JP2004178676A - 半導体集積回路およびその検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】メモリマクロセルの検査に要するゲート規模の増加を最小限に抑え、かつ高い動作周波数で検査できるとともに、同時検査時の消費電力をも低減することができる半導体集積回路およびその検査方法を提供する。
【解決手段】複数のメモリマクロセル4、5を直列に接続する構成としたことにより、複数のメモリマクロセル4、5に対して、一つのデータ比較部6のみで検査を実現し、また、複数のメモリマクロセル4、5を直列に接続する際に互いに隣り合ったメモリマクロセル4、5を接続することにより、互いに接続されるメモリマクロセルの前段のメモリマクロセル4のリードデータ27の出力ピンから次段のメモリマクロセル5のライトデータ32の入力ピンまでの配線長が短くなり、検査時のデータ遅延量を低減する。
【選択図】 図1
【解決手段】複数のメモリマクロセル4、5を直列に接続する構成としたことにより、複数のメモリマクロセル4、5に対して、一つのデータ比較部6のみで検査を実現し、また、複数のメモリマクロセル4、5を直列に接続する際に互いに隣り合ったメモリマクロセル4、5を接続することにより、互いに接続されるメモリマクロセルの前段のメモリマクロセル4のリードデータ27の出力ピンから次段のメモリマクロセル5のライトデータ32の入力ピンまでの配線長が短くなり、検査時のデータ遅延量を低減する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内蔵したメモリマクロセルの良否判定を基に電気特性的に自己検査する半導体集積回路およびその検査方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、OA機器やパーソナルコンピュータ等に組み込まれる電子機器などには、書き込みデータ、アドレスおよびアクセス信号を入力とし、読み出しデータを出力とする複数のメモリマクロセルを内蔵する半導体集積回路が広く利用されている。
【0003】
このような半導体集積回路においては、近年では、内蔵した複数のメモリマクロセルに対して、それらの書き込みおよび読み出し動作により良否を判定し、その良否判定を基に電気特性的に自己検査するための手法として、BIST(Build−In−Self−Test)回路を用いた手法(例えば、特許文献1参照)が主流となっている。
【0004】
以上のような従来の半導体集積回路について、図面を参照しながら以下に説明する。
図4は8ワードで8ビット幅の第一のメモリマクロセル53および8ワードで8ビット幅の第二のメモリマクロセル54をBIST回路90を用いて検査する場合のブロック図である。
【0005】
まず、BIST回路90は、図4に示すように、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54の3ビットのアドレス信号70を発生するアドレス信号生成部50、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54の8ビットのライトデータ信号71を生成するライトデータ信号生成部51、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54の3ビットのアクセス制御信号72(アクセスを許可するためのアクセス許可信号、ライトを許可するためのライト許可信号、リードを許可するためのリード許可信号から構成される)を発生するアクセス制御信号生成部52、第一のメモリマクロセル53をリードしたときのリードデータ信号73とライトデータ信号71を比較し、一致のとき値”0”、不一致のとき値”1”である第一の比較結果信号76を出力する第一のデータ比較部55、第二のメモリマクロセル54をリードしたときのリードデータ信号74とライトデータ信号71を比較し、一致のとき”0”、不一致のとき”1”である第二の比較結果信号77を出力する第二のデータ比較部56、第一の比較結果信号76と第二の比較結果信号77の論理和をとり、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54が良品であれば値”0”、不良品であれば値”1”となる良品判定信号78を出力する良品判定信号出力部58、良品判定信号78が”1”であるとき、リードデータ信号73、リードデータ信号74、アドレス信号70を取り込んで、不良情報信号79として出力する不良情報出力部57から構成される。
【0006】
また、アドレス信号生成部50、ライトデータ信号生成部51、アクセス制御信号生成部52、不良情報出力部57、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54は、クロック信号81と接続され、このクロック信号81に同期して動作するものとする。また、アドレス信号生成部50、ライトデータ信号生成部51、アクセス制御信号生成部52、不良情報出力部57は、クロック信号81の立ち上がりに同期して動作し、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54は、クロック信号81の立下りでライトおよびリードがなされるものとする。
【0007】
さらに、アドレス信号生成部50、ライトデータ信号生成部51、アクセス制御信号生成部52は、リセット信号80が接続され、このリセット信号80が有効である期間は初期化され、無効期間は検査を行うものとする。
【0008】
以上のように構成された従来の半導体集積回路について、その動作を以下に説明する。
図5は図4の構成でメモリマクロセルを検査する際のタイミングチャートである。図5において、クロック信号81は常に供給されており、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54の検査を開始するために、まず、リセット信号80を値”0”すなわちリセット有効状態(図5の状態T1)にして、アドレス信号生成部50、ライトデータ信号生成部51およびアクセス制御信号生成部52を初期化する。
【0009】
その後、リセット信号80を値”1”すなわちリセット無効状態(図5の状態T2以降)にすることによって、アドレス信号生成部50、ライトデータ信号生成部51およびアクセス制御信号生成部52はクロック信号81の立ち上がりに同期して動作を開始し、最初に第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”000”を検査するため、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”000”番地へ、値”11111111”を書き込む(図5の状態T3)。
【0010】
そして、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”000”番地を読み出し(図5の状態T4)、クロック信号81の立ち下がりに同期して、リードデータ信号73およびリードデータ信号74はいずれも”11111111”が出力される。
【0011】
そして、図5の状態T4のクロック信号が値”0”の期間で、第一のデータ比較部55はリードデータ信号73とライトデータ信号71を比較し、一致しているため比較結果信号76に値”0”を出力し、第二のデータ比較部56はリードデータ信号74とライトデータ信号71を比較し、一致しているため比較結果信号77に値”0”を出力して、良品判定信号78は値”0”を出力するため、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”000”について良品であると判定する(図5の状態T4)。
【0012】
次に、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”001”を検査するため、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”001”番地へ、値”00000000”を書き込む(図5の状態T5)。そして、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”001”番地を読み出し(図5の状態T6)、クロック信号81の立ち下がりに同期して、リードデータ信号73およびリードデータ信号74には、いずれも”00000000”が出力される。
【0013】
そして、図5の状態T6のクロック信号81が値”0”の期間で、第一のデータ比較部55はリードデータ信号73とライトデータ信号71を比較し、一致しているため比較結果信号76に値”0”を出力し、第二のデータ比較部56はリードデータ信号74とライトデータ信号71を比較し、一致しているため比較結果信号77に値”0”を出力して、良品判定信号78は値”0”を出力するため、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”001”については良品であると判定する(図5の状態T6)。
【0014】
さらに、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”010”を検査するため、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”010”番地へ、値”11111111”を書き込む(図5の状態T7)。
【0015】
そして、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”010”番地を読み出し(図5の状態T8)、クロック信号81の立ち下がりに同期して、リードデータ信号73には”11111111”が出力され、リードデータ信号74は第二のメモリマクロセル54が故障しているため”11111110”が出力される。
【0016】
