JP2003057307A - スキャンフリップフロップ回路およびスキャン設計方法 - Google Patents

スキャンフリップフロップ回路およびスキャン設計方法

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JP2003057307A
JP2003057307A JP2001246921A JP2001246921A JP2003057307A JP 2003057307 A JP2003057307 A JP 2003057307A JP 2001246921 A JP2001246921 A JP 2001246921A JP 2001246921 A JP2001246921 A JP 2001246921A JP 2003057307 A JP2003057307 A JP 2003057307A
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JP
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scan
circuit
latch means
flop circuit
flip
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JP2001246921A
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Koichi Tsutamura
孝一 蔦村
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スキューによるデータ転送不具合を回避する
ことができるスキャンフリップフロップ回路およびスキ
ャン設計方法を実現する。 【解決手段】 スキャンシフト動作からシステム動作に
遷移する際に、入力クロックの立下がりに同期して入力
データをマスターラッチ手段にラッチさせる一方、当該
マスターラッチ手段にラッチされる入力データが次段の
スレーブラッチ手段に転送されるのを阻止するので、ス
キャンシフト動作からシステム動作に遷移する際のスキ
ューによるデータ転送不具合を回避し得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LSI等に搭載さ
れる論理回路のテスト容易化を図るスキャンフリップフ
ロップ回路およびスキャン設計方法に関する。
【0002】
【従来の技術】LSI等に搭載される論理回路は、フリ
ップフロップ回路を含まない組合せ回路と、フリップフ
ロップ回路を含む順序回路とに分類される。順序回路に
は、フリップフロップ回路による内部状態が存在するか
ら、テスト生成アルゴリズムが探索する状態はその内部
状態の数に依存する。この為、順序回路のテスト生成に
は、膨大な時間を要し、高い故障検出率を実現すること
が難しい。そこで、近年では順序回路を、テスト生成が
容易な回路に設計変更するテスト容易化手法としてスキ
ャン設計法が開発されている。なお、ここで言うテスト
生成とは、論理回路の故障を検出するための入力系列を
求めることを指す。
【0003】スキャン設計法では、順序回路に含まれる
全てのフリップフロップ回路をスキャンフリップフロッ
プ回路に置換する。スキャンフリップフロップ回路と
は、通常のフリップフロップ回路を、1つ又は複数のシ
フトレジスタとして動作(スキャンシフト動作)させる
ように構成したものである。なお、こうしたスキャンフ
リップフロップ回路については、例えば特許公報第26
59952号に開示されている。
【0004】スキャンフリップフロップ回路をスキャン
シフト動作させると、フリップフロップの状態値を外部
から直接制御でき、しかもその状態値を観測し得るよう
になる。これにより、順序回路に含まれる全てのフリッ
プフロップ回路を疑似的に外部入出力と見做せるように
なり、効率良いテスト生成を可能にしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】スキャン設計法では、
スキャンテストを行う際、順序回路に供給するシステム
クロックを外部から制御する必要がある。複数のシステ
ムクロックが存在し、それが互いに異なるクロックタイ
ミングでデータ転送するような回路構成では、外部から
制御可能な1つのシステムクロックを与える方式が知ら
れている。
【0006】具体的には、例えば図7に図示するよう
に、セレクタ回路16,19を設け、このセレクタ回路
16,19に入力されるテスト信号TEST2を「1
(又はH)」にセットすることにより、全てのフリップ
フロップ回路15,18,20〜22を外部入力クロッ
クCK2で制御し得るように、スキャン設計することが
できる。
