JP2002286813A - トラック・ホールド回路を内蔵した集積回路及び試験方法 - Google Patents

トラック・ホールド回路を内蔵した集積回路及び試験方法

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JP2002286813A
JP2002286813A JP2001092632A JP2001092632A JP2002286813A JP 2002286813 A JP2002286813 A JP 2002286813A JP 2001092632 A JP2001092632 A JP 2001092632A JP 2001092632 A JP2001092632 A JP 2001092632A JP 2002286813 A JP2002286813 A JP 2002286813A
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Japan
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track
hold circuit
integrated circuit
signal
circuit
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Takanori Komuro
貴紀 小室
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Agilent Technologies Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 試験用出力信号の劣化を低減するための集積
回路及び試験方法を提供する。 【解決手段】 被試験デバイス20に内蔵されたトラッ
ク・ホールド回路30と、トラック・ホールド回路30
へとタイミング信号を入力する手段36と、手段36の
タイミング信号の入力に応じてトラック・ホールド回路
30から信号を出力する手段とを含んでなる集積回路を
提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、システム・オン・
チップ(system on chip:以下、「SOC」と呼ぶ。)の
集積回路のビルト・イン・セルフ・テスト(Bui1t In Se
1f Test:以下、「BIST」と呼ぶ)に関するもので、特
に、集積回路チップ内の高速信号波形を正確にモニタす
る用途に使用する集積回路及び試験方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ゲーム機や携帯電話や通信機器やコンピ
ュータ周辺機器やディジタルカメラ等のミクスト・シグ
ナル集積回路(アナログ/ディジタル混載LSI)をテ
ストする分野においては94000シリーズ(アジレント・
テクノロジー社製)等が、より高いレベルでのシステム
統合を実現するために多くのIPコア機能を統合するS
OCデバイスをテストする分野においては93000シリー
ズ(アジレント・テクノロジー社製)等が知られてい
る。このようなテストシステムは、メモリやアナログや
通信インターフェースや高速バスやディジタル等のSO
Cの全機能を最速でテストすることが可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようなテストシス
テムにおいて高速信号(特にアナログ高速信号)を評価
するために使用されるサンプリング・ヘッドは、通常、
被試験デバイス(DUT:Device Under Test)に外部
から接続される信号検出用のテスト・ヘッド内にある。
従って、被試験デバイスからのアナログ又はディジタル
の高速信号をプリント回路基板(以下、「PCB」と呼
ぶ。)のパターンやケーブルやコネクタを用いてテスト
・ヘッド内のサンプリング・ヘッドまで運ぶ必要があ
る。しかし、PCBのパターンやケーブルやコネクタを
用いて伝送される途中、高速信号の劣化が生じる可能性
がある。また、この高速信号の波形品質を高品質に保持
しようとする場合には、反射などによる信号波形の劣化
を防ぐ目的のため、テスト・ヘッド内部に特性インピー
ダンスが50オームの伝送線路等を使用する必要があ
る。しかし、この状態では、被試験デバイスの負荷は5
0オームに固定され、被試験デバイスの本来の使用方法
とは大きく負荷条件が異なり、これにより波形が歪むと
いう問題がある。特に、最近主流となっているCMOS
に対しては、波形が歪むどころか、非試験デバイスが正
常に動作しないことも考えられる。
【0004】なお、上述した問題点のうち、サンプリン
