JP2001165996A - 半導体集積回路並びにその設計方法及び検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スキャン設計された半導体集積回路の検査時
における全動作の電力消費を、誤動作を生じることなく
低く抑える。 【解決手段】 スキャンチェーン４２上の各スキャンフ
リップフロップ１１，１２，１７，１８と、他のスキャ
ンチェーン４３上の各スキャンフリップフロップ１３，
１４，１５，１６とは、互いに組み合わせ回路部４０，
４１を介した接続関係を持たない。スキャンテスト時
に、クロック制御部１０は両スキャンチェーン４２，４
３にそれぞれ独立に制御されたクロックＣＫ４２，ＣＫ
４３を供給し、シフトイン、キャプチャ、シフトアウト
のいずれの動作においても、両スキャンチェーン４２，
４３が互いに独立に動作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スキャン設計され
た半導体集積回路とその設計方法及び検査方法とに関
し、特に検査時における省電力化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の消費電力を増大させる
要因として、回路中のクロック、フリップフロップの動
作などが挙げられる。このため、使用されていない機能
ブロックへのクロックの供給を止め、同時に動作する機
能ブロックの数を削減することで、半導体集積回路の省
電力化が図られている。

【０００３】一方、製造された半導体集積回路に故障が
ないかどうかを検査する方法として、予め作成しておい
たテストデータを入力した際に所定の出力が得られるか
どうかを判定する検査方法が広く知られている。この
際、回路中のフリップフロップの値を外部から設定しや
すく、また観測しやすくするために、フリップフロップ
の一部又は全部をスキャンフリップフロップに置き換え
る、いわゆるスキャン設計が行われる。通例、これらス
キャンフリップフロップは、複数のスキャンチェーンを
構成するように互いに接続される。

【０００４】スキャン設計がなされた従来の半導体集積
回路では、検査時に各々のスキャンチェーンに対して一
斉にクロックを動かし、テストデータの同時スキャンイ
ン、同時スキャンアウトが行われていた。したがって、
使用されていない機能ブロックのクロックを止めること
によって省電力化がなされている半導体集積回路に対し
て、このようなスキャンテストを適用すると、検査時に
通常動作以上の電力が消費されることとなり、電源電圧
降下のために回路が誤動作したり、最悪の場合には回路
破壊の恐れがあるなどの問題があった。

【０００５】これらの問題の１つの解決策は、特開平１
０−１９７６０３号公報に示された技術である。この従
来技術によれば、回路中のスキャンチェーンを複数のス
キャンチェーングループにグループ分けをし、検査時に
は、スキャンチェーングループごとに選択的にシフト動
作（シフトイン動作及びシフトアウト動作）のためのク
ロックを供給することで、同時に動作するスキャンフリ
ップフロップの数を低減する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術によれば、複数のスキャンチェーングループの各々が
実際には互いに他のスキャンチェーングループと組み合
わせ回路部を介した密接な接続関係を持っているので、
検査時に誤動作なくキャプチャ動作を遂行するためには
複数のスキャンチェーングループを一斉に動作させざる
を得ず、キャプチャ動作時の消費電力が大きくなってし
まうという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、スキャン設計された半導
体集積回路の検査時における全動作の電力消費を、誤動
作を生じることなく低く抑えることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体集積回路は、組み合わせ回路部と、
各々１つ以上のスキャンチェーンから構成された複数の
スキャンチェーングループと、前記複数のスキャンチェ
ーングループの各々に供給するクロックを選択的に制御
するためのクロック制御部とを備えた半導体集積回路で
あって、前記複数のスキャンチェーングループの各々
は、互いに他のスキャンチェーングループと前記組み合
わせ回路部を介した接続関係を持たないか又は接続が所
定数以下であることとしたものである。

【０００９】本発明の半導体集積回路は、組み合わせ回
路部と複数のフリップフロップとを有する回路構成か
ら、前記複数のフリップフロップを互いに他のフリップ
フロップグループと前記組み合わせ回路部を介した接続
関係を持たないか又は接続が所定数以下となるように複
数のフリップフロップグループにグループ分けをするス
テップと、前記複数のフリップフロップグループをそれ
ぞれ１つのスキャンチェーングループに変換するステッ
プとを備えた設計方法により設計することができる。

【００１０】上記本発明の半導体集積回路の検査は、前
記複数のスキャンチェーングループに選択的にクロック
を供給する操作を繰り返すことにより前記複数のスキャ
ンチェーングループの各々にスキャンイン動作をさせる
ステップと、前記複数のスキャンチェーングループに選
択的にクロックを供給することにより前記複数のスキャ
ンチェーングループの各々にキャプチャ動作をさせるス
テップと、前記複数のスキャンチェーングループに選択
的にクロックを供給する操作を繰り返すことにより前記
複数のスキャンチェーングループの各々にスキャンアウ
ト動作をさせるステップとを備えた検査方法により遂行
できる。これにより、誤動作を生じることなく検査時に
おける全動作の電力消費を低く抑えることができる。