そして、図5の状態T8のクロック信号81が値”0”の期間で、第一のデータ比較部55はリードデータ信号73とライトデータ信号71を比較し、一致しているため比較結果信号76に値”0”を出力し、第二のデータ比較部56はリードデータ信号74とライトデータ信号71を比較し、不一致であるため比較結果信号77に値”1”を出力して、良品判定信号78は値”1”を出力するため第一のメモリアドレス53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”010”については、不良品であると判定する(図5の状態T8)。
【0017】
また、良品判定信号78は、アドレス信号生成部50、ライトデータ信号生成部51、アクセス制御信号生成部52および不良情報出力部57に接続されており、良品判定信号78が値”1”の状態では、アドレス信号生成部50、ライトデータ信号生成部51およびアクセス制御信号生成部52は、前サイクルの値を保持するため、アドレス信号70は”010”、ライトデータ信号は”11111111”、アクセス許可信号は”0”、ライト許可信号は”1”、リード許可信号は”0”のままである(図5の状態T9からT12)。
【0018】
この図5の状態T9からT12の期間で、不良情報出力部57は、8ビットのリードデータ信号73、8ビットのリードデータ信号74および3ビットのアドレス信号70の合計19ビットのパラレルデータを、19サイクルかけて(図5では状態T9から状態T12)、シリアルデータの不良情報信号79として出力するため、不良情報信号79を解析することにより、故障しているメモリマクロセル、アドレス、データのビット位置を特定することが可能である。
【0019】
そして、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”011”を検査し(図5の状態T13およびT14)、同様にアドレス”100”、”101”、”110”についても検査を行い(図5では省略)、最後に、アドレス”111”の検査を実施して(図5の状態T15およびT16)検査を終了する。
【0020】
また、メモリマクロセルが3個以上となっても、アドレス信号70、ライトデータ信号71、アクセス制御信号72は各メモリマクロセルに共通に供給され、メモリマクロセル毎にデータ比較部があれば検査可能な構成である。
【0021】
従来のBIST回路は、以上のように構成されており、複数のメモリマクロセルを検査することが可能となっている。
【0022】
【特許文献1】
特開平11−45596号公報
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような従来のBIST回路では、メモリマクロセル53、54毎にデータ比較部55、56が必要となり、メモリマクロ数に比例してデータ比較部55、56の合計ゲート規模も増大するため、搭載するメモリマクロセル数が膨大になって、LSIコストの増大に多大な影響を与えるという問題点を有していた。
【0024】
また、メモリマクロセル53、54をリードした後、データ比較部55、56および良品判定信号出力部58を通過後に良品判定信号78が出力されるが、少なくとも、データ比較部55、56では比較のための排他的論理和ゲートが4段と、良品判定信号出力部58で論理和ゲートが1段の合計5段のゲートが存在するため、メモリマクロセル53、54のリードから良品判定信号78の確定までの遅延時間が大きくなり、高速で検査する必要がある場合に、マスクレイアウト設計の際に全てのメモリマクロセルとBIST回路を接近させること、および配線を最短にすることなどの考慮が必要であり、配置を考慮しても所望の動作周波数で検査できない場合も起こりうるという問題点も有していた。
【0025】
さらに、検査対象となる全メモリマクロセル53、54は同時にアクセス状態となるため全メモリマクロセル53、54が活性化され、かつリードデータの全ビットが一斉に変化するため消費電力が大きくなり、内部電源電圧の大幅な電圧降下が発生しメモリマクロセル53、54が正常に動作せず、検査ができなくなるという問題点をも有していた。
【0026】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、メモリマクロセルの検査に要するゲート規模の増加を最小限に抑え、かつ高い動作周波数で検査することができるとともに、同時検査時の消費電力をも低減することができる半導体集積回路およびその検査方法を提供する。
【0027】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項1に記載の半導体集積回路は、書き込みデータ、アドレスおよびアクセス信号を入力とし、読み出しデータを出力とする複数のメモリマクロセルを内蔵し、それら複数のメモリマクロセルに対して、それらの書き込みおよび読み出し動作により良否を判定し、その良否判定を基に電気特性的に自己検査する半導体集積回路であって、前記複数のメモリマクロセルとともに、前記複数のメモリマクロセルのうち任意のメモリマクロセルへの前記書き込みデータを生成する書き込みデータ信号生成部と、前記複数のメモリマクロセルのうち、任意のメモリマクロセルの前記書き込みデータと前記読み出しデータを比較するデータ比較部とを内蔵し、前記複数のメモリマクロセルのうち任意のメモリマクロセルの読み出しデータ出力ピンと、そのメモリマクロセル以外の任意のメモリマクロセルの書き込みデータ入力ピンとを順次接続して、前記複数のメモリマクロセルを直列に接続し、かつ、前記書き込みデータ信号生成部および前記複数のメモリマクロセルおよび前記データ比較部を直列に接続し、前記データ比較部による比較結果に基づいて前記複数のメモリマクロセルの良否を判定するよう構成したことを特徴とする。
【0028】
また、本発明の請求項2に記載の半導体集積回路の検査方法は、請求項1に記載の半導体集積回路の検査方法であって、前記書き込みデータ信号生成部からの書き込みデータを、直列接続された前記複数のメモリマクロセルのうち初段のメモリマクロセルへ書き込む工程1と、前記工程1で書き込んだデータを、前記初段のメモリマクロセルから読み出す工程2と、前記複数のメモリマクロセルのうち次段以降のメモリマクロセルにも同様に、前記書き込みおよび読み出しを繰り返して、前記複数のメモリマクロセルのうち最終段のメモリマクロセルのデータを読み出す工程3と、データ比較部により、前記初段のメモリマクロセルへの書き込みデータと、前記最終段のメモリマクロセルからの読み出しデータとを比較する工程4とからなり、前記データ比較部による比較結果に基づいて前記複数のメモリマクロセルの良否を判定し、その良否判定を基に電気特性的に自己検査する方法としたことを特徴とする。
【0029】
以上により、複数のメモリマクロセルを直列に接続する構成としたことにより、複数のメモリマクロセルに対して、一つのデータ比較部のみで検査を実現することができる。
【0030】
また、複数のメモリマクロセルを直列に接続する際に互いに隣り合ったメモリマクロセルを接続することにより、互いに接続されるメモリマクロセルの前段のメモリマクロセルの読み出しデータピンから次段のメモリマクロセルの書き込みデータピンまでの配線長が短くなり、検査時のデータ遅延量を低減することができる。
【0031】
また、本発明の請求項3に記載の半導体集積回路は、請求項1に記載の半導体集積回路であって、前記複数のメモリマクロセルへ入力されるアドレスを生成するアドレス生成部と、前記複数のメモリマクロセルへ入力されるアクセス信号を生成するアクセス信号生成部とを設け、前記アドレス生成部からのアドレスを前記複数のメモリマクロセルへ共通に入力するとともに、前記アクセス信号生成部は、前記良否判定の対象となるメモリマクロセル群に対しては、前記アクセス信号としてイネーブル状態のアクセス信号を生成し、前記良否判定の対象でないメモリマクロセル群に対しては、前記アクセス信号としてディセーブル状態のアクセス信号を生成するよう構成したことを特徴とする。
【0032】
また、本発明の請求項4に記載の半導体集積回路は、請求項3に記載の半導体集積回路であって、前記複数のメモリマクロセルのうち最終段のメモリマクロセルの読み出しデータと、前記複数のメモリマクロセルのうち最終段のメモリマクロセルを除く任意のメモリマクロセルの読み出しデータとを、選択する選択回路を設け、前記選択回路の出力を前記データ比較部に接続するとともに、前記データ比較部は、前記複数のメモリマクロセルのうち初段のメモリマクロセルへの書き込みデータと前記選択回路の出力信号とを比較するよう構成したことを特徴とする。
【0033】
また、本発明の請求項5に記載の半導体集積回路の検査方法は、請求項4に記載の半導体集積回路の検査方法であって、前記書き込みデータ信号生成部からの書き込みデータを、直列接続された前記複数のメモリマクロセルのうち初段のメモリマクロセルへ書き込む工程1と、前記工程1で書き込んだデータを、前記初段のメモリマクロセルから読み出す工程2と、前記複数のメモリマクロセルのうち次段以降のメモリマクロセルにも同様に、前記書き込みおよび読み出しを繰り返して、前記複数のメモリマクロセルのうち最終段のメモリマクロセルのデータを読み出す工程3と、前記複数のメモリマクロセルのうち最終段のメモリマクロセルを除く任意のメモリマクロセルのデータを読み出す工程4と、選択回路により、前記最終段のメモリマクロセルの読み出しデータと、前記最終段のメモリマクロセルを除く任意のメモリマクロセルの読み出しデータとを、選択する工程5と、データ比較部により、前記初段のメモリマクロセルへの書き込みデータと、前記選択回路からの読み出しデータとを比較する工程6とからなり、前記工程5で前記最終段のメモリマクロセルを除く任意のメモリマクロセルの読み出しデータを選択し、前記工程6で、前記初段のメモリマクロセルへの書き込みデータと、前記最終段のメモリマクロセルを除く任意のメモリマクロセルの読み出しデータとを、比較し、これらの選択および比較を、前記複数のメモリマクロセルを複数のメモリマクロセル群に分割した各メモリマクロセル群毎に、繰り返して実行し、各メモリマクロセル群毎に、データ比較部による比較結果に基づいて良否を判定し、それらの良否判定を基に電気特性的に自己検査する方法としたことを特徴とする。
【0034】
