JP2004311608A - 半導体集積回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】データの入出力を実行する入出力回路の不良を自動的に検知し、その不良結果に基づいて不良の入出力回路を救済する半導体集積回路を提供する。
【解決手段】本発明は、入出力回路と、入出力回路を救済するための予備入出力回路とを設ける。また、内部ノードに伝達された内部データ信号と外部端子に伝達された外部データ信号との比較に基づいて入出力回路の不良を判定する判定回路を設けて、当該判定回路の判定結果に基づいて予備入出力回路と切換える制御回路を設ける。当該構成により、入出力回路で不良が生じた場合においても、判定回路の判定結果に基づいて予備入出力回路に切換えることにより不良となった入出力回路を救済することができる。
【選択図】 図3
【解決手段】本発明は、入出力回路と、入出力回路を救済するための予備入出力回路とを設ける。また、内部ノードに伝達された内部データ信号と外部端子に伝達された外部データ信号との比較に基づいて入出力回路の不良を判定する判定回路を設けて、当該判定回路の判定結果に基づいて予備入出力回路と切換える制御回路を設ける。当該構成により、入出力回路で不良が生じた場合においても、判定回路の判定結果に基づいて予備入出力回路に切換えることにより不良となった入出力回路を救済することができる。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路に関し、特に不良となった入出力回路を救済する冗長回路を備えた半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路等のデバイスの故障は、3つの期間に大別され、時間の経過につれて初期故障期間、偶発故障期間、摩耗故障期間を挙げることができる。初期故障は、使用直後に発生する故障でデバイス作製時の欠陥が現われたものである。この不良の割合は時間とともに急速に減少していく。その後は低い故障率がある一定期間長く続く偶発故障期間に入る。やがてデバイスは耐用寿命に近づき、急激に故障率が増大する。デバイスは、上記の偶発故障期間内で使用することが望ましくこの領域が耐用期間となる。
【0003】
一方で、ユーザは、この偶発故障期間内に生じた偶発故障を即座に検知し、不良品の除去等の対応が求められる。
【0004】
特開2000−29859号公報においては、データを出力する出力回路において、出力回路の出力端子の破壊等により本来出力すべきデータレベルが異なった場合に異常を検知することが可能な半導体集積回路について開示されている。
【0005】
また、特開平6−83984号公報においては、マイクロコンピュータ間での入出力回路を介するデータ転送において、端子破壊等によるデータの異常転送を高速に検出することが可能な入出力回路について開示されている。
【0006】
したがって、これらの構成により、データの入力もしくは出力を実行する回路において、異常を即座に検知し、対応することが可能である。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−29859号公報(図1:2頁)
【0008】
【特許文献2】
特開平6−83984号公報(図3:2頁)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
一方、上記公報に基づく方式に基づき、データの入力もしくは出力を実行する回路(以下においては、入出力回路ともいう)において、異常を検出し、不良品を除去することが可能であるが、当該異常検出に基づいて不良の入出力回路を冗長回路に置換することが可能であれば偶発故障が生じた場合においても、さらに耐用寿命を延ばすことが可能である。
【0010】
本発明は、データの入出力を実行する入出力回路の不良を自動的に検知し、その不良結果に基づいて不良の入出力回路を救済する半導体集積回路を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体集積装置は、入出力回路と、予備入出力回路と、判定回路と、制御回路とを含む。入出力回路は、内部回路と電気的に接続された内部ノードと外部端子との間で信号を授受する。予備入出力回路は、内部ノードと外部端子との間に設けられ、不良である入出力回路の救済に用いられる。判定回路は、内部ノードに伝達された内部データ信号と外部端子に伝達された外部データ信号との比較に基づいて入出力回路の不良を判定する。制御回路は、判定回路の判定結果に基づいて入出力回路と予備入出力回路とを切換える。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付しその説明は繰返さない。
【0013】
図1は、本発明の実施の形態に従うメモリデバイス1の概略ブロック図である。なお、本発明の実施の形態においては、半導体集積回路として一例としてメモリアレイを含むメモリデバイス1を用いて説明するが、メモリデバイス1以外の他のデバイスについても同様に適用可能である。
【0014】