【００１１】消費電力の低減に加えてテストパターン数
及び検査時間の低減のためには、上記本発明の半導体集
積回路の検査にあたり、前記複数のスキャンチェーング
ループに互いに所定量の時間差を持ってクロックを順次
供給する操作を繰り返すことにより前記複数のスキャン
チェーングループの各々にスキャンイン動作をさせるス
テップと、前記複数のスキャンチェーングループに互い
に所定量の時間差を持ってクロックを順次供給すること
により前記複数のスキャンチェーングループの各々にキ
ャプチャ動作をさせるステップと、前記複数のスキャン
チェーングループに互いに所定量の時間差を持ってクロ
ックを順次供給する操作を繰り返すことにより前記複数
のスキャンチェーングループの各々にスキャンアウト動
作をさせるステップとを備えた検査方法を採用すればよ
い。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態を説明する。

【００１３】図１は、本発明に係る半導体集積回路の構
成例を示している。図１において、１は半導体集積回
路、２，３は外部入力端子、４，５は外部出力端子、
６，７はスキャンイン端子、８，９はスキャンアウト端
子、１０はクロック制御部、１１〜１８はスキャンフリ
ップフロップ（ＳＦＦ）、２２，２３はＡＮＤゲート、
２４，２５はＯＲゲート、４０，４１は組み合わせ回路
部、４２，４３はスキャンチェーンを示す。Ｑ１１〜Ｑ
１８は、各スキャンフリップフロップ１１〜１８の値で
ある。２つのスキャンチェーン４２，４３は、各々１つ
のスキャンチェーングループを構成している。ＣＫ４
２，ＣＫ４３は、クロック制御部１０から供給される、
各スキャンチェーングループのクロックである。この半
導体集積回路１では、２つのスキャンチェーングループ
の各々が、互いに他のスキャンチェーングループと組み
合わせ回路部４０，４１を介した接続関係を持たない。

【００１４】図２は、図１の半導体集積回路１のスキャ
ン設計前の段階の回路図である。図２中の１〜２５は図
１と同じものを示し、また５１〜５８はフリップフロッ
プ（ＦＦ）を示す。

【００１５】図３は、図１の半導体集積回路１の設計方
法の一例を示している。図３において、１０１は全く未
処理のフリップフロップが存在するかどうかの判定、１
０２は未処理のフリップフロップのうち１個を選択して
新規のフリップフロップグループへ登録する処理、１０
３はフリップフロップグループ中に未処理のフリップフ
ロップが存在するかどうかの判定、１０４はフリップフ
ロップグループ中の未処理のフリップフロップを１個選
択する処理、１０５はステップ１０４で選択したフリッ
プフロップの出力から到達可能なフリップフロップと、
ステップ１０４で選択したフリップフロップの入力へ到
達可能なフリップフロップとを全てフリップフロップグ
ループへ登録する処理、１０６はスキャン設計を行う処
理であり、最終的に得られたフリップフロップグループ
をそれぞれスキャンチェーングループに変換する処理を
示す。なお、ステップ１０５では、登録しようとしたフ
リップフロップが既に登録済みである場合には無視して
登録を行わない。

【００１６】ここで、図２に示したスキャン設計を施す
前の回路に対して図３の設計方法を適用した例を詳細に
説明する。

【００１７】まずステップ１０１において、フリップフ
ロップ５１〜５８が未処理であるため、次にステップ１
０２において、任意選択を行いフリップフロップ５１を
選択する。また同時に、選択したフリップフロップ５１
を新規のフリップフロップグループである第１のフリッ
プフロップグループへ登録する。次にステップ１０３
で、第１のフリップフロップグループ中のフリップフロ
ップ５１が未処理であるため、引き続いてステップ１０
４でフリップフロップ５１を選択する。更にステップ１
０５では、フリップフロップ５１の出力から組み合わせ
回路部２０，２１を介して到達可能なフリップフロップ
５８を第１のフリップフロップグループへ登録する。

【００１８】次にステップ１０３へ進み、第１のフリッ
プフロップグループ中に未処理のフリップフロップ５８
が存在するので、次にステップ１０４でフリップフロッ
プ５８を選択する。更にステップ１０５で、フリップフ
ロップ５８の出力から到達可能かつフリップフロップ５
８の入力へ到達可能なフリップフロップ５２を第１のフ
リップフロップグループへ登録する。フリップフロップ
５１もフリップフロップ５８へ到達可能であるが、既に
第１のフリップフロップグループへ登録済みなので無視
する。

【００１９】次にステップ１０３へ進み、第１のフリッ
プフロップグループ中に未処理のフリップフロップ５２
が存在するので、次にステップ１０４でフリップフロッ
プ５２を選択する。更にステップ１０５で、フリップフ
ロップ５２の入力へ到達可能なフリップフロップ５７を
第１のフリップフロップグループへ登録する。フリップ
フロップ５２の出力から到達可能なフリップフロップ５
８は既に登録済みなので、無視する。