以上により、選択回路によって、複数のメモリマクロセルを分割した複数のメモリマクロセル群から任意のメモリマクロセル群を選択して、そのメモリマクロセル群からの読み出しデータのみの比較を可能にし、かつアクセス信号生成部が検査対象となるメモリマクロセル群のみアクセス信号をイネーブル状態にし、検査対象ではないメモリマクロセル群はディセーブル状態にすることができる。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す半導体集積回路およびその検査方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【0036】
図1は本実施の形態の半導体集積回路の構成を示すブロック図である。図1において、40はBIST回路であり、本実施の形態の半導体集積回路は、第一のメモリマクロセル4と、第二のメモリマクロセル5と、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5への3ビットのアドレスデータ22を出力するアドレス信号生成部1と、第一のメモリマクロセル4と第二のメモリマクロセル5への8ビットの第一のライトデータ23を出力するライトデータ信号生成部2と、第一のメモリマクロセル4への第一のアクセス制御信号25(第一のアクセス許可信号、第一のライト許可信号および第一のリード許可信号からなる)、および第二のメモリマクロセル5への第二のアクセス制御信号26(第二のアクセス許可信号、第二のライト許可信号および第二のリード許可信号からなる)を出力するアクセス制御信号生成部3と、検査選択信号24が値”0”のとき8ビットの第一のリードデータ27を選択し、値”1”のとき8ビットの第一のライトデータ23を選択して、第二のライトデータ32を出力する第一の選択回路8と、第二のアクセス制御信号26のアクセス許可信号が値”0”のとき8ビットの第二のリードデータ28を選択し、値”1”のとき8ビットの第一のリードデータ27を選択して、第三のリードデータ31を出力する第二の選択回路9と、第三のリードデータ31と8ビットの第一のライトデータ23を比較し、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5が良品であれば値”0”を出力し、不良品であれば値”1”となる良品判定信号29を出力するデータ比較部6と、良品判定信号29が値”1”であり不良であるとき、3ビットのアドレスデータ22と8ビットの第一のリードデータ27と8ビットの第二のリードデータ28を、クロック信号21に同期して1ビットずつ、シリアルの不良情報信号30として出力する不良情報出力部7とで構成されている。
【0037】
また、アドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2、アクセス制御信号生成部3、不良情報出力部7、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5は、クロック信号21と接続され、このクロック信号21に同期して動作するものとする。また、アドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2、アクセス制御信号生成部3、不良情報出力部7は、クロック信号21の立ち上がりに同期して動作し、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5は、クロック信号21の立下りでライト動作およびリード動作がなされるものとする。さらに、アドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2、アクセス制御信号生成部3は、リセット信号20が接続され、このリセット信号20が値”0”である有効期間は初期化され、値”1”である無効期間は検査を行うものとする。
【0038】
以上のように構成された本実施の形態の半導体集積回路について、その動作を以下に説明する。
まず、図1の半導体集積回路において、第一のメモリマクロセル4と第二のメモリマクロセル5を一回で検査する場合の動作を説明する。
【0039】
図2は図1の半導体集積回路において、一回で検査する場合の検査方法を示すタイミングチャートである。図2において、一回で検査するため検査選択信号24を値”0”に固定する。またクロック信号21は常に供給されており、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5の検査を開始するためには、まずリセット信号20を値”0”すなわちリセット有効状態(図2の状態T1)にしてアドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2およびアクセス制御信号生成部3を初期化する。
【0040】
その後、リセット信号20を値”1”すなわちリセット無効状態(図2の状態T2以降)にすることによって、アドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2およびアクセス制御信号生成部3は、クロック信号21の立ち上がりに同期して動作を開始する。
【0041】
最初に、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5のアドレス”000”を検査するため、アドレス信号生成部1は値”000”を出力し、ライトデータ信号生成部2は値”11111111”を出力して、第一のメモリマクロセル4のアドレス”000”番地へ値”11111111”を書き込む(図2の状態T3)。そして第一のメモリマクロセル4のアドレス”000”番地を読み出し、クロック信号21の立ち下がりに同期して、リードデータ27としては値”11111111”が出力される(図2の状態T4から)。
【0042】
そして、検査選択信号が値”0”であるため、第一の選択回路8によって第一のリードデータ27が選択され、値”11111111”が第二のメモリマクロセル5のアドレス”000”番地へ書き込まれる(図2の状態T5)。そして第二のメモリマクロセル5のアドレス”000”番地を読み出し、クロック信号21の立ち下がりに同期して、リードデータ28は値”11111111”が出力される(図2の状態T6から)。そして検査選択信号24は値”0”であるため、第二の選択回路9は第二のリードデータ28を選択しており、図2の状態T6のクロック信号が値”0”の期間で、データ比較部6は、入力がいずれも値”11111111”で一致しているため、良品判定信号として値”0”を出力する。これにより、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5のアドレス”000”については良品であると判定する(図2の状態T6)。
【0043】
次に、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5のアドレス”001”を検査するため、アドレス信号生成部1は値”001”を出力し、ライトデータ信号生成部2は値”00000000”を出力して、第一のメモリマクロセル4のアドレス”001”番地へ値”00000000”を書き込む(図2の状態T7)。そして第一のメモリマクロセル4のアドレス”001”番地を読み出し、クロック信号21の立ち下がりに同期して、リードデータ27へは値”00000000”が出力される(図2の状態T8から)。
【0044】
そして、検査選択信号が値”0”であるため、第一の選択回路8によって第一のリードデータ27が選択され値”00000000”が第二のメモリマクロセル5のアドレス”001”番地へ書き込まれる(図2の状態T9)。そして第二のメモリマクロセル5のアドレス”001”番地を読み出し、クロック信号21の立ち下がりに同期して、リードデータ28へは値”10000000”が出力される(図2の状態T10から)。そして検査選択信号24は値”0”であるため、第二の選択回路9は第二のリードデータ28を選択しており、図2の状態T10のクロック信号が値”0”の期間で、データ比較部6は、入力が値”00000000”と値”10000000”で不一致であるため、良品判定信号29として値”1”を出力する。これにより、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5のアドレス”001”については不良品であると判定する(図5の状態T10)。
【0045】
また、良品判定信号29は、アドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2、アクセス制御信号生成部3および不良情報出力部7に接続されており、良品判定信号29が値”1”の状態では、アドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2およびアクセス制御信号生成部3は前サイクルの値を保持するため、アドレス信号22は”001”、ライトデータ信号は”00000000”、アクセス許可信号は”0”、ライト許可信号は”1”、リード許可信号は”0”のままである(図2の状態T10からT12)。
【0046】
この図2の状態T10からT12の期間で、不良情報出力部7は8ビットの第一のリードデータ27、8ビットの第二のリードデー28および3ビットのアドレスデータ22の合計19ビットのパラレルデータを、19サイクルかけて(図2では状態T11から状態T12)、シリアルデータの不良情報信号29として出力するため、不良情報信号29を解析することにより、故障しているメモリマクロセル、アドレス、データのビット位置を特定することが可能である。
【0047】
そして、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5のアドレス”010”を検査し(図5の状態T13からT14)、同様にアドレス”011”、”100”、”101”、”110”についても検査を行い(図5では省略)、最後にアドレス”111”の検査を実施して(図5の状態T15およびT16)検査を終了する。
【0048】
次に、図1の半導体集積回路において、一回目に第一のメモリマクロセル4を検査し、二回目に第二のメモリマクロセル5を検査する場合の動作を説明する。