グ・ヘッドをDUTボード(DUTとテスト・ヘッドと
の間に装着されるインターフェイスボード)上に置くこ
とにより、サンプリング・ヘッドからの高速信号の波形
の劣化が、被試験デバイスとサンプリング・ヘッドとの
間の距離が短くなる分だけ改善されることが知られてい
る。しかし、配線抵抗(50オーム)そのものの値につ
いては変わりがなく、また、DUTボードは消耗品であ
り、交換する毎にサンプリング・ヘッドを実装しなおす
必要が生じるためにコスト高になるということが問題と
なる。
【0005】従来方法を、図3において説明する。従来
の被試験デバイスは、被試験デバイス20に、ディジタ
ル・シグナル・プロセッサ(以下、「DSP」と呼ぶ。)
12と、ディジタル・アナログ変換器(以下、「DAC」
と呼ぶ。)14と、差動出力アンプ16とを含んでい
る。また、被試験デバイスの出力、すなわち差動出力ア
ンプ16からの出力信号がトランス18を介して伝送さ
れている。この例では、被試験デバイスの実際の使用状
態では、負荷はトランス18であり、グランド19に対
しては差動出カアンプ16の出カ電流は流れ込まないこ
とに注意されたい。
【0006】図4に、従来の被試験デバイスのテスト方
法を示す。ここでは、図3で説明した場合と異なり、D
AC14と差動出力アンプ16との間から伝送路22へ
の出力が存在しており、伝送路22を介してICテスタ
24へとこの出力を伝送している。また、差動出力アン
プ16からの出力信号が、図3のトランス18を介する
代わりに、伝送路23を介してICテスタ24へと伝送
されている。この差動出力アンプ16の出カは高速信号
であるから、反射などによる波形の劣化を防ぐ目的で、
ICテスタにおいて特性インピーダンスが50オームの
伝送線路を使用している(図4において、伝送路23を
同軸ケーブルとして表現している)。このため、ICテ
スタ24の入カインピーダンスを50オームとする必要
があるが、この状態では、図4に示す被試験デバイスの
本来の使用方法とは大きく負荷条件が異なる。さらに、
図4において被試験デバイス内部20の重要ポイントで
ある点Aにて信号波形を観測する場合にも、実際の使用
状態とは大きく異なる負荷条件により被試験デバイスを
動作させることになるため、正確な測定を行えない。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
に鑑み、被試験デバイスに内蔵するサンプリング・ヘッ
ドにより被試験デバイス内部の信号の状態を観測する為
の方法を提供するものである。具体的には、本発明は、
集積回路の外部からの制御用タイミング信号を受け取
り、該制御用タイミング信号に応じた信号を外部に出力
するサンプリング・ヘッドを内蔵した集積回路を提供す
る。また、被試験デバイスに内蔵されたトラック・ホー
ルド回路と、該トラック・ホールド回路へとタイミング
信号を入力するための端子と、該トラック・ホールド回
路から前記タイミング信号の入力に応じた信号を出力す
る端子とを含んでなる集積回路を提供する。ここで、前
記集積回路は、マルチプレクサをさらに含んでいる態様
や、前記集積回路は、前記トラック・ホールド回路の制
御用タイミング信号を発生するための回路をさらに含ん
でいる態様や、前記トラック・ホールド回路から出力さ
れたアナログ信号をディジタル信号へと変換するアナロ
グ・ディジタル変換回路をさらに含んでいる態様や、前
記アナログ・ディジタル変換回路が、△Σ型の変調器の
みである態様や、前記トラック・ホールド回路と前記ト
ラック・ホールド回路へと電源を供給する電源部とが、
試験時以外には切り離し可能な手段をさらに含んでいる
態様が好適に挙げられる。さらに、被試験デバイスにト
ラック・ホールド回路を内蔵するステップと、該トラッ
ク・ホールド回路へとタイミング信号を入力するステッ
プと、該トラック・ホールド回路から前記タイミング信
号の入力に応じた信号を出力するステップとを含んでな
る集積回路の試験方法を提供する。
【0008】上記の手段により、被試験デバイスとサン
プリング・ヘッドとの間の距離が長いために起こる高速
信号波形の劣化という問題を解決する。また、被試験デ
バイスの負荷が異なり正常な動作が観察しにくいという
問題を解決する。さらに、DUTボードを交換する毎に
サンプリング・ヘッドそのものを交換しなければならな
いという問題を解決する。以上の手段により各課題を解
決し、集積回路のテストの品質向上及びテスト・コスト
を低減することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】(実施例1)図1に、本発明にお
いて提案する被試験デバイスのテストを行うためのサン
プリング・ヘッドの概略図を示す。このサンプリング・