【００２０】次にステップ１０３へ進み、第１のフリッ
プフロップグループ中に未処理のフリップフロップ５７
が存在するので、次にステップ１０４でフリップフロッ
プ５７を選択する。更にステップ１０５では、フリップ
フロップ５７の出力から到達可能なフリップフロップ５
２が存在するが、既に第１のフリップフロップグループ
へ登録済みなので無視する。次にステップ１０３へ進
み、第１のフリップフロップグループ中の未処理のフリ
ップフロップが存在しないので、再びステップ１０１へ
戻る。

【００２１】ステップ１０１において、フリップフロッ
プ５３〜５６が未処理であるため、次にステップ１０２
において、任意選択を行いフリップフロップ５３を選択
する。また同時に、選択したフリップフロップ５３を新
規のフリップフロップグループである第２のフリップフ
ロップグループへ登録する。次にステップ１０３で、第
２のフリップフロップグループ中のフリップフロップ５
３が未処理であるため、引き続いてステップ１０４でフ
リップフロップ５３を選択する。更にステップ１０５で
は、フリップフロップ５３の出力から組み合わせ回路部
２０，２１を介して到達可能なフリップフロップ５６を
第２のフリップフロップグループへ登録する。

【００２２】次にステップ１０３へ進み、第２のフリッ
プフロップグループ中に未処理のフリップフロップ５６
が存在するので、次にステップ１０４でフリップフロッ
プ５６を選択する。更にステップ１０５で、フリップフ
ロップ５６の出力から到達可能なフリップフロップ５４
を第２のフリップフロップグループへ登録する。また、
フリップフロップ５４はフリップフロップ５６の入力へ
到達可能であるが、フリップフロップ５６は既に第２の
フリップフロップグループへ登録済みなので無視する。

【００２３】次にステップ１０３へ進み、第２のフリッ
プフロップグループ中に未処理のフリップフロップ５４
が存在するので、次にステップ１０４でフリップフロッ
プ５４を選択する。更にステップ１０５で、フリップフ
ロップ５４の入力へ到達可能なフリップフロップ５５を
第２のフリップフロップグループへ登録する。また、フ
リップフロップ５７もフリップフロップ５４の入力へ到
達可能であるが、既に第２のフリップフロップグループ
に登録済みなので無視する。更に、フリップフロップ５
４の出力から到達可能なフリップフロップ５７も既に登
録済みなので、無視する。

【００２４】次にステップ１０３へ進み、第２のフリッ
プフロップグループ中に未処理のフリップフロップ５５
が存在するので、次にステップ１０４でフリップフロッ
プ５５を選択する。更にステップ１０５では、フリップ
フロップ５５の出力から到達可能なフリップフロップ５
４が存在するが、既に第２のフリップフロップグループ
へ登録済みなので無視する。次にステップ１０３へ進
み、第２のフリップフロップグループ中の未処理のフリ
ップフロップが存在しないので、再びステップ１０１へ
戻る。

【００２５】ステップ１０１では、未処理のフリップフ
ロップは存在しないので、ステップ１０６へ進んでスキ
ャン設計を行い、第１及び第２のフリップフロップグル
ープをスキャンチェーン４２，４３に変換し、図１に示
した回路図の半導体集積回路１が作成される。

【００２６】図４は、図１の半導体集積回路１の検査方
法の一例を示している。図４において、２０１はスキャ
ンインが終了していないスキャンチェーングループが存
在するかどうかの判定、２０２はスキャンチェーングル
ープを１つ選択する処理、２０３は選択したスキャンチ
ェーングループのみにクロックを供給してスキャンイン
を実施する処理、２０４はスキャンチェーングループご
とに独立にクロックを供給してキャプチャを実施する処
理、２０５はステップ２０１〜２０３で実施したスキャ
ンインと同様の操作によって、スキャンチェーングルー
プごとに別々にスキャンアウトを行う処理、２０６はま
だテストデータが残っているかどうかの判定を示す。

【００２７】図１の半導体集積回路１の検査をステップ
２０１から開始する。まずステップ２０１では、それぞ
れ１本のスキャンチェーン４２，４３で構成された２つ
のスキャンチェーングループが存在する。次にステップ
２０２では、スキャンチェーン４２，４３はいずれもま
だスキャンインを行っていないので、スキャンチェーン
４２を選択する。次にステップ２０３では、クロック制
御部１０からスキャンチェーン４２のみへクロックを供
給し、同時にスキャンイン端子６からスキャンデータを
入力することによって、スキャンチェーン４２へスキャ
ンインを行う。このとき、もう一方のスキャンチェーン
グループであるスキャンチェーン４３にはクロック制御
部１０からはクロックが供給されないため、スキャンチ
ェーン４３中のスキャンフリップフロップ１３〜１６の
値は保持される。したがって、組み合わせ回路部４１中
のＡＮＤゲート２２、ＯＲゲート２５は信号変化が発生
せず、スキャンチェーン４３上の各スキャンフリップフ
ロップ１３〜１６と組み合わせ回路部４１の消費電力を
小さくすることができる。