図3は図1の半導体集積回路において、二回で検査する場合の検査方法を示すタイミングチャートである。図3において、二回に分けて検査をするため検査選択信号24は値”1”に固定する。またクロック信号21は常に供給されており、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5の検査を開始するためには、まずリセット信号20を値”0”すなわちリセット有効状態(図3の状態T1)にして、アドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2およびアクセス制御信号生成部3を初期化する。
【0049】
その後、リセット信号20を値”1”すなわちリセット無効状態(図3の状態T2以降)にすることによって、アドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2およびアクセス制御信号生成部3は、クロック信号21の立ち上がりに同期して動作を開始する。
【0050】
第一のメモリマクロセル4のアドレス”000”を検査するため、アドレス信号生成部1は値”000”を出力し、ライトデータ信号生成部2は値”11111111”を出力して、第一のメモリマクロセル4のアドレス”000”番地へ値”11111111”を書き込む(図3の状態T3)。そして第一のメモリマクロセル4のアドレス”000”番地を読み出し、クロック信号21の立ち下がりに同期して、リードデータ27は値”11111111”が出力される(図3の状態T4から)。
【0051】
図3の状態T4において、第二のアクセス許可信号26が値”1”であるため、第二の選択回路9は第三のリードデータ31へ第一のリードデータ27を出力し、データ比較部6は、第一のライトデータ23の値”11111111”と第三のリードデータ31の値”11111111”を比較し、一致しているため良品判定信号29として値”0”を出力して、第一のメモリマクロセル4のアドレス”000”は良品であると判断する(図3の状態T4)。
第一のメモリマクロセル4のアドレス”001”、”010”、”011”、”100”、”101”、”110”および”111”についても、図3のT5からT8のようになり、アドレス”000”の検査(図3のT3およびT4)と同様であるため説明を省略する。
【0052】
また、第一のメモリマクロセル4を検査している期間は、第二のメモリマクロセル5のアクセス許可信号はディセーブル状態であるので、第二のメモリマクロセル5は不活性状態であり、消費電力は活性状態に比べて極めて少ない状態である(図3の状態T3からT8)。
【0053】
次に、第二のメモリマクロセル5のアドレス”000”を検査するため、アドレス信号生成部1は値”000”を出力し、ライトデータ信号生成部2は値”11111111”を出力して、検査選択信号が値”0”であるため、第二の選択回路8は、第一のライトデータ23を選択し、第二のメモリマクロセル5のアドレス”000”番地へ値”11111111”を書き込む(図3の状態T9)。そして第二のメモリマクロセル5のアドレス”000”番地を読み出し、クロック信号21の立ち下がりに同期して、リードデータ28は値”11111111”が出力される(図3の状態T10から)。
【0054】
図3の状態T10において、第二のアクセス許可信号は値”0”であるため、第二の選択回路9は、第三のリードデータ31へ第二のリードデータ28を出力し、データ比較部6は、第一のライトデータ23の値”11111111”と第三のリードデータ31の値”11111111”を比較し、一致しているため良品判定信号29として値”0”を出力し、第二のメモリマクロセル5のアドレス”000”は良品であると判断する(図3の状態T10)。
第二のメモリマクロセル5のアドレス”001”の検査において、第二のメモリマクロセル5に故障がある場合のタイミングは、図3の状態T11からT14であり、図2の状態T11およびT12と同様であるため説明を省略する。
【0055】
また、”010”、”011”、”100”、”101”、”110”および”111”についても、図3のアドレス”000”の検査(図3のT9およびT10)と同様であるため説明を省略する。
【0056】
また、第二のメモリマクロセル5を検査している期間は、第一のメモリマクロセル4の第一のアクセス許可信号はディセーブル状態であるので、第一のメモリマクロセル4は不活性状態であり、消費電力は活性状態に比べて極めて少ない状態である(図3の状態T9からT16)。
【0057】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複数のメモリマクロセルを直列に接続する構成としたことにより、複数のメモリマクロセルに対して、一つのデータ比較部のみで検査を実現することができる。
【0058】
そのため、複数のメモリマクロセルを検査するための回路によるゲート規模を削減することができる。
また、複数のメモリマクロセルを直列に接続する際に互いに隣り合ったメモリマクロセルを接続することにより、互いに接続されるメモリマクロセルの前段のメモリマクロセルの読み出しデータピンから次段のメモリマクロセルの書き込みデータピンまでの配線長が短くなり、検査時のデータ遅延量を低減することができる。
【0059】
そのため、マスクレイアウトの際にデータ比較部を最終段のメモリマクロセルに近づけて配置するだけでよく、マスクレイアウト設計およびタイミング設計が容易で、かつ高い実動作周波数でも検査することができる。
【0060】
また、選択回路によって、複数のメモリマクロセルを分割した複数のメモリマクロセル群から任意のメモリマクロセル群を選択して、そのメモリマクロセル群からの読み出しデータのみの比較を可能にし、かつアクセス信号生成部が検査対象となるメモリマクロセル群のみアクセス信号をイネーブル状態にし、検査対象ではないメモリマクロセル群はディセーブル状態にすることができる。
【0061】
そのため、複数のメモリマクロセルを数回に分割して検査することができ、検査対象ではないディセーブル状態になっているメモリマクロセル群による消費電力の低減を実現することができるとともに、1回の検査時の全消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の半導体集積回路の構成を示すブロック図
【図2】同実施の形態の半導体集積回路において一回で検査する場合の検査方法を示すタイミングチャート
【図3】同実施の形態の半導体集積回路において二回で検査する場合の検査方法を示すタイミングチャート
【図4】従来の半導体集積回路の構成を示すブロック図
【図5】同従来例の半導体集積回路における検査方法を示すタイミングチャート
【符号の説明】
1 アドレス信号生成部
2 ライトデータ信号生成部
3 アクセス制御信号生成部
4 第一のメモリマクロセル
5 第二のメモリマクロセル
6 データ比較部
7 不良情報出力部
8 第一の選択回路
9 第二の選択回路
20 リセット信号
21 クロック信号
22 (3ビットの)アドレスデータ
23 (8ビットの)第一のライトデータ
24 検査選択信号
25 第一のアクセス制御信号
26 第二のアクセス制御信号
27 (8ビットの)第一のリードデータ
28 (8ビットの)第二のリードデータ
29 良品判定信号
30 不良情報信号
31 第三のリードデータ
32 第二のライトデータ
40 BIST回路
50 アドレス信号生成部
51 ライトデータ信号生成部
52 アクセス制御信号生成部
53 第一のメモリマクロセル
54 第二のメモリマクロセル
55 第一のデータ比較部
56 第二のデータ比較部
57 不良情報出力部
58 良品判定信号出力部
70 (3ビットの)アドレスデータ
71 (8ビットの)ライトデータ
72 アクセス制御信号
73 (8ビットの)第一のリードデータ
74 (8ビットの)第二のリードデータ
76 第一の比較結果信号
77 第二の比較結果信号
78 良品判定信号
79 不良情報信号
80 リセット信号
81 クロック信号
90 BIST回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、内蔵したメモリマクロセルの良否判定を基に電気特性的に自己検査する半導体集積回路およびその検査方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、OA機器やパーソナルコンピュータ等に組み込まれる電子機器などには、書き込みデータ、アドレスおよびアクセス信号を入力とし、読み出しデータを出力とする複数のメモリマクロセルを内蔵する半導体集積回路が広く利用されている。
【0003】
このような半導体集積回路においては、近年では、内蔵した複数のメモリマクロセルに対して、それらの書き込みおよび読み出し動作により良否を判定し、その良否判定を基に電気特性的に自己検査するための手法として、BIST(Build−In−Self−Test)回路を用いた手法(例えば、特許文献1参照)が主流となっている。
【0004】
以上のような従来の半導体集積回路について、図面を参照しながら以下に説明する。
図4は8ワードで8ビット幅の第一のメモリマクロセル53および8ワードで8ビット幅の第二のメモリマクロセル54をBIST回路90を用いて検査する場合のブロック図である。
【0005】
