1Aの通常動作中はその
まま変化しない。したがって、配線37,38において
信号変化による充放電が生じないので電力消費を抑制す
ることができる。
On the other hand, during normal operation, the scan enable signal SE is fixed at "0". The first and second scan macros 31A and 31B receive a signal from the combinational circuit 2 from the normal data input terminal D, output a signal from the data output terminal Q, and apply the signal to the combinational circuit 2 respectively.
At this time, the first and second scan macros 31A, 31A
The 1B NMOS gate 34 is cut off, and the signal value of the scan-out terminal SO of the first and second scan macros 31A and 31B is always set to "0" by the pull-down element 34. Therefore, the signal values of the wirings 37 and 38 also become “0” and do not change during the normal operation of the semiconductor integrated circuit 1A. Therefore, charging and discharging due to signal changes do not occur in the wirings 37 and 38, so that power consumption can be suppressed.

【0035】本実施形態によると、スキャンフリップフ
ロップおよび切替回路を単一の回路部品として設計する
ことによって、第1の実施形態よりも、電力消費抑制の
効果をより顕著に得ることができる。
According to this embodiment, by designing the scan flip-flop and the switching circuit as a single circuit component, the effect of suppressing power consumption can be obtained more remarkably than in the first embodiment.

【0036】図4は図3の半導体集積回路1Aのレイア
ウトの例を模式的に示す図である。図4において、図3
と共通の構成要素には図3と同一の符号を付している。
本実施形態では、フリップフロップ32Aおよび切替回
路33Aは第1のスキャンマクロ31Aとして、フリッ
プフロップ32Bおよび切替回路33Bは第2のスキャ
ンマクロ31Bとして、それぞれ単一の回路部品として
設計される。この結果、図4に示すように、切替回路3
3Aはフリップフロップ32Aの近傍に配置され、切替
回路33Bはフリップフロップ32Bの近傍に配置され
る。これにより、スキャンフリップフロップ32Aの出
力信号線の分岐点J1から切替回路33Aまでの配線、
およびスキャンフリップフロップ32Bの出力信号線の
分岐点J2から切替回路33Bまでの配線の長さはきわ
めて短くなる。
FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of the layout of the semiconductor integrated circuit 1A of FIG. In FIG. 4, FIG.
The same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
In the present embodiment, the flip-flop 32A and the switching circuit 33A are designed as a first scan macro 31A, and the flip-flop 32B and the switching circuit 33B are designed as single circuit components as a second scan macro 31B. As a result, as shown in FIG.
3A is arranged near the flip-flop 32A, and the switching circuit 33B is arranged near the flip-flop 32B. Thereby, the wiring from the branch point J1 of the output signal line of the scan flip-flop 32A to the switching circuit 33A,
In addition, the length of the wiring from the branch point J2 of the output signal line of the scan flip-flop 32B to the switching circuit 33B becomes extremely short.

【0037】一方、図5は第1の実施形態に係る図1の
半導体集積回路1のレイアウトの例を模式的に示す図で
ある。図5において、図1と共通の構成要素には図1と
同一の符号を付している。この場合、第1の切替回路2
1は第1のスキャンフリップフロップ11の近傍には必
ずしも配置されず、また第2の切替回路25は第2のス
キャンフリップフロップ12の近傍には必ずしも配置さ
れない。このため、第1のスキャンフリップフロップ1
1の出力信号線の分岐点J1から第1の切替回路21ま
での配線、および第2のスキャンフリップフロップ12
の出力信号線の分岐点J2から第2の切替回路25まで
の配線の長さは、図4のレイアウトと比べて、かなり長
くなってしまう。
FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of the layout of the semiconductor integrated circuit 1 of FIG. 1 according to the first embodiment. 5, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. In this case, the first switching circuit 2
1 is not necessarily arranged near the first scan flip-flop 11, and the second switching circuit 25 is not necessarily arranged near the second scan flip-flop 12. Therefore, the first scan flip-flop 1
1 from the branch point J1 of the output signal line to the first switching circuit 21, and the second scan flip-flop 12
The length of the wiring from the branch point J2 of the output signal line to the second switching circuit 25 becomes considerably longer than the layout of FIG.