【００２８】次にステップ２０１では、まだスキャンイ
ンが行われていない、もう１つのスキャンチェーングル
ープであるスキャンチェーン４３が存在するので、ステ
ップ２０２でスキャンチェーン４３を選択する。次にス
テップ２０３では、クロック制御部１０からスキャンチ
ェーン４３のみへクロックを供給し、同時にスキャンイ
ン端子７からスキャンデータを入力することによって、
スキャンチェーン４３へスキャンインを行う。このと
き、もう一方のスキャングループであるスキャンチェー
ン４２にはクロック制御部１０からはクロックが供給さ
れないため、スキャンチェーン４２中のスキャンフリッ
プフロップ１１，１２，１７，１８の値は保持される。
したがって、組み合わせ回路部４０中のＡＮＤゲート２
３、ＯＲゲート２４は信号変化が発生せず、スキャンチ
ェーン４２上の各スキャンフリップフロップ１１，１
２，１７，１８と組み合わせ回路部４０の消費電力を小
さくすることができる。

【００２９】次にステップ２０１では、スキャンインを
行っていないスキャンチェーングループが存在しないの
で、ステップ２０４へ進む。ステップ２０４では、スキ
ャンチェーングループごとに独立してキャプチャ操作を
行う。すなわち、まずクロック制御部１０からスキャン
チェーン４２のみへクロックが供給され、このクロック
によってスキャンチェーン４２上のスキャンフリップフ
ロップ１１，１２，１７，１８がキャプチャ動作を行
う。この間、スキャンチェーン４３のクロックは停止さ
れ、スキャンチェーン４３上の各スキャンフリップフロ
ップ１３〜１６は値が固定されているため、組み合わせ
回路部４１中のＡＮＤゲート２２、ＯＲゲート２５は信
号変化が発生せず、スキャンチェーン４３上の各スキャ
ンフリップフロップ１３〜１６と組み合わせ回路部４１
の消費電力を小さくすることができる。次にクロック制
御部１０からスキャンチェーン４３のみへクロックが供
給され、このクロックによってスキャンチェーン４３上
のスキャンフリップフロップ１３，１４，１５，１６が
キャプチャ動作を行う。この間、スキャンチェーン４２
のクロックは停止され、スキャンチェーン４２上の各ス
キャンフリップフロップ１１，１２，１７，１８は値が
固定されているため、組み合わせ回路部４０中のＡＮＤ
ゲート２３、ＯＲゲート２４は信号変化が発生せず、ス
キャンチェーン４２上の各スキャンフリップフロップ１
１，１２，１７，１８と組み合わせ回路部４０の消費電
力を小さくすることができる。

【００３０】次に、ステップ２０５では、ステップ２０
１〜２０３の処理と同様に、まずスキャンチェーン４２
のみへクロックを供給し、スキャンアウト動作を行う。
このとき、スキャンチェーン４３中のスキャンフリップ
フロップ１３〜１６の値は保持されるため、組み合わせ
回路部４１中のＡＮＤゲート２２、ＯＲゲート２５は信
号変化が発生せず、スキャンチェーン４３上の各スキャ
ンフリップフロップ１３〜１６と組み合わせ回路部４１
の消費電力を小さくすることができる。次にスキャンチ
ェーン４３のみへクロックを供給し、スキャンアウト動
作を行う。このとき、スキャンチェーン４２中のスキャ
ンフリップフロップ１１，１２，１７，１８の値は保持
される。したがって、組み合わせ回路部４０中のＡＮＤ
ゲート２３、ＯＲゲート２４は信号変化が発生せず、ス
キャンチェーン４２上の各スキャンフリップフロップ１
１，１２，１７，１８と組み合わせ回路部４０の消費電
力を小さくすることができる。

【００３１】次に、ステップ２０６では、まだテストデ
ータが残っているかどうかの判定を行い、まだ残ってい
れば、再びステップ２０１の操作を行い、もしテストデ
ータを全て実行済みであれば、検査を終了する。

【００３２】図５は、図４の検査方法による図１の半導
体集積回路１の検査時の概略動作（各スキャンチェーン
グループのクロックＣＫ４２，ＣＫ４３）を示す波形図
であって、１つのテストデータ（ステップ２０１〜２０
５の操作に相当する）による、スキャンイン、キャプチ
ャ、スキャンアウトの各動作を示す。