まず、BIST回路90は、図4に示すように、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54の3ビットのアドレス信号70を発生するアドレス信号生成部50、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54の8ビットのライトデータ信号71を生成するライトデータ信号生成部51、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54の3ビットのアクセス制御信号72(アクセスを許可するためのアクセス許可信号、ライトを許可するためのライト許可信号、リードを許可するためのリード許可信号から構成される)を発生するアクセス制御信号生成部52、第一のメモリマクロセル53をリードしたときのリードデータ信号73とライトデータ信号71を比較し、一致のとき値”0”、不一致のとき値”1”である第一の比較結果信号76を出力する第一のデータ比較部55、第二のメモリマクロセル54をリードしたときのリードデータ信号74とライトデータ信号71を比較し、一致のとき”0”、不一致のとき”1”である第二の比較結果信号77を出力する第二のデータ比較部56、第一の比較結果信号76と第二の比較結果信号77の論理和をとり、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54が良品であれば値”0”、不良品であれば値”1”となる良品判定信号78を出力する良品判定信号出力部58、良品判定信号78が”1”であるとき、リードデータ信号73、リードデータ信号74、アドレス信号70を取り込んで、不良情報信号79として出力する不良情報出力部57から構成される。
【0006】
また、アドレス信号生成部50、ライトデータ信号生成部51、アクセス制御信号生成部52、不良情報出力部57、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54は、クロック信号81と接続され、このクロック信号81に同期して動作するものとする。また、アドレス信号生成部50、ライトデータ信号生成部51、アクセス制御信号生成部52、不良情報出力部57は、クロック信号81の立ち上がりに同期して動作し、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54は、クロック信号81の立下りでライトおよびリードがなされるものとする。
【0007】
さらに、アドレス信号生成部50、ライトデータ信号生成部51、アクセス制御信号生成部52は、リセット信号80が接続され、このリセット信号80が有効である期間は初期化され、無効期間は検査を行うものとする。
【0008】
以上のように構成された従来の半導体集積回路について、その動作を以下に説明する。
図5は図4の構成でメモリマクロセルを検査する際のタイミングチャートである。図5において、クロック信号81は常に供給されており、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54の検査を開始するために、まず、リセット信号80を値”0”すなわちリセット有効状態(図5の状態T1)にして、アドレス信号生成部50、ライトデータ信号生成部51およびアクセス制御信号生成部52を初期化する。
【0009】
その後、リセット信号80を値”1”すなわちリセット無効状態(図5の状態T2以降)にすることによって、アドレス信号生成部50、ライトデータ信号生成部51およびアクセス制御信号生成部52はクロック信号81の立ち上がりに同期して動作を開始し、最初に第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”000”を検査するため、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”000”番地へ、値”11111111”を書き込む(図5の状態T3)。
【0010】
そして、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”000”番地を読み出し(図5の状態T4)、クロック信号81の立ち下がりに同期して、リードデータ信号73およびリードデータ信号74はいずれも”11111111”が出力される。
【0011】
そして、図5の状態T4のクロック信号が値”0”の期間で、第一のデータ比較部55はリードデータ信号73とライトデータ信号71を比較し、一致しているため比較結果信号76に値”0”を出力し、第二のデータ比較部56はリードデータ信号74とライトデータ信号71を比較し、一致しているため比較結果信号77に値”0”を出力して、良品判定信号78は値”0”を出力するため、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”000”について良品であると判定する(図5の状態T4)。
【0012】
次に、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”001”を検査するため、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”001”番地へ、値”00000000”を書き込む(図5の状態T5)。そして、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”001”番地を読み出し(図5の状態T6)、クロック信号81の立ち下がりに同期して、リードデータ信号73およびリードデータ信号74には、いずれも”00000000”が出力される。
【0013】
そして、図5の状態T6のクロック信号81が値”0”の期間で、第一のデータ比較部55はリードデータ信号73とライトデータ信号71を比較し、一致しているため比較結果信号76に値”0”を出力し、第二のデータ比較部56はリードデータ信号74とライトデータ信号71を比較し、一致しているため比較結果信号77に値”0”を出力して、良品判定信号78は値”0”を出力するため、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”001”については良品であると判定する(図5の状態T6)。
【0014】
さらに、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”010”を検査するため、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”010”番地へ、値”11111111”を書き込む(図5の状態T7)。
【0015】
そして、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”010”番地を読み出し(図5の状態T8)、クロック信号81の立ち下がりに同期して、リードデータ信号73には”11111111”が出力され、リードデータ信号74は第二のメモリマクロセル54が故障しているため”11111110”が出力される。
【0016】
そして、図5の状態T8のクロック信号81が値”0”の期間で、第一のデータ比較部55はリードデータ信号73とライトデータ信号71を比較し、一致しているため比較結果信号76に値”0”を出力し、第二のデータ比較部56はリードデータ信号74とライトデータ信号71を比較し、不一致であるため比較結果信号77に値”1”を出力して、良品判定信号78は値”1”を出力するため第一のメモリアドレス53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”010”については、不良品であると判定する(図5の状態T8)。
【0017】
また、良品判定信号78は、アドレス信号生成部50、ライトデータ信号生成部51、アクセス制御信号生成部52および不良情報出力部57に接続されており、良品判定信号78が値”1”の状態では、アドレス信号生成部50、ライトデータ信号生成部51およびアクセス制御信号生成部52は、前サイクルの値を保持するため、アドレス信号70は”010”、ライトデータ信号は”11111111”、アクセス許可信号は”0”、ライト許可信号は”1”、リード許可信号は”0”のままである(図5の状態T9からT12)。
【0018】
この図5の状態T9からT12の期間で、不良情報出力部57は、8ビットのリードデータ信号73、8ビットのリードデータ信号74および3ビットのアドレス信号70の合計19ビットのパラレルデータを、19サイクルかけて(図5では状態T9から状態T12)、シリアルデータの不良情報信号79として出力するため、不良情報信号79を解析することにより、故障しているメモリマクロセル、アドレス、データのビット位置を特定することが可能である。
【0019】
そして、第一のメモリマクロセル53および第二のメモリマクロセル54のアドレス”011”を検査し(図5の状態T13およびT14)、同様にアドレス”100”、”101”、”110”についても検査を行い(図5では省略)、最後に、アドレス”111”の検査を実施して(図5の状態T15およびT16)検査を終了する。
【0020】
また、メモリマクロセルが3個以上となっても、アドレス信号70、ライトデータ信号71、アクセス制御信号72は各メモリマクロセルに共通に供給され、メモリマクロセル毎にデータ比較部があれば検査可能な構成である。
【0021】
従来のBIST回路は、以上のように構成されており、複数のメモリマクロセルを検査することが可能となっている。
【0022】
【特許文献1】
特開平11−45596号公報
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような従来のBIST回路では、メモリマクロセル53、54毎にデータ比較部55、56が必要となり、メモリマクロ数に比例してデータ比較部55、56の合計ゲート規模も増大するため、搭載するメモリマクロセル数が膨大になって、LSIコストの増大に多大な影響を与えるという問題点を有していた。
【0024】
また、メモリマクロセル53、54をリードした後、データ比較部55、56および良品判定信号出力部58を通過後に良品判定信号78が出力されるが、少なくとも、データ比較部55、56では比較のための排他的論理和ゲートが4段と、良品判定信号出力部58で論理和ゲートが1段の合計5段のゲートが存在するため、メモリマクロセル53、54のリードから良品判定信号78の確定までの遅延時間が大きくなり、高速で検査する必要がある場合に、マスクレイアウト設計の際に全てのメモリマクロセルとBIST回路を接近させること、および配線を最短にすることなどの考慮が必要であり、配置を考慮しても所望の動作周波数で検査できない場合も起こりうるという問題点も有していた。
【0025】