図1を参照して、本発明の実施の形態1に従うメモリデバイス1は、行列状に集積配置されたメモリアレイ5と、アドレスピン7♯から入力されるアドレスADDに基づいてメモリアレイ5の行選択を実行する行選択回路3と、アドレスADDに基づいてメモリアレイ5の列選択を実行する列選択回路4と、列選択回路4の列選択結果に基づいてメモリアレイ5の選択列と入出力線IOとを電気的に結合する入出力制御回路9と、入出力線IOと外部端子8との間でデータDQの授受を実行するデータ入出力回路部6と、制御信号ピン7から入力されるコマンドCMDに応じてメモリデバイス1全体を制御するコントロール回路2とを備える。
【0015】
図2は、本発明の実施の形態に従うデータ入出力回路部6の概略ブロック図である。
【0016】
図2を参照して、本発明の実施の形態に従うデータ入出力回路部6は、記憶部10と、不良解析を実行する制御信号を生成するためのタイミング信号発生回路15と、入出力回路の入力不良を判定する入力良否判定回路25と、入出力回路の出力不良を判定する出力良否判定回路20と、入出力線IOからの内部データの入力を受けるとともに入出力線IOに対して外部から伝達された外部データを出力するインターフェイス部60と、インターフェイス部60を介して入出力線IOと外部端子8との間でデータの入出力を実行する入出力回路30と、入出力回路30の冗長回路として設けられる予備入出力回路40とを備える。また、データ入出力回路部6は、入力不良解析時において、入出力回路に対して所望のテストデータを入力する入力テストユニット55とを備える。
【0017】
記憶部10は、入力良否判定回路25および出力良否判定回路20からの判定結果の入力を受けて記憶し、入出力回路30と予備入出力回路40とを切換える切換制御信号SEを生成する。
【0018】
タイミング信号発生回路15は、制御信号IOEおよびCTならびにクロック信号CLKの入力に基づいて不良解析の実行を指示する制御信号を生成する。
【0019】
出力良否判定回路20は、外部端子8と電気的に結合されたノードNBに伝達されたデータと、ノードNAを介してインターフェイス部60から入出力回路30に伝達されるデータとを比較する。
【0020】
入力良否判定回路25は、クロック信号CLKに同期して動作し、ノードNB,NC,NDのデータレベルをそれぞれ比較する。また、制御信号HIZに応答して、外部端子8が開放状態である場合においても不良解析を実行可能である。
【0021】
入出力回路30は、制御信号IOEに応答して入出力動作を切換え、入力動作においてはノードNBに伝達された信号をノードNDに出力し、出力動作においてはノードNAに伝達された信号をノードNBに出力する。予備入出力回路40も同様の機能を有し、制御信号IOEに応答して入出力動作を切換え、入力動作においてはノードNBに伝達された信号をノードNDに出力し、出力動作においてはノードNAに伝達された信号をノードNBに出力する。入出力回路30および予備入出力回路40は、記憶部10に設定される切換制御信号SEに応答して切換えられる。
【0022】
図3は、図2のデータ入出力回路部6の具体的な回路構成図である。
図3を参照して、タイミング信号発生回路15は、クロックパルス設定回路16と、不良解析信号生成回路18と、タイミング信号生成ユニット17とを含む。なお、本構成は、8ビットの入出力データの不良解析に対応可能な構成であるが、各ビットの不良解析は同様の構成であるためここでは、1ビットの入出力データの不良解析について説明する。
【0023】
クロックパルス設定回路16は、フリップフロップ回路FF1と、インバータIV1と、ドライバ回路CI1,CI2とを含む。
【0024】
フリップフロップ回路のノードTは、クロック信号CLKの入力を受ける。また、フリップフロップ回路FF1の出力ノードQCは、フリップフロップ回路FF1の入力ノードDにフィードバックされる。また、ドライバ回路CI2は、制御信号IOE(「L」レベル)に応答して活性化され、フリップフロップ回路FF1の出力ノードQから伝達される信号をノードN0に伝達する。すなわち、いわゆるバッファ回路として機能する。以下において説明するドライバ回路についても同様である。また、ドライバ回路CI1は、インバータIV1を介する制御信号IOEの反転信号(「L」レベル)に応答して活性化され、クロック信号CLKをノードN0に伝達する。ここで、フリップフロップ回路FF1は、クロック信号CLKの立下りに同期して動作する。具体的には、クロック信号CLKの周期の1/2倍のクロック信号CLK1が出力ノードQから出力される。したがって、クロックパルス設定回路16は、制御信号IOE(「H」レベル)に応答して、ノードN0からクロック信号CLKを不良解析信号生成回路18に伝達する。一方、制御信号IOE(「L」レベル)に応答して、ノードN0からクロック信号CLK1を不良解析信号生成回路18に伝達する。なお、フリップフロップ回路FF1は、外部から入力される制御信号RSTに応答して初期状態にリセットされる。
【0025】
不良解析信号生成回路18は、フリップフロップ回路FF2,FF3と、インバータIV2と、AND回路AD2と、レジスタ19とを含む。
【0026】
フリップフロップ