ヘッド5は、被試験デバイスのチップ内に設けられ、ト
ラック・ホールド回路用電源に接続される電源端子10
から電源を供給され、テスト時に被試験デバイスの高速
信号をモニタできる構成となっている。このサンプリン
グ・ヘッド5は、トラック・ホールド回路を使用するこ
とで集積回路内部に組み込むことが可能である。また、
トラック・ホールド回路2には、テスタのディジタル部
において形成されるトラック・ホールド制御用タイミン
グ信号を入力するためのタイミング信号端子6がある。
このトラック・ホールド制御用タイミング信号によって
被試験デバイス内高速信号端子4から高速信号をサンプ
リングすることにより、トラック・ホールド回路2から
低周波信号出力を出力端子8から出力する。この低周波
信号出力は、被試験デバイス外部で多少引き回しても劣
化が少ないため、テスト・ヘッド7内の機器を用いても
十分に高い品質で取りこむことができる。
【0010】トラック・ホールド回路2の形式として
は、ブリッジ・ダイオード(Bridge Diode)を用いるも
のが一般的である。しかしながら、この形式ではステッ
プ・リカバリ・ダイオード(Step Recovery Diode)や
トランスなど集積回路内部に作りこみにくい要素が必要
であった。しかし、Bernd Pregardierらが行った“A 1G
sample/s Silicon Bipolar Track & Hold IC",IEEE Int
ernational Solid-State Circuit Conference(1995)
Session 3 / Analog Techniques / Paper WP 3.6, page
58において示されるような高速トラック・ホールド回
路による構成においては、1GHz以上の帯域と12ビ
ット相当の精度を実現可能な高速トラック・ホールド回
路を集積回路内部に組み込むことが可能である。このよ
うなトラック・ホールド回路は、30トランジスタ程度
の回路規模で実現できる。この規模であれば、数十万ゲ
ート以上の規模になるSOCの被試験デバイスの内部に
組み込んでもコストの増加は問題にならない。
【0011】図2に、図1において説明したトラック・
ホールド回路を組み込む本発明の被試験デバイスの構成
の概略図を示す。この図2の被試験デバイス20はDS
P12とDAC14と差動出力アンプ16とを含み、被
試験デバイスの出力である差動出力アンプ16からの出
力信号を、トランス等の実負荷18を介して伝送してい
る。また、DAC14と差動出力アンプ16との間から
マルチプレクサ(以下、「MUX」と呼ぶ。)32とトラ
ック・ホールド回路30とを介して信号波形34をテス
ト・ヘッド24(ICテスタ)へと出力している。さら
に、ICテスタ24からのクロック信号36及び制御信
号38を、トラック・ホールド回路30及びMUX32
へと伝送している。
【0012】図2は、従来の場合(図4の場合)と異な
り、伝送路22、23を介して伝送していた各点の信号
波形を、被試験デバイス31に備えたMUX32とトラ
ック・ホールド回路30とにより観測する。このように
被試験デバイス31において信号波形を観測するので、
図4における伝送路22、23の引き回しによって生じ
る高速信号の波形の劣化が、他の方法に比べて明らかに
少なくなる。また、MUX32からトラック・ホールド
回路30に至る経路は高速アナログ信号を扱うが、トラ
ック・ホールド回路30の出カすなわちテスタへの信号
波形34は、トラック・ホールド回路30の働きで低周
波信号に変換されているため、信号波形の品質が劣化す
ることなく容易に伝送することが可能である。
【0013】ここで、図2において被試験デバイス31
に組み込んだトラック・ホールド回路30は、テスト時
以外には被試験デバイス31からの切り離しが可能な構
成であってもよい。具体的には、トラック・ホールド回
路30の電源を、他の部分の電源とは独立して構成する
ことにより実現できる。これにより、テスト時にのみ、
トラック・ホールド回路30へと電源を供給して、トラ
ック・ホールド回路30を用いた被試験デバイスのテス
トを行うことが可能となる。
【0014】さらに、例えば、トラック・ホールド回路
30の制御用タイミング信号(図1におけるトラック・
ホールド制御用タイミング信号6に対応)を発生するた
めの回路を被試験デバイスにさらに追加していてもよ
い。
【0015】(実施例2)実施例1の構成に加えて、図
5に示すように、図2におけるトラック・ホールド回路
30の後段部にアナログ・ディジタル変換器(以下、
「ADC」と呼ぶ)42を置き、高速信号波形の情報をA
DCクロック信号(44)に応じてディジタル出力信号