【００３３】図６は、図４の検査方法による図１の半導
体集積回路１の検査時の詳細動作（各スキャンチェーン
グループのクロックＣＫ４２，ＣＫ４３及び各スキャン
フリップフロップの値Ｑ１１〜Ｑ１８）を示す波形図で
ある。図４中のステップ２０４へ進んだ段階で、スキャ
ンフリップフロップ１１，１２，１７，１８，１３，１
４，１５，１６にスキャンインされた値は、それぞれ
０，１，１，０，１，０，０，１であったと仮定する。
そして、まずクロック制御部１０からスキャンチェーン
４２のみへクロック（ＣＫ４２）が供給され、このクロ
ックによってスキャンチェーン４２上のスキャンフリッ
プフロップ１１，１２，１７，１８がキャプチャ動作を
行う。次にクロック制御部１０からスキャンチェーン４
３のみへクロック（ＣＫ４３）が供給され、このクロッ
クによってスキャンチェーン４３上のスキャンフリップ
フロップ１３，１４，１５，１６がキャプチャ動作を行
う。両スキャンチェーン４２，４３の間には組み合わせ
回路部４０，４１を介した接続関係がないため、キャプ
チャ動作後のスキャンフリップフロップ１１，１２，１
７，１８，１３，１４，１５，１６の値は、それぞれ
０，０，１，１，１，１，０，０となり、正しい検査結
果が得られる。

【００３４】以上のとおり、上記スキャンテストでは、
図１の半導体集積回路１の検査時におけるスキャンイ
ン、キャプチャ及びスキャンアウトの各動作の電力消費
を、誤動作を生じることなく低く抑えることができる。
なお、上記の例では、４０，４１を組み合わせ回路部、
１１，１２，１７，１８，１３，１４，１５，１６をス
キャンフリップフロップとして説明したが、組み合わせ
回路部４０とスキャンフリップフロップ１１，１２，１
７，１８とを合わせて１つの機能ブロック、組み合わせ
回路部４１とスキャンフリップフロップ１３〜１６とを
合わせてもう１つの機能ブロックとして、機能ブロック
ごとに独立にスキャンテストを行う方法としても同様の
効果が得られる。

【００３５】図７は、図１の半導体集積回路１の検査方
法の他の例、すなわち消費電力の低減に加えてテストパ
ターン数及び検査時間の低減効果が得られる例を示して
いる。図７中の２０４，２０６は、図４中の一致する符
号と同じものを示す。３０１は回路中の各スキャンチェ
ーンにスキャンインすべきデータが存在するかどうかの
判定、３０２は各スキャンチェーンのスキャンイン端子
へスキャンインすべきデータをセットする処理、３０３
はスキャンチェーングループごとに所定量の時間差をも
ってクロックを入力する処理、３０５はスキャンチェー
ングループごとに所定量の時間差をもってクロックを入
力し、スキャンアウト動作を行う処理を示す。ここで
は、ステップ３０３，３０５における「所定量」とし
て、クロック周期の半分の時間（半周期）を採用する。

【００３６】図１の半導体集積回路１の検査において、
スキャンフリップフロップ１１，１２，１７，１８，１
３，１４，１５，１６にスキャンインすべき値が、それ
ぞれ０，０，１，１，１，１，０，０であると仮定す
る。この場合、スキャンチェーン４２へは、１，１，
０，０の順でスキャンイン動作が行われ、同様にスキャ
ンチェーン４３へは、０，０，１，１の順でスキャンイ
ン動作が行われる。

【００３７】まずステップ３０１では、スキャンインす
べきデータが存在するので、次にステップ３０２で、ス
キャンチェーン４２，４３のスキャンイン端子６，７
へ、それぞれスキャンインデータ１，０をセットする。
続いてステップ３０３では、１つのクロック周期中にお
いて、最初にスキャンチェーン４２へクロックを供給
し、次に半周期遅れてスキャンチェーン４３へクロック
を供給する。

【００３８】再びステップ３０１へ戻り、まだスキャン
インすべきデータが存在するので、次にステップ３０２
で、スキャンイン端子６，７へ、それぞれスキャンイン
データ１，０をセットする。続いてステップ３０３で
は、１つのクロック周期中において、最初にスキャンチ
ェーン４２へクロックを供給し、次に半周期遅れてスキ
ャンチェーン４３へクロックを供給する。

【００３９】再びステップ３０１へ戻り、まだスキャン
インすべきデータが存在するので、次にステップ３０２
で、スキャンイン端子６，７へ、それぞれスキャンイン
データ０，１をセットする。続いてステップ３０３で
は、１つのクロック周期中において、最初にスキャンチ
ェーン４２へクロックを供給し、次に半周期遅れてスキ
ャンチェーン４３へクロックを供給する。

【００４０】再びステップ３０１へ戻り、まだスキャン
インすべきデータが存在するので、次にステップ３０２
で、スキャンイン端子６，７へ、それぞれスキャンイン
データ０，１をセットする。続いてステップ３０３で
は、１つのクロック周期中において、最初にスキャンチ
ェーン４２へクロックを供給し、次に半周期遅れてスキ
ャンチェーン４３へクロックを供給する。

【００４１】次にステップ３０１では、スキャンインす
べきデータが存在しないので、ステップ２０４へ進み、
図４の場合と同様にキャプチャ動作を行う。更にステッ
プ３０５へ進み、ステップ３０１〜３０３のスキャンイ
ン動作と同様に、１クロック周期中において、最初にス
キャンチェーン４２へクロックを供給し、次に半周期遅
れてスキャンチェーン４３へクロックを供給する操作を
繰り返して、スキャンアウト動作を行う。