【0038】すなわち、第1の実施形態では、スキャン
フリップフロップの出力信号線の分岐点から切替回路ま
での配線において信号変化により多少無駄な消費電力が
生じるのに対して、本実施形態によると、切替回路がス
キャンフリップフロップの近傍に配置されるので、スキ
ャンフリップフロップの出力信号線の分岐点から切替回
路までの配線がきわめて短くなり、これにより、これら
の配線における通常動作時の電力消費をほとんどなくす
ことができる。
That is, in the first embodiment, while a little useless power consumption occurs due to a signal change in the wiring from the branch point of the output signal line of the scan flip-flop to the switching circuit, according to the present embodiment, Since the switching circuit is arranged in the vicinity of the scan flip-flop, the wiring from the branch point of the output signal line of the scan flip-flop to the switching circuit is extremely short, thereby reducing power consumption in these wirings during normal operation. Can be eliminated.

【0039】したがって、本実施形態によると、第1の
実施形態よりも電力消費抑制の効果をより顕著に得るこ
とができる。
Therefore, according to the present embodiment, the effect of suppressing power consumption can be obtained more remarkably than in the first embodiment.

【0040】なお各実施形態では、切替回路のスイッチ
ゲートとしてNMOSゲートを用いるものとしたが、こ
れの代わりに、PMOSゲート、CMOSゲート、3ス
テートバッファまたは3ステートインバータなど、制御
信号に応じて導通・非導通を切替制御できる他の素子を
用いてもかまわない。
In each of the embodiments, the NMOS gate is used as the switch gate of the switching circuit. However, instead of this, a PMOS gate, a CMOS gate, a three-state buffer, a three-state inverter, or the like is turned on in response to a control signal. -Other elements capable of switching control of non-conduction may be used.

【0041】また各実施形態では、切替回路の電位固定
素子としてプルダウン素子を用いるものとしたが、これ
の代わりに、プルアップ素子または信号値をホールドす
る機能を持ったホールド素子でを用いてもかまわない。
In each of the embodiments, the pull-down element is used as the potential fixing element of the switching circuit. However, instead of this, a pull-up element or a hold element having a function of holding a signal value may be used. I don't care.

【0042】図6は図2に示すスキャンマクロの変形例
を示す図である。同図中、(a)では、切替回路51A
がスイッチゲートとしてのPMOSゲート52および電
位固定素子としてのプルダウン素子53によって構成さ
れている。またPMOSゲート52のスキャンイネーブ
ル信号SEによる制御のためにインバータ54が設けら
れている。図6(b)では、切替回路51Bがスイッチ
ゲートとしてのCMOSゲート55およびプルダウン素
子53によって構成されている。
FIG. 6 is a diagram showing a modification of the scan macro shown in FIG. In the figure, in (a), the switching circuit 51A
Are constituted by a PMOS gate 52 as a switch gate and a pull-down element 53 as a potential fixing element. An inverter 54 is provided for controlling the PMOS gate 52 by the scan enable signal SE. In FIG. 6B, the switching circuit 51B includes a CMOS gate 55 as a switch gate and a pull-down element 53.