(46)として取り出してもよい。この構成の場合に
は、低周波のアナログ信号として取り出す場合よりも、
DUT40の外部における信号波形の劣化をさらに低減
できる。特に、ADCとして△Σ型のものを用いた場合
(換言すると、△Σ型ADCの変調器のみを被試験デバ
イス40に内蔵する場合)には、被試験デバイスに内蔵
する回路規模をより小さくすることができる。この場
合、出力は少ビット幅のディジタル信号であり、被試験
デバイスの入出力ピンがいたずらに増えることがない。
また、ADC42及びADCクロック信号(44)を供
給する回路をDUT40に含むようなADC回路として
構成されていてもよい。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、次のよ
うな優れた効果を奏する。まず、被試験デバイス内にあ
る高速信号端子からトラック・ホールド回路へ高速信号
を引き回す距離を最短にすることにより、高速信号の波
形品質の劣化を少なくすることが可能となる。また、配
線を引き回す距離が十分短いため、特性インピーダンス
を50オームに制御する必要がなく、被試験デバイスの
実際の仕様状態に近い条件でのテストが可能となる。ま
た、ICテスタのアナログ部は、低周波信号を扱うこと
のみを必要とするため、安価なものが使用可能である。
さらに、被試験デバイスを作る半導体プロセスが高速化
するに従い、トラック・ホールド回路を高速で動作する
ことが可能となる。したがって、テスト・ヘッドの設計
の変更をすることなくプロセスの進歩に追従することが
可能となる。また、従来の場合と異なり、DUTボード
を交換する毎にサンプリング・ヘッドを実装しなおす必
要もないため、コストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のトラック・ホールド回路を内蔵した集
積回路の構成を示す概略図である。
【図2】本発明を用いた場合の被試験デバイスのテスト
方法を示す概略図である。
【図3】従来の被試験デバイスのテスト方法を示す概略
図である。
【図4】従来の被試験デバイスのテスト方法を示す概略
図である。
【図5】本発明による別の実施例を使用したトラック・
ホールド回路を内蔵した集積回路を示す概略図である。
【符号の説明】
2 T/H回路 4 被試験デバイス内高速信号 6 タイミング信号端子 8 低周波信号出力端子 10 電源端子 12 ディジタル信号処理部 14 ディジタル・アナログ変換器 16 差動出力アンプ 18 トランス 30 トラック・ホールド回路 32 マルチプレクサ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集積回路の外部からの制御用タイミング
    信号を受け取り、該制御用タイミング信号に応じた信号
    を外部に出力するサンプリング・ヘッドを内蔵した集積
    回路。
  2. 【請求項2】 被試験デバイスに内蔵されたトラック・
    ホールド回路と、 該トラック・ホールド回路へとタイミング信号を入力す
    るための端子と、 該トラック・ホールド回路から前記タイミング信号の入
    力に応じた信号を出力する端子とを含んでなる集積回
    路。
  3. 【請求項3】 前記集積回路は、マルチプレクサをさら
    に含んでいる請求項1または2に記載の集積回路。
  4. 【請求項4】 前記集積回路は、前記トラック・ホール
    ド回路の制御用タイミング信号を発生するための回路を
    さらに含んでいる請求項1から3のいずれかに記載の集
    積回路。
  5. 【請求項5】 前記トラック・ホールド回路から出力さ
    れたアナログ信号をディジタル信号へと変換するアナロ
    グ・ディジタル変換回路をさらに含んでいる請求項1か
    ら4のいずれかに記載の集積回路。
  6. 【請求項6】 前記アナログ・ディジタル変換回路が、
    △Σ型の変調器のみである請求項5に記載の集積回路。
  7. 【請求項7】 前記トラック・ホールド回路と前記トラ
    ック・ホールド回路へと電源を供給する電源部とが、試
    験時以外には切り離し可能な手段をさらに含んでいる請
    求項1から6のいずれかに記載の集積回路。
  8. 【請求項8】 被試験デバイスにトラック・ホールド回
    路を内蔵するステップと、 該トラック・ホールド回路へとタイミング信号を入力す
    るステップと、 該トラック・ホールド回路から前記タイミング信号の入
    力に応じた信号を出力するステップとを含んでなる集積
    回路の試験方法。
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