さらに、検査対象となる全メモリマクロセル53、54は同時にアクセス状態となるため全メモリマクロセル53、54が活性化され、かつリードデータの全ビットが一斉に変化するため消費電力が大きくなり、内部電源電圧の大幅な電圧降下が発生しメモリマクロセル53、54が正常に動作せず、検査ができなくなるという問題点をも有していた。
【0026】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、メモリマクロセルの検査に要するゲート規模の増加を最小限に抑え、かつ高い動作周波数で検査することができるとともに、同時検査時の消費電力をも低減することができる半導体集積回路およびその検査方法を提供する。
【0027】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項1に記載の半導体集積回路は、書き込みデータ、アドレスおよびアクセス信号を入力とし、読み出しデータを出力とする複数のメモリマクロセルを内蔵し、それら複数のメモリマクロセルに対して、それらの書き込みおよび読み出し動作により良否を判定し、その良否判定を基に電気特性的に自己検査する半導体集積回路であって、前記複数のメモリマクロセルとともに、前記複数のメモリマクロセルのうち任意のメモリマクロセルへの前記書き込みデータを生成する書き込みデータ信号生成部と、前記複数のメモリマクロセルのうち、任意のメモリマクロセルの前記書き込みデータと前記読み出しデータを比較するデータ比較部とを内蔵し、前記複数のメモリマクロセルのうち任意のメモリマクロセルの読み出しデータ出力ピンと、そのメモリマクロセル以外の任意のメモリマクロセルの書き込みデータ入力ピンとを順次接続して、前記複数のメモリマクロセルを直列に接続し、かつ、前記書き込みデータ信号生成部および前記複数のメモリマクロセルおよび前記データ比較部を直列に接続し、前記データ比較部による比較結果に基づいて前記複数のメモリマクロセルの良否を判定するよう構成したことを特徴とする。
【0028】
また、本発明の請求項2に記載の半導体集積回路の検査方法は、請求項1に記載の半導体集積回路の検査方法であって、前記書き込みデータ信号生成部からの書き込みデータを、直列接続された前記複数のメモリマクロセルのうち初段のメモリマクロセルへ書き込む工程1と、前記工程1で書き込んだデータを、前記初段のメモリマクロセルから読み出す工程2と、前記複数のメモリマクロセルのうち次段以降のメモリマクロセルにも同様に、前記書き込みおよび読み出しを繰り返して、前記複数のメモリマクロセルのうち最終段のメモリマクロセルのデータを読み出す工程3と、データ比較部により、前記初段のメモリマクロセルへの書き込みデータと、前記最終段のメモリマクロセルからの読み出しデータとを比較する工程4とからなり、前記データ比較部による比較結果に基づいて前記複数のメモリマクロセルの良否を判定し、その良否判定を基に電気特性的に自己検査する方法としたことを特徴とする。
【0029】
以上により、複数のメモリマクロセルを直列に接続する構成としたことにより、複数のメモリマクロセルに対して、一つのデータ比較部のみで検査を実現することができる。
【0030】
また、複数のメモリマクロセルを直列に接続する際に互いに隣り合ったメモリマクロセルを接続することにより、互いに接続されるメモリマクロセルの前段のメモリマクロセルの読み出しデータピンから次段のメモリマクロセルの書き込みデータピンまでの配線長が短くなり、検査時のデータ遅延量を低減することができる。
【0031】
また、本発明の請求項3に記載の半導体集積回路は、請求項1に記載の半導体集積回路であって、前記複数のメモリマクロセルへ入力されるアドレスを生成するアドレス生成部と、前記複数のメモリマクロセルへ入力されるアクセス信号を生成するアクセス信号生成部とを設け、前記アドレス生成部からのアドレスを前記複数のメモリマクロセルへ共通に入力するとともに、前記アクセス信号生成部は、前記良否判定の対象となるメモリマクロセル群に対しては、前記アクセス信号としてイネーブル状態のアクセス信号を生成し、前記良否判定の対象でないメモリマクロセル群に対しては、前記アクセス信号としてディセーブル状態のアクセス信号を生成するよう構成したことを特徴とする。
【0032】
また、本発明の請求項4に記載の半導体集積回路は、請求項3に記載の半導体集積回路であって、前記複数のメモリマクロセルのうち最終段のメモリマクロセルの読み出しデータと、前記複数のメモリマクロセルのうち最終段のメモリマクロセルを除く任意のメモリマクロセルの読み出しデータとを、選択する選択回路を設け、前記選択回路の出力を前記データ比較部に接続するとともに、前記データ比較部は、前記複数のメモリマクロセルのうち初段のメモリマクロセルへの書き込みデータと前記選択回路の出力信号とを比較するよう構成したことを特徴とする。
【0033】
また、本発明の請求項5に記載の半導体集積回路の検査方法は、請求項4に記載の半導体集積回路の検査方法であって、前記書き込みデータ信号生成部からの書き込みデータを、直列接続された前記複数のメモリマクロセルのうち初段のメモリマクロセルへ書き込む工程1と、前記工程1で書き込んだデータを、前記初段のメモリマクロセルから読み出す工程2と、前記複数のメモリマクロセルのうち次段以降のメモリマクロセルにも同様に、前記書き込みおよび読み出しを繰り返して、前記複数のメモリマクロセルのうち最終段のメモリマクロセルのデータを読み出す工程3と、前記複数のメモリマクロセルのうち最終段のメモリマクロセルを除く任意のメモリマクロセルのデータを読み出す工程4と、選択回路により、前記最終段のメモリマクロセルの読み出しデータと、前記最終段のメモリマクロセルを除く任意のメモリマクロセルの読み出しデータとを、選択する工程5と、データ比較部により、前記初段のメモリマクロセルへの書き込みデータと、前記選択回路からの読み出しデータとを比較する工程6とからなり、前記工程5で前記最終段のメモリマクロセルを除く任意のメモリマクロセルの読み出しデータを選択し、前記工程6で、前記初段のメモリマクロセルへの書き込みデータと、前記最終段のメモリマクロセルを除く任意のメモリマクロセルの読み出しデータとを、比較し、これらの選択および比較を、前記複数のメモリマクロセルを複数のメモリマクロセル群に分割した各メモリマクロセル群毎に、繰り返して実行し、各メモリマクロセル群毎に、データ比較部による比較結果に基づいて良否を判定し、それらの良否判定を基に電気特性的に自己検査する方法としたことを特徴とする。
【0034】
以上により、選択回路によって、複数のメモリマクロセルを分割した複数のメモリマクロセル群から任意のメモリマクロセル群を選択して、そのメモリマクロセル群からの読み出しデータのみの比較を可能にし、かつアクセス信号生成部が検査対象となるメモリマクロセル群のみアクセス信号をイネーブル状態にし、検査対象ではないメモリマクロセル群はディセーブル状態にすることができる。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す半導体集積回路およびその検査方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【0036】
図1は本実施の形態の半導体集積回路の構成を示すブロック図である。図1において、40はBIST回路であり、本実施の形態の半導体集積回路は、第一のメモリマクロセル4と、第二のメモリマクロセル5と、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5への3ビットのアドレスデータ22を出力するアドレス信号生成部1と、第一のメモリマクロセル4と第二のメモリマクロセル5への8ビットの第一のライトデータ23を出力するライトデータ信号生成部2と、第一のメモリマクロセル4への第一のアクセス制御信号25(第一のアクセス許可信号、第一のライト許可信号および第一のリード許可信号からなる)、および第二のメモリマクロセル5への第二のアクセス制御信号26(第二のアクセス許可信号、第二のライト許可信号および第二のリード許可信号からなる)を出力するアクセス制御信号生成部3と、検査選択信号24が値”0”のとき8ビットの第一のリードデータ27を選択し、値”1”のとき8ビットの第一のライトデータ23を選択して、第二のライトデータ32を出力する第一の選択回路8と、第二のアクセス制御信号26のアクセス許可信号が値”0”のとき8ビットの第二のリードデータ28を選択し、値”1”のとき8ビットの第一のリードデータ27を選択して、第三のリードデータ31を出力する第二の選択回路9と、第三のリードデータ31と8ビットの第一のライトデータ23を比較し、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5が良品であれば値”0”を出力し、不良品であれば値”1”となる良品判定信号29を出力するデータ比較部6と、良品判定信号29が値”1”であり不良であるとき、3ビットのアドレスデータ22と8ビットの第一のリードデータ27と8ビットの第二のリードデータ28を、クロック信号21に同期して1ビットずつ、シリアルの不良情報信号30として出力する不良情報出力部7とで構成されている。
【0037】
また、アドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2、アクセス制御信号生成部3、不良情報出力部7、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5は、クロック信号21と接続され、このクロック信号21に同期して動作するものとする。また、アドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2、アクセス制御信号生成部3、不良情報出力部7は、クロック信号21の立ち上がりに同期して動作し、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5は、クロック信号21の立下りでライト動作およびリード動作がなされるものとする。さらに、アドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2、アクセス制御信号生成部3は、リセット信号20が接続され、このリセット信号20が値”0”である有効期間は初期化され、値”1”である無効期間は検査を行うものとする。