【0043】また図6(c)では、切替回路51Cがス
イッチゲートとしてのNMOSゲート56および電位固
定素子としてのホールド素子57によって構成されてい
る。ホールド素子57は駆動力が弱い2個のインバータ
によって構成されいる。ホールド素子57は、NMOS
ゲート56が非導通状態のとき、NMOSゲートが非導
通になる直前のスキャンフリップフロップ23の端子Q
の出力信号を保持して出力する。
In FIG. 6C, the switching circuit 51C includes an NMOS gate 56 as a switch gate and a hold element 57 as a potential fixing element. The hold element 57 is constituted by two inverters having weak driving forces. The holding element 57 is an NMOS
When the gate 56 is non-conductive, the terminal Q of the scan flip-flop 23 immediately before the NMOS gate becomes non-conductive.
And outputs the output signal.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上のように本発明によると、通常動作
時において、切替回路の出力側配線では信号変化が起こ
らず、電力消費が生じないので、配線の信号変化による
無駄な電力消費が抑えられる。したがって、通常動作時
における半導体集積回路の消費電力をより一層小さくす
ることができる。
As described above, according to the present invention, during normal operation, no signal change occurs on the output side wiring of the switching circuit and no power consumption occurs, so that wasteful power consumption due to the signal change on the wiring is suppressed. Can be Therefore, the power consumption of the semiconductor integrated circuit during normal operation can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体集積回路
を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施形態に係るスキャンマクロ
を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a scan macro according to a second embodiment of the present invention.

【図3】図2に示すスキャンマクロを用いて構成した半
導体集積回路を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a semiconductor integrated circuit configured using the scan macro shown in FIG. 2;

【図4】図3の半導体集積回路のレイアウトの例を模式
的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an example of a layout of the semiconductor integrated circuit of FIG. 3;

【図5】図1の半導体集積回路のレイアウトの例を模式
的に示す図である。
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of a layout of the semiconductor integrated circuit of FIG. 1;

【図6】(a)〜(c)は図2に示すスキャンマクロの
変形例を示す図である。
FIGS. 6A to 6C are diagrams showing modified examples of the scan macro shown in FIG.