【0007】ところが、図7に示したように、外部から
制御可能な1つのシステムクロックを与える回路構成で
は、配線容量や抵抗成分の異なる複数のクロック信号経
路に1つのシステムクロックを供給する為、図8に図示
するように、スキャンシフト動作からシステム動作に遷
移する際のスキューによるデータ転送不具合が発生し易
くなる、という問題がある。
【0008】そこで本発明は、このような事情に鑑みて
なされたもので、スキューによるデータ転送不具合を回
避できるスキャンフリップフロップ回路およびスキャン
設計方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、マスターラッチ手段お
よびスレーブラッチ手段を備えるスキャンフリップフロ
ップ回路において、スキャンシフト動作からシステム動
作に遷移する際に、入力クロックの立下がりに同期して
入力データを前記マスターラッチ手段にラッチさせる一
方、当該マスターラッチ手段にラッチされる入力データ
が次段の前記スレーブラッチ手段に転送されるのを阻止
するシステム制御手段を具備することを特徴とする。
【0010】請求項2に記載の発明では、スキャンシフ
ト動作からシステム動作に遷移する時のスキューによる
データ転送不具合が発生する第1のスキャンフリップフ
ロップ回路を、入力クロックの立下がりに同期して入力
データをマスターラッチ手段にラッチさせる一方、当該
マスターラッチ手段にラッチされる入力データが次段の
スレーブラッチ手段に転送されるのを阻止する第2のス
キャンフリップフロップ回路に置換することを特徴とす
る。
【0011】本発明では、スキャンシフト動作からシス
テム動作に遷移する際に、入力クロックの立下がりに同
期して入力データをマスターラッチ手段にラッチさせる
一方、当該マスターラッチ手段にラッチされる入力デー
タが次段のスレーブラッチ手段に転送されるのを阻止す
るので、スキューによるデータ転送不具合を回避し得
る。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1は実施の一形態による
スキャンフリップフロップ回路10の構成を示す回路図
である。この図において、40は入力端Aに供給される
スキャンイン信号SIあるいは入力端Bに供給されるデ
ータDのいずれかを、セレクト入力端Sに入力されるテ
ストイネーブル信号TEに応じて選択し、それを出力端
Zから出力するセレクタ回路である。41はクロック信
号CKIが「1(又はH)」となった場合にゲートを遮
断するゲート回路、42〜44はクロック信号CKI、
XCKIに従ってデータラッチするマスターラッチ回路
である。マスターラッチ回路の出力はインバータ45に
て反転出力される。
【0013】46はクロック信号XCKSが「1(又は
H)」となった場合にゲートを遮断するゲート回路、4
7〜49はクロック信号CKS、XCKSに従ってデー
タラッチするスレーブラッチ回路である。スレーブラッ
チ回路の出力はインバータ50にて反転出力され、デー
タQとして外部出力される。51はテストイネーブル信
号TEとスキャンイネーブル信号SEとの論理積を出力
するAND回路、52はクロック信号CKを反転出力す
るインバータである。53はこのインバータ52にて反
転され、入力端Aに供給される反転クロック信号あるい
は入力端Bに供給されるクロック信号CKのいずれか
を、セレクト入力端Sに入力されるスキャンイネーブル
信号SEに応じて選択し、それを出力端Zから出力する
セレクタ回路である。
【0014】54はAND回路51の出力とセレクタ回
路53の出力との否定論理積をクロック信号XCKSと
して出力するNAND回路である。55はNAND回路
54の出力を反転させてクロック信号CKSを発生する
インバータである。56はセレクタ回路53の出力を反
転させてクロック信号XCKIを発生するインバータで
ある。57はクロック信号XCKIを反転させてクロッ
ク信号CKIを発生するインバータである。
【0015】上記構成において、スキャンフリップフロ
ップ回路10を通常動作させるには、テストイネーブル
信号TEおよびスキャンイネーブル信号SEを共に「1
(又はH)」に固定する。すると、セレクタ回路40で
は入力端Bに供給されるデータ信号Dを選択して次段へ
出力し、セレクタ回路53では入力端Bに供給されるク
ロック信号CKを選択して次段へ出力する。これによ
り、データDがクロック信号CKI,XCKIに応じて
マスターラッチ回路に保持される一方、クロック信号C
KS,XCKSに応じてスレーブラッチ回路に保持され
る為、通常のDフリップフロップ回路として動作する。
【0016】スキャンテストモード下にあるスキャンフ
リップフロップ回路10は、任意の値を設定するスキャ