【0038】
以上のように構成された本実施の形態の半導体集積回路について、その動作を以下に説明する。
まず、図1の半導体集積回路において、第一のメモリマクロセル4と第二のメモリマクロセル5を一回で検査する場合の動作を説明する。
【0039】
図2は図1の半導体集積回路において、一回で検査する場合の検査方法を示すタイミングチャートである。図2において、一回で検査するため検査選択信号24を値”0”に固定する。またクロック信号21は常に供給されており、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5の検査を開始するためには、まずリセット信号20を値”0”すなわちリセット有効状態(図2の状態T1)にしてアドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2およびアクセス制御信号生成部3を初期化する。
【0040】
その後、リセット信号20を値”1”すなわちリセット無効状態(図2の状態T2以降)にすることによって、アドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2およびアクセス制御信号生成部3は、クロック信号21の立ち上がりに同期して動作を開始する。
【0041】
最初に、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5のアドレス”000”を検査するため、アドレス信号生成部1は値”000”を出力し、ライトデータ信号生成部2は値”11111111”を出力して、第一のメモリマクロセル4のアドレス”000”番地へ値”11111111”を書き込む(図2の状態T3)。そして第一のメモリマクロセル4のアドレス”000”番地を読み出し、クロック信号21の立ち下がりに同期して、リードデータ27としては値”11111111”が出力される(図2の状態T4から)。
【0042】
そして、検査選択信号が値”0”であるため、第一の選択回路8によって第一のリードデータ27が選択され、値”11111111”が第二のメモリマクロセル5のアドレス”000”番地へ書き込まれる(図2の状態T5)。そして第二のメモリマクロセル5のアドレス”000”番地を読み出し、クロック信号21の立ち下がりに同期して、リードデータ28は値”11111111”が出力される(図2の状態T6から)。そして検査選択信号24は値”0”であるため、第二の選択回路9は第二のリードデータ28を選択しており、図2の状態T6のクロック信号が値”0”の期間で、データ比較部6は、入力がいずれも値”11111111”で一致しているため、良品判定信号として値”0”を出力する。これにより、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5のアドレス”000”については良品であると判定する(図2の状態T6)。
【0043】
次に、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5のアドレス”001”を検査するため、アドレス信号生成部1は値”001”を出力し、ライトデータ信号生成部2は値”00000000”を出力して、第一のメモリマクロセル4のアドレス”001”番地へ値”00000000”を書き込む(図2の状態T7)。そして第一のメモリマクロセル4のアドレス”001”番地を読み出し、クロック信号21の立ち下がりに同期して、リードデータ27へは値”00000000”が出力される(図2の状態T8から)。
【0044】
そして、検査選択信号が値”0”であるため、第一の選択回路8によって第一のリードデータ27が選択され値”00000000”が第二のメモリマクロセル5のアドレス”001”番地へ書き込まれる(図2の状態T9)。そして第二のメモリマクロセル5のアドレス”001”番地を読み出し、クロック信号21の立ち下がりに同期して、リードデータ28へは値”10000000”が出力される(図2の状態T10から)。そして検査選択信号24は値”0”であるため、第二の選択回路9は第二のリードデータ28を選択しており、図2の状態T10のクロック信号が値”0”の期間で、データ比較部6は、入力が値”00000000”と値”10000000”で不一致であるため、良品判定信号29として値”1”を出力する。これにより、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5のアドレス”001”については不良品であると判定する(図5の状態T10)。
【0045】
また、良品判定信号29は、アドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2、アクセス制御信号生成部3および不良情報出力部7に接続されており、良品判定信号29が値”1”の状態では、アドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2およびアクセス制御信号生成部3は前サイクルの値を保持するため、アドレス信号22は”001”、ライトデータ信号は”00000000”、アクセス許可信号は”0”、ライト許可信号は”1”、リード許可信号は”0”のままである(図2の状態T10からT12)。
【0046】
この図2の状態T10からT12の期間で、不良情報出力部7は8ビットの第一のリードデータ27、8ビットの第二のリードデー28および3ビットのアドレスデータ22の合計19ビットのパラレルデータを、19サイクルかけて(図2では状態T11から状態T12)、シリアルデータの不良情報信号29として出力するため、不良情報信号29を解析することにより、故障しているメモリマクロセル、アドレス、データのビット位置を特定することが可能である。
【0047】
そして、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5のアドレス”010”を検査し(図5の状態T13からT14)、同様にアドレス”011”、”100”、”101”、”110”についても検査を行い(図5では省略)、最後にアドレス”111”の検査を実施して(図5の状態T15およびT16)検査を終了する。
【0048】
次に、図1の半導体集積回路において、一回目に第一のメモリマクロセル4を検査し、二回目に第二のメモリマクロセル5を検査する場合の動作を説明する。
図3は図1の半導体集積回路において、二回で検査する場合の検査方法を示すタイミングチャートである。図3において、二回に分けて検査をするため検査選択信号24は値”1”に固定する。またクロック信号21は常に供給されており、第一のメモリマクロセル4および第二のメモリマクロセル5の検査を開始するためには、まずリセット信号20を値”0”すなわちリセット有効状態(図3の状態T1)にして、アドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2およびアクセス制御信号生成部3を初期化する。
【0049】
その後、リセット信号20を値”1”すなわちリセット無効状態(図3の状態T2以降)にすることによって、アドレス信号生成部1、ライトデータ信号生成部2およびアクセス制御信号生成部3は、クロック信号21の立ち上がりに同期して動作を開始する。
【0050】
第一のメモリマクロセル4のアドレス”000”を検査するため、アドレス信号生成部1は値”000”を出力し、ライトデータ信号生成部2は値”11111111”を出力して、第一のメモリマクロセル4のアドレス”000”番地へ値”11111111”を書き込む(図3の状態T3)。そして第一のメモリマクロセル4のアドレス”000”番地を読み出し、クロック信号21の立ち下がりに同期して、リードデータ27は値”11111111”が出力される(図3の状態T4から)。
【0051】
図3の状態T4において、第二のアクセス許可信号26が値”1”であるため、第二の選択回路9は第三のリードデータ31へ第一のリードデータ27を出力し、データ比較部6は、第一のライトデータ23の値”11111111”と第三のリードデータ31の値”11111111”を比較し、一致しているため良品判定信号29として値”0”を出力して、第一のメモリマクロセル4のアドレス”000”は良品であると判断する(図3の状態T4)。
第一のメモリマクロセル4のアドレス”001”、”010”、”011”、”100”、”101”、”110”および”111”についても、図3のT5からT8のようになり、アドレス”000”の検査(図3のT3およびT4)と同様であるため説明を省略する。
【0052】
また、第一のメモリマクロセル4を検査している期間は、第二のメモリマクロセル5のアクセス許可信号はディセーブル状態であるので、第二のメモリマクロセル5は不活性状態であり、消費電力は活性状態に比べて極めて少ない状態である(図3の状態T3からT8)。
【0053】
次に、第二のメモリマクロセル5のアドレス”000”を検査するため、アドレス信号生成部1は値”000”を出力し、ライトデータ信号生成部2は値”11111111”を出力して、検査選択信号が値”0”であるため、第二の選択回路8は、第一のライトデータ23を選択し、第二のメモリマクロセル5のアドレス”000”番地へ値”11111111”を書き込む(図3の状態T9)。そして第二のメモリマクロセル5のアドレス”000”番地を読み出し、クロック信号21の立ち下がりに同期して、リードデータ28は値”11111111”が出力される(図3の状態T10から)。
【0054】
図3の状態T10において、第二のアクセス許可信号は値”0”であるため、第二の選択回路9は、第三のリードデータ31へ第二のリードデータ28を出力し、データ比較部6は、第一のライトデータ23の値”11111111”と第三のリードデータ31の値”11111111”を比較し、一致しているため良品判定信号29として値”0”を出力し、第二のメモリマクロセル5のアドレス”000”は良品であると判断する(図3の状態T10)。