【００４２】最後に、ステップ２０６では、まだテスト
データが残っているかどうかの判定を行い、まだ残って
いれば、再びステップ３０１の操作を行い、もしテスト
データを全て実行済みであれば、検査を終了する。

【００４３】図８は、図７の検査方法による図１の半導
体集積回路１の検査時の概略動作（各スキャンチェーン
グループのクロックＣＫ４２，ＣＫ４３）を示す波形図
であって、１つのテストデータ（ステップ３０１〜３０
５，２０４の操作に相当する）による、スキャンイン、
キャプチャ、スキャンアウトの各動作を示す。図８から
わかるように、図７の検査方法では、キャプチャ動作時
だけでなくシフト動作（シフトイン動作及びシフトアウ
ト動作）時にも、２つのスキャンチェーングループのク
ロックを１クロック周期中に交互に供給しているため、
図５の波形図と比べてテストパターン数と検査時間を大
幅に短縮することが可能である。

【００４４】図９は、本発明に係る半導体集積回路の他
の構成例を示している。図９中の１〜４３は、図１中の
一致する符号と同じものを示す。また、１９はスキャン
フリップフロップ（ＳＦＦ）を示す。Ｑ１１〜Ｑ１９
は、各スキャンフリップフロップ１１〜１９の値であ
る。この例でも、２つのスキャンチェーン４２，４３が
各々１つのスキャンチェーングループを構成している。
ＣＫ４２，ＣＫ４３は、クロック制御部１０から供給さ
れる、各スキャンチェーングループのクロックである。
図９の半導体集積回路１では、２つのスキャンチェーン
グループの間の組み合わせ回路部４０，４１を介した接
続数が「１」に制限されている。

【００４５】図１０は、図９の半導体集積回路１のスキ
ャン設計前の段階の回路図である。図１０中の１〜５８
は図２中の一致する符号と同じものを示し、また５９は
フリップフロップ（ＦＦ）を示す。

【００４６】図１１は、図９の半導体集積回路１の設計
方法の一例を示している。図１１中の１０１〜１０６
は、図３中の一致する符号と同じものを示す。また１０
７はステップ１０４で選択したフリップフロップの出力
から到達可能なフリップフロップを探索し、これらを全
てフリップフロップグループへ登録する処理、１０８は
ステップ１０７で探索したフリップフロップが別のスキ
ャンチェーングループに既に登録されているかどうかの
判定、１０９はステップ１０８でＹＥＳの判定が行われ
た回数をカウントする処理、１１０はステップ１０９で
カウントされた値が予め定めた値（ｎ）を超えたか否か
の判定を示す。なお、ステップ１０７では、登録しよう
としたフリップフロップが既に登録済みである場合には
無視して登録を行わない。また、ステップ１１０におけ
るｎの値は、ここでは「１」として説明を行う。

【００４７】ここで、図１０に示したスキャン設計を施
す前の回路に対して図１１の設計方法を適用した例を詳
細に説明する。

【００４８】まずステップ１０１において、フリップフ
ロップ５１〜５９が未処理であるため、次にステップ１
０２において、任意選択を行いフリップフロップ５１を
選択する。また同時に、選択したフリップフロップ５１
を新規のフリップフロップグループである第１のフリッ
プフロップグループへ登録する。次にステップ１０３
で、第１のフリップフロップグループ中のフリップフロ
ップ５１が未処理であるため、引き続いてステップ１０
４でフリップフロップ５１を選択する。更にステップ１
０７では、フリップフロップ５１の出力から組み合わせ
回路部２０，２１を介して到達可能なフリップフロップ
５８を第１のフリップフロップグループへ登録する。

【００４９】次にステップ１０８ではフリップフロップ
５８は別のフリップフロップグループへは登録されてい
ないので、次にステップ１０３へ進み、第１のフリップ
フロップグループ中に未処理のフリップフロップ５８が
存在するので、次にステップ１０４でフリップフロップ
５８を選択する。更にステップ１０７で、フリップフロ
ップ５８の出力から到達可能なフリップフロップ５２，
５７を第１のフリップフロップグループへ登録する。

【００５０】次にステップ１０８ではフリップフロップ
５２，５７は別のフリップフロップグループへは登録さ
れていないので、ステップ１０３へ進み、第１のフリッ
プフロップグループ中に未処理のフリップフロップ５
２，５７が存在するので、次にステップ１０４でフリッ
プフロップ５２を選択する。更にステップ１０７で、フ
リップフロップ５２の出力から到達可能なフリップフロ
ップ５８は既に登録済みなので、無視する。

【００５１】次にステップ１０８ではフリップフロップ
５８は別のフリップフロップグループへは登録されてい
ないので、ステップ１０３へ進み、第１のフリップフロ
ップグループ中に未処理のフリップフロップ５７が存在
するので、次にステップ１０４でフリップフロップ５７
を選択する。更にステップ１０７では、フリップフロッ
プ５７の出力から到達可能なフリップフロップ５２が存
在するが、既に第１のフリップフロップグループへ登録
済みなので無視する。次にステップ１０８ではフリップ
フロップ５２は別のフリップフロップグループへは登録
されていないので、ステップ１０３へ進み、第１のフリ
ップフロップグループ中の未処理のフリップフロップが
存在しないので、再びステップ１０１へ戻る。