ンシフト動作とクロック信号CKを与えてデータDを取
込ませるシステム動作とを交互に繰り返す。スキャンテ
ストモード下でスキャンシフト動作させるには、図2に
示すように、先ずスキャンイネーブル信号SEを「1
(又はH)」に固定しておく一方、テストイネーブル信
号TEを「0(又はL)」に設定する。
【0017】すると、セレクタ回路40では入力端Aに
供給されるスキャンイン信号SIを選択して次段へ出力
する。スキャンイン信号SIは、クロック信号CKIの
立上がりに同期して上述のマスターラッチ回路にラッチ
される(図2のタイミングt1参照)。この時、テスト
イネーブル信号TEは「0(又はL)」だから、ゲート
回路46は遮断され、スレーブラッチ回路にはスキャン
イン信号SIが伝播されない。
【0018】次に、クロック信号CKが「1(又は
H)」の期間中に、テストイネーブル信号TEを「1
(又はH)」に設定すると、クロック信号CKSが「1
(又はH)」になり(図2のタイミングt2参照)、ス
キャンイン信号SIはスレーブラッチ回路側に取込まれ
る。このように、スキャンフリップフロップ回路10で
は、マスターラッチ回路に取込みを指示するクロック信
号CKIと、スレーブラッチ回路に取込みを指示するク
ロック信号CKSとに時間差を持たせてスキューマージ
ンを確保しながらスキャンシフト動作を実現するように
なっている。
【0019】スキャンシフト動作からシステム動作に切
換えるには、図3に図示するように、スキャンイネーブ
ル信号SEを「0(又はL)」に、テストイネーブル信
号TEを「1(又はH)」にそれぞれ設定する。する
と、セレクタ回路53では入力端Aに供給される反転ク
ロック信号を選択し、一方、セレクタ回路40では入力
端Bに供給されるデータDを選択する。データDは、ク
ロック信号CKの立下がりに同期して上述のマスターラ
ッチ回路にラッチされるが、この時、スキャンイネーブ
ル信号SEは「0(又はL)」だから、ゲート回路46
は遮断され、スレーブラッチ回路にはデータ信号Dが伝
播されず、スキューによるデータ転送不具合を回避し得
るようになっている。
【0020】次に、図4を参照し、こうしたスキャンフ
リップフロップ回路10を用いてスキャン設計された回
路構成例について説明する。この図において、各々シリ
アル接続されるスキャンフリップフロップ回路58〜6
2の内、スキャンフリップフロップ回路61が上記構成
による本発明のフリップフロップ回路10であり、それ
以外は従来のスキャンフリップフロップ回路100であ
る。
【0021】従来のスキャンフリップフロップ回路10
0とは、図5に図示する通り、前述した本発明のスキャ
ンフリップフロップ回路10(図1参照)からAND回
路51、インバータ52およびセレクタ回路53を取り
除いた構成をなしている。
【0022】図4に示す回路構成例において、通常動作
時には、各スキャンフリップフロップ回路58〜62に
供給されるテストイネーブル信号TEが「0(又は
L)」に設定されるので、従来のスキャンフリップフロ
ップ回路58〜60、62はクロック信号CKAで駆動
され、本発明によるスキャンフリップフロップ回路61
はクロック信号CKBで駆動される。この場合、両クロ
ック信号CKA,CKBの位相は異なっており、タイミ
ング的に問題は生じない。
【0023】しかしながら、スキャンテストモード下で
システム動作させると、従来のスキャンフリップフロッ
プ回路58〜60、62および本発明によるスキャンフ
リップフロップ回路61が共に同一のクロック信号SY
SCKで駆動されるようになる。そうすると、スキャン
フリップフロップ回路58〜60、62へのクロック信
号経路とスキャンフリップフロップ回路61へのクロッ
ク信号経路とで配線容量や抵抗成分の差によりタイミン
グ問題が発生する場合がある。
【0024】すなわち、従来のスキャンフリップフロッ
プ回路58〜60、62では、スキャンシフト動作から
システム動作に切換えるべくテストイネーブル信号TE
を「1(又はH)」に設定すると、図6に図示するよう
に、データ信号Dはクロック信号CKの立上がりに同期
して、構成要素26〜28から構成されるマスターラッ
チ回路(図5参照)にラッチされると共に、構成要素3
1〜33から構成されるスレーブラッチ回路側にデータ
信号Dが伝播する結果、スキューによるデータ転送不具
合が生じ易い。
【0025】そこで、図4に図示した回路構成例では、
スキューによるデータ転送不具合が生じ易いスキャンフ
リップフロップ回路に、本発明によるスキャンフリップ
フロップ回路61を用い、これにより取込みエッジを変
更することでシステム動作時のスキューによるデータ転
送不具合を回避するようになっている。
【0026】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、マスタ