【図7】従来の半導体集積回路を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a conventional semiconductor integrated circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1A 半導体集積回路 10,30 スキャンチェーン 11 第1のスキャンフリップフロップ(記憶素子) 12 第2のスキャンフリップフロップ(記憶素子) 15,16 配線 15a 第1の切替回路の出力側配線 16a 第2の切替回路の出力側配線 21 第1の切替回路 22,26 NMOSゲート(スイッチゲート) 23,27 プルダウン素子(電位固定素子) 25 第2の切替回路 32,32A,32B スキャンフリップフロップ(記
憶素子) 33,33A,33B,51A,51B,51C 切替
回路 34,56 NMOSゲート(スイッチゲート) 35,53 プルダウン素子(電位固定素子) 52 PMOSゲート(スイッチゲート) 55 CMOSゲート(スイッチゲート) 57 ホールド素子(電位固定素子) SE スキャンイネーブル信号(制御信号)
1, 1A Semiconductor integrated circuit 10, 30 Scan chain 11 First scan flip-flop (storage element) 12 Second scan flip-flop (storage element) 15, 16 Wiring 15a Output side wiring of first switching circuit 16a Second 21. First switching circuit 22, 26 NMOS gate (switch gate) 23, 27 Pull-down element (potential fixing element) 25 Second switching circuit 32, 32A, 32B Scan flip-flop (storage element) 33, 33A, 33B, 51A, 51B, 51C Switching circuit 34, 56 NMOS gate (switch gate) 35, 53 Pull-down element (potential fixing element) 52 PMOS gate (switch gate) 55 CMOS gate (switch gate) 57 Hold element ( Potential fixed element) SE scan Enable signal (control signal)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スキャンチェーンを構成する記憶素子
と、 前記記憶素子の出力信号線のうち、シフトモードにおけ
る信号経路に含まれ、かつ、通常動作時における信号経
路に含まれない配線に設けられ、シフトモードであるか
否かを示す制御信号に応じて出力を切り替える切替回路
とを備え、 前記切替回路は、 前記制御信号が、シフトモードを示すときは、入力側配
線と出力側配線とを導通させて入力信号をそのまま出力
する一方、シフトモードを示さないときは、出力側配線
における電力消費が抑制されるよう、入力信号にかかわ
らず固定値を出力するものである半導体集積回路。
A storage element forming a scan chain; and an output signal line of the storage element, which is included in a signal path included in a signal path in a shift mode and not included in a signal path in a normal operation, A switching circuit for switching an output according to a control signal indicating whether or not the mode is a shift mode, wherein the switching circuit conducts the input side wiring and the output side wiring when the control signal indicates the shift mode. A semiconductor integrated circuit that outputs a fixed value irrespective of an input signal so as to output an input signal as it is and, when the shift mode is not indicated, to suppress power consumption in an output side wiring.
【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路におい
て、 前記記憶素子および切替回路は、当該半導体集積回路の
設計の際に、単一の回路部品として設計されていること
を特徴とする半導体集積回路。
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the storage element and the switching circuit are designed as a single circuit component when designing the semiconductor integrated circuit. circuit.
【請求項3】 請求項1記載の半導体集積回路におい
て、 前記切替回路は、前記記憶素子の近傍に配置されている
ことを特徴とする半導体集積回路。
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein said switching circuit is arranged near said storage element.
【請求項4】 請求項1記載の半導体集積回路におい
て、 前記切替回路は、 入力側配線と出力側配線との間の導通・非導通を、前記
制御信号に応じて切替制御するスイッチゲートと、 前記スイッチゲートが非導通状態のとき、出力側配線の
電位を所定の値に固定する電位固定素子とを備えている
ことを特徴とする半導体集積回路。
4. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the switching circuit switches and controls conduction / non-conduction between an input wiring and an output wiring in accordance with the control signal. A semiconductor integrated circuit comprising: a potential fixing element for fixing the potential of the output side wiring to a predetermined value when the switch gate is in a non-conductive state.
【請求項5】 スイッチゲートは、NMOSゲート、P
MOSゲートまたはCMOSゲートによって構成されて
いることを特徴とする請求項4記載の半導体集積回路。
5. A switch gate comprising: an NMOS gate;
5. The semiconductor integrated circuit according to claim 4, wherein the semiconductor integrated circuit is constituted by a MOS gate or a CMOS gate.
【請求項6】 電位固定素子は、プルダウン素子、プル
アップ素子またはホールド回路によって構成されている
ことを特徴とする請求項4記載の半導体集積回路。
6. The semiconductor integrated circuit according to claim 4, wherein said potential fixing element is constituted by a pull-down element, a pull-up element or a hold circuit.
【請求項7】 請求項1記載の半導体集積回路の設計方
法であって、 前記記憶素子および切替回路を、単一の回路部品として
設計する半導体集積回路の設計方法。
7. The method for designing a semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the storage element and the switching circuit are designed as a single circuit component.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6794898B2 (en) 2002-05-29 2004-09-21 Fujitsu Limited Scan flip-flop circuit, scan flip-flop circuit array, and integrated circuit device
JP2007248381A (en) * 2006-03-17 2007-09-27 Nec Corp Electronic circuit provided with circuit for scanning test, integrated circuit, and method of reducing electric power consumption used for integrated circuit
JP2012202991A (en) * 2011-03-25 2012-10-22 Lsi Corp Low-power and area-efficient scan cell for integrated circuit testing

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6794898B2 (en) 2002-05-29 2004-09-21 Fujitsu Limited Scan flip-flop circuit, scan flip-flop circuit array, and integrated circuit device
JP2007248381A (en) * 2006-03-17 2007-09-27 Nec Corp Electronic circuit provided with circuit for scanning test, integrated circuit, and method of reducing electric power consumption used for integrated circuit
US7743297B2 (en) 2006-03-17 2010-06-22 Nec Corporation Electronic circuit and integrated circuit including scan testing circuit, and power consumption reducing method used for integrated circuit
JP2012202991A (en) * 2011-03-25 2012-10-22 Lsi Corp Low-power and area-efficient scan cell for integrated circuit testing

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