【００５２】まずステップ１０１において、フリップフ
ロップ５３〜５６，５９が未処理であるため、次にステ
ップ１０２において、任意選択を行いフリップフロップ
５３を選択する。また同時に、選択したフリップフロッ
プ５３を新規のフリップフロップグループである第２の
フリップフロップグループへ登録する。次にステップ１
０３で、第２のフリップフロップグループ中のフリップ
フロップ５３が未処理であるため、引き続いてステップ
１０４でフリップフロップ５３を選択する。更にステッ
プ１０７では、フリップフロップ５３の出力から組み合
わせ回路部２０，２１を介して到達可能なフリップフロ
ップ５６，５９を第２のフリップフロップグループへ登
録する。

【００５３】次にステップ１０８ではフリップフロップ
５６，５９は別のフリップフロップグループへは登録さ
れていないので、ステップ１０３へ進み、第２のフリッ
プフロップグループ中に未処理のフリップフロップ５
６，５９が存在するので、次にステップ１０４でフリッ
プフロップ５６を選択する。更にステップ１０７で、フ
リップフロップ５６の出力から到達可能なフリップフロ
ップ５４，５５を第２のフリップフロップグループへ登
録する。

【００５４】次にステップ１０８ではフリップフロップ
５４，５５は別のフリップフロップグループへは登録さ
れていないので、ステップ１０３へ進み、第２のフリッ
プフロップグループ中に未処理のフリップフロップ５
４，５５，５９が存在するので、次にステップ１０４で
フリップフロップ５４を選択する。更にステップ１０７
で、フリップフロップ５４の出力から到達可能なフリッ
プフロップ５６，５９は既に登録済みなので、無視す
る。

【００５５】次にステップ１０８ではフリップフロップ
５６，５９は別のフリップフロップグループへは登録さ
れていないので、ステップ１０３へ進み、第２のフリッ
プフロップグループ中に未処理のフリップフロップ５
５，５９が存在するので、次にステップ１０４でフリッ
プフロップ５５を選択する。更にステップ１０７では、
フリップフロップ５５の出力から到達可能なフリップフ
ロップ５４が存在するが、既に第２のフリップフロップ
グループへ登録済みなので無視する。

【００５６】次にステップ１０８ではフリップフロップ
５４は別のフリップフロップグループへは登録されてい
ないので、ステップ１０３へ進み、第２のフリップフロ
ップグループ中に未処理のフリップフロップ５９が存在
するので、次にステップ１０４でフリップフロップ５９
を選択する。更にステップ１０７では、フリップフロッ
プ５９の出力から到達可能なフリップフロップ５１が存
在するが、既に第１のフリップフロップグループへ登録
済みなので無視する。

【００５７】次にステップ１０８ではフリップフロップ
５１は別の第１のフリップフロップグループへ登録され
ているので、ステップ１０９へ進む。ステップ１０９で
は、ステップ１０８で別のフリップフロップグループへ
登録されていると判定された回数が「１」となる。次に
ステップ１１０では、ステップ１０９で算出された回数
が「１」であり、予め定めた値「１」を超えていないの
で、次にステップ１０３へ進む。

【００５８】次にステップ１０３では、第２のフリップ
フロップグループ中の未処理のフリップフロップが存在
しないので、再びステップ１０１へ戻る。

【００５９】ステップ１０１では、未処理のフリップフ
ロップは存在しないので、ステップ１０６へ進んでスキ
ャン設計を行い、第１及び第２のフリップフロップグル
ープをスキャンチェーン４２，４３に変換し、図９に示
した回路図の半導体集積回路１が作成される。図９の半
導体集積回路１では組み合わせ回路部４０，４１の間の
接続がステップ１１０で定めた「１」となっており、そ
の検査は図４又は図７の方法により遂行できる。

【００６０】以上のとおり、図１１の設計方法によれ
ば、ステップ１１０におけるｎの値を定めることによっ
て、２つの組み合わせ回路部４０，４１の間の接続数を
ｎ以下とすることができる。なお、ステップ１１０にお
けるｎの値を「２」又はそれ以上の値としてもよい。更
に補足すると、組み合わせ回路部４０，４１の間の接続
数が多くなるほど、故障検出率が低下する可能性があ
る。しかし、全ての半導体集積回路において、組み合わ
せ回路部４０，４１の間に全く接続関係が生じないよう
にフリップフロップグループを決定できるとは限らない
ため、所定数の接続を許してフリップフロップグループ
を決定する必要が生じる場合が発生する。一般に、フリ
ップフロップグループを決定しやすくするためには、接
続の許容数を大きくする必要があり、一方、故障検出率
低下を防止するためには、接続の許容数を少なく抑える
ことが必要である。したがって、ステップ１１０におけ
るｎの値は、フリップフロップグループの決定しやすさ
と、故障検出率との関係によって決定されるべきもので
ある。