ーラッチ手段およびスレーブラッチ手段を備えるスキャ
ンフリップフロップ回路において、スキャンシフト動作
からシステム動作に遷移する際に、入力クロックの立下
がりに同期して入力データを前記マスターラッチ手段に
ラッチさせる一方、当該マスターラッチ手段にラッチさ
れる入力データが次段の前記スレーブラッチ手段に転送
されるのを阻止するので、スキャンシフト動作からシス
テム動作に遷移する際のスキューによるデータ転送不具
合を回避することができる。請求項2に記載の発明によ
れば、スキャンシフト動作からシステム動作に遷移する
時のスキューによるデータ転送不具合が発生する第1の
スキャンフリップフロップ回路に替えて、入力クロック
の立下がりに同期して入力データをマスターラッチ手段
にラッチさせる一方、当該マスターラッチ手段にラッチ
される入力データが次段のスレーブラッチ手段に転送さ
れるのを阻止する第2のスキャンフリップフロップ回路
を用いるようにした為、スキューの問題を意識せずにス
キャンテストを1系統のクロックで制御し得るようにな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態によるスキャンフリップ
フロップ回路10の構成を示す回路図である。
【図2】スキャンフリップフロップ回路10のスキャン
シフト動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。
【図3】スキャンフリップフロップ回路10のシステム
動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図4】スキャン設計された回路構成例を示す回路図で
ある。
【図5】従来のスキャンフリップフロップ回路100の
構成を示す回路図である。
【図6】スキャンフリップフロップ回路100のシステ
ム動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図7】従来技術を説明するための図である。
【図8】従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
10…スキャンフリップフロップ回路、40…セレクタ
回路、41…ゲート回路、42〜44…マスターラッチ
回路、45…インバータ、46…ゲート回路、47〜4
9…スレーブラッチ回路、50…インバータ、51…A
ND回路、52…インバータ、53…セレクタ回路、5
4…NAND回路、55〜57…インバータ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスターラッチ手段およびスレーブラッ
    チ手段を備えるスキャンフリップフロップ回路におい
    て、 スキャンシフト動作からシステム動作に遷移する際に、
    入力クロックの立下がりに同期して入力データを前記マ
    スターラッチ手段にラッチさせる一方、当該マスターラ
    ッチ手段にラッチされる入力データが次段の前記スレー
    ブラッチ手段に転送されるのを阻止するシステム制御手
    段を具備することを特徴とするスキャンフリップフロッ
    プ回路。
  2. 【請求項2】 スキャンシフト動作からシステム動作に
    遷移する時のスキューによるデータ転送不具合が発生す
    る第1のスキャンフリップフロップ回路を、入力クロッ
    クの立下がりに同期して入力データをマスターラッチ手
    段にラッチさせる一方、当該マスターラッチ手段にラッ
    チされる入力データが次段のスレーブラッチ手段に転送
    されるのを阻止する第2のスキャンフリップフロップ回
    路に置換することを特徴とするスキャン設計方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100747678B1 (ko) * 2002-08-20 2007-08-08 쇼와 이카 고교 가부시키가이샤 추간 케이지
US7484149B2 (en) 2006-03-14 2009-01-27 International Business Machines Corporation Negative edge flip-flops for muxscan and edge clock compatible LSSD

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KR100747678B1 (ko) * 2002-08-20 2007-08-08 쇼와 이카 고교 가부시키가이샤 추간 케이지
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