第二のメモリマクロセル5のアドレス”001”の検査において、第二のメモリマクロセル5に故障がある場合のタイミングは、図3の状態T11からT14であり、図2の状態T11およびT12と同様であるため説明を省略する。
【0055】
また、”010”、”011”、”100”、”101”、”110”および”111”についても、図3のアドレス”000”の検査(図3のT9およびT10)と同様であるため説明を省略する。
【0056】
また、第二のメモリマクロセル5を検査している期間は、第一のメモリマクロセル4の第一のアクセス許可信号はディセーブル状態であるので、第一のメモリマクロセル4は不活性状態であり、消費電力は活性状態に比べて極めて少ない状態である(図3の状態T9からT16)。
【0057】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複数のメモリマクロセルを直列に接続する構成としたことにより、複数のメモリマクロセルに対して、一つのデータ比較部のみで検査を実現することができる。
【0058】
そのため、複数のメモリマクロセルを検査するための回路によるゲート規模を削減することができる。
また、複数のメモリマクロセルを直列に接続する際に互いに隣り合ったメモリマクロセルを接続することにより、互いに接続されるメモリマクロセルの前段のメモリマクロセルの読み出しデータピンから次段のメモリマクロセルの書き込みデータピンまでの配線長が短くなり、検査時のデータ遅延量を低減することができる。
【0059】
そのため、マスクレイアウトの際にデータ比較部を最終段のメモリマクロセルに近づけて配置するだけでよく、マスクレイアウト設計およびタイミング設計が容易で、かつ高い実動作周波数でも検査することができる。
【0060】
また、選択回路によって、複数のメモリマクロセルを分割した複数のメモリマクロセル群から任意のメモリマクロセル群を選択して、そのメモリマクロセル群からの読み出しデータのみの比較を可能にし、かつアクセス信号生成部が検査対象となるメモリマクロセル群のみアクセス信号をイネーブル状態にし、検査対象ではないメモリマクロセル群はディセーブル状態にすることができる。
【0061】
そのため、複数のメモリマクロセルを数回に分割して検査することができ、検査対象ではないディセーブル状態になっているメモリマクロセル群による消費電力の低減を実現することができるとともに、1回の検査時の全消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の半導体集積回路の構成を示すブロック図
【図2】同実施の形態の半導体集積回路において一回で検査する場合の検査方法を示すタイミングチャート
【図3】同実施の形態の半導体集積回路において二回で検査する場合の検査方法を示すタイミングチャート
【図4】従来の半導体集積回路の構成を示すブロック図
【図5】同従来例の半導体集積回路における検査方法を示すタイミングチャート
【符号の説明】
1 アドレス信号生成部
2 ライトデータ信号生成部
3 アクセス制御信号生成部
4 第一のメモリマクロセル
5 第二のメモリマクロセル
6 データ比較部
7 不良情報出力部
8 第一の選択回路
9 第二の選択回路
20 リセット信号
21 クロック信号
22 (3ビットの)アドレスデータ
23 (8ビットの)第一のライトデータ
24 検査選択信号
25 第一のアクセス制御信号
26 第二のアクセス制御信号
27 (8ビットの)第一のリードデータ
28 (8ビットの)第二のリードデータ
29 良品判定信号
30 不良情報信号
31 第三のリードデータ
32 第二のライトデータ
40 BIST回路
50 アドレス信号生成部
51 ライトデータ信号生成部
52 アクセス制御信号生成部
53 第一のメモリマクロセル
54 第二のメモリマクロセル
55 第一のデータ比較部
56 第二のデータ比較部
57 不良情報出力部
58 良品判定信号出力部
70 (3ビットの)アドレスデータ
71 (8ビットの)ライトデータ
72 アクセス制御信号
73 (8ビットの)第一のリードデータ
74 (8ビットの)第二のリードデータ
76 第一の比較結果信号
77 第二の比較結果信号
78 良品判定信号
79 不良情報信号
80 リセット信号
81 クロック信号
90 BIST回路
Claims (5)
- 書き込みデータ、アドレスおよびアクセス信号を入力とし、読み出しデータを出力とする複数のメモリマクロセルを内蔵し、それら複数のメモリマクロセルに対して、それらの書き込みおよび読み出し動作により良否を判定し、その良否判定を基に電気特性的に自己検査する半導体集積回路であって、前記複数のメモリマクロセルとともに、前記複数のメモリマクロセルのうち任意のメモリマクロセルへの前記書き込みデータを生成する書き込みデータ信号生成部と、前記複数のメモリマクロセルのうち、任意のメモリマクロセルの前記書き込みデータと前記読み出しデータを比較するデータ比較部とを内蔵し、前記複数のメモリマクロセルのうち任意のメモリマクロセルの読み出しデータ出力ピンと、そのメモリマクロセル以外の任意のメモリマクロセルの書き込みデータ入力ピンとを順次接続して、前記複数のメモリマクロセルを直列に接続し、かつ、前記書き込みデータ信号生成部および前記複数のメモリマクロセルおよび前記データ比較部を直列に接続し、前記データ比較部による比較結果に基づいて前記複数のメモリマクロセルの良否を判定するよう構成したことを特徴とする半導体集積回路。
- 請求項1に記載の半導体集積回路の検査方法であって、前記書き込みデータ信号生成部からの書き込みデータを、直列接続された前記複数のメモリマクロセルのうち初段のメモリマクロセルへ書き込む工程1と、前記工程1で書き込んだデータを、前記初段のメモリマクロセルから読み出す工程2と、前記複数のメモリマクロセルのうち次段以降のメモリマクロセルにも同様に、前記書き込みおよび読み出しを繰り返して、前記複数のメモリマクロセルのうち最終段のメモリマクロセルのデータを読み出す工程3と、データ比較部により、前記初段のメモリマクロセルへの書き込みデータと、前記最終段のメモリマクロセルからの読み出しデータとを比較する工程4とからなり、前記データ比較部による比較結果に基づいて前記複数のメモリマクロセルの良否を判定し、その良否判定を基に電気特性的に自己検査することを特徴とする半導体集積回路の検査方法。
- 請求項1に記載の半導体集積回路であって、前記複数のメモリマクロセルへ入力されるアドレスを生成するアドレス生成部と、前記複数のメモリマクロセルへ入力されるアクセス信号を生成するアクセス信号生成部とを設け、前記アドレス生成部からのアドレスを前記複数のメモリマクロセルへ共通に入力するとともに、前記アクセス信号生成部は、前記良否判定の対象となるメモリマクロセル群に対しては、前記アクセス信号としてイネーブル状態のアクセス信号を生成し、前記良否判定の対象でないメモリマクロセル群に対しては、前記アクセス信号としてディセーブル状態のアクセス信号を生成するよう構成したことを特徴とする半導体集積回路。
- 請求項3に記載の半導体集積回路であって、前記複数のメモリマクロセルのうち最終段のメモリマクロセルの読み出しデータと、前記複数のメモリマクロセルのうち最終段のメモリマクロセルを除く任意のメモリマクロセルの読み出しデータとを、選択する選択回路を設け、前記選択回路の出力を前記データ比較部に接続するとともに、前記データ比較部は、前記複数のメモリマクロセルのうち初段のメモリマクロセルへの書き込みデータと前記選択回路の出力信号とを比較するよう構成したことを特徴とする半導体集積回路。
- 請求項4に記載の半導体集積回路の検査方法であって、前記書き込みデータ信号生成部からの書き込みデータを、直列接続された前記複数のメモリマクロセルのうち初段のメモリマクロセルへ書き込む工程1と、前記工程1で書き込んだデータを、前記初段のメモリマクロセルから読み出す工程2と、前記複数のメモリマクロセルのうち次段以降のメモリマクロセルにも同様に、前記書き込みおよび読み出しを繰り返して、前記複数のメモリマクロセルのうち最終段のメモリマクロセルのデータを読み出す工程3と、前記複数のメモリマクロセルのうち最終段のメモリマクロセルを除く任意のメモリマクロセルのデータを読み出す工程4と、選択回路により、前記最終段のメモリマクロセルの読み出しデータと、前記最終段のメモリマクロセルを除く任意のメモリマクロセルの読み出しデータとを、選択する工程5と、データ比較部により、前記初段のメモリマクロセルへの書き込みデータと、前記選択回路からの読み出しデータとを比較する工程6とからなり、前記工程5で前記最終段のメモリマクロセルを除く任意のメモリマクロセルの読み出しデータを選択し、前記工程6で、前記初段のメモリマクロセルへの書き込みデータと、前記最終段のメモリマクロセルを除く任意のメモリマクロセルの読み出しデータとを、比較し、これらの選択および比較を、前記複数のメモリマクロセルを複数のメモリマクロセル群に分割した各メモリマクロセル群毎に、繰り返して実行し、各メモリマクロセル群毎に、データ比較部による比較結果に基づいて良否を判定し、それらの良否判定を基に電気特性的に自己検査することを特徴とする半導体集積回路の検査方法。
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Cited By (1)
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US8358549B2 (en) | 2009-06-04 | 2013-01-22 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor memory device, memory test method and computer program for designing program of semiconductor memory device |
-
2002
- 2002-11-27 JP JP2002343121A patent/JP2004178676A/ja active Pending
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