【００６１】なお、図１及び図９の例では各スキャンチ
ェーングループが１つのスキャンチェーンから構成され
ていたが、２つ以上のスキャンチェーンで１つのスキャ
ンチェーングループを構成するようにしてもよい。

【００６２】

【発明の効果】以上説明してきたとおり、本発明によれ
ば、スキャン設計された半導体集積回路において、複数
のスキャンチェーングループの各々は互いに他のスキャ
ンチェーングループと組み合わせ回路部を介した接続関
係を持たないか又は接続が所定数以下であることとした
ので、当該半導体集積回路の検査時におけるスキャンイ
ン、キャプチャ及びスキャンアウトの各動作の電力消費
を、誤動作を生じることなく低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体集積回路の構成例を示す回
路図である。

【図２】図１の半導体集積回路のスキャン設計前の段階
の回路図である。

【図３】図１の半導体集積回路の設計方法の一例を示す
流れ図である。

【図４】図１の半導体集積回路の検査方法の一例を示す
流れ図である。

【図５】図４の方法による半導体集積回路の検査時の概
略動作を示す波形図である。

【図６】図４の方法による半導体集積回路の検査時の詳
細動作を示す波形図である。

【図７】図１の半導体集積回路の検査方法の他の例を示
す流れ図である。

【図８】図７の方法による半導体集積回路の検査時の概
略動作を示す波形図である。

【図９】本発明に係る半導体集積回路の他の構成例を示
す回路図である。

【図１０】図９の半導体集積回路のスキャン設計前の段
階の回路図である。

【図１１】図９の半導体集積回路の設計方法の一例を示
す流れ図である。

【符号の説明】

１ 半導体集積回路 ２，３ 外部入力端子 ４，５ 外部出力端子 ６，７ スキャンイン端子 ８，９ スキャンアウト端子 １０ クロック制御部 １１〜１８，１９ スキャンフリップフロップ ２０，２１ 組み合わせ回路部 ２２，２３ ＡＮＤゲート ２４，２５ ＯＲゲート ４０，４１ 組み合わせ回路部 ４２，４３ スキャンチェーン（スキャンチェーングル
ープ） ５１〜５８，５９ フリップフロップ ＣＫ４２，ＣＫ４３ スキャンチェーングループのクロ
ック Ｑ１１〜Ｑ１８，Ｑ１９ スキャンフリップフロップの
値

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 組み合わせ回路部と、 各々１つ以上のスキャンチェーンから構成された複数の
   スキャンチェーングループと、 前記複数のスキャンチェーングループの各々に供給する
   クロックを選択的に制御するためのクロック制御部とを
   備えた半導体集積回路であって、 前記複数のスキャンチェーングループの各々は、互いに
   他のスキャンチェーングループと前記組み合わせ回路部
   を介した接続関係を持たないか又は接続が所定数以下で
   あることを特徴とする半導体集積回路。
2. 【請求項２】 組み合わせ回路部と複数のフリップフロ
   ップとを有する半導体集積回路の設計方法であって、 前記複数のフリップフロップを、互いに他のフリップフ
   ロップグループと前記組み合わせ回路部を介した接続関
   係を持たないか又は接続が所定数以下となるように、複
   数のフリップフロップグループにグループ分けをするス
   テップと、 前記複数のフリップフロップグループを、それぞれ１つ
   のスキャンチェーングループに変換するステップとを備
   えたことを特徴とする半導体集積回路の設計方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体集積回路の検査を
   行うための方法であって、 前記複数のスキャンチェーングループに選択的にクロッ
   クを供給する操作を繰り返すことにより、前記複数のス
   キャンチェーングループの各々にスキャンイン動作をさ
   せるステップと、 前記複数のスキャンチェーングループに選択的にクロッ
   クを供給することにより、前記複数のスキャンチェーン
   グループの各々にキャプチャ動作をさせるステップと、 前記複数のスキャンチェーングループに選択的にクロッ
   クを供給する操作を繰り返すことにより、前記複数のス
   キャンチェーングループの各々にスキャンアウト動作を
   させるステップとを備えたことを特徴とする半導体集積
   回路の検査方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の半導体集積回路の検査を
   行うための方法であって、 前記複数のスキャンチェーングループに互いに所定量の
   時間差を持ってクロックを順次供給する操作を繰り返す
   ことにより、前記複数のスキャンチェーングループの各
   々にスキャンイン動作をさせるステップと、 前記複数のスキャンチェーングループに互いに所定量の
   時間差を持ってクロックを順次供給することにより、前
   記複数のスキャンチェーングループの各々にキャプチャ
   動作をさせるステップと、 前記複数のスキャンチェーングループに互いに所定量の
   時間差を持ってクロックを順次供給する操作を繰り返す
   ことにより、前記複数のスキャンチェーングループの各
   々にスキャンアウト動作をさせるステップとを備えたこ
   とを特徴とする半導体集積回路の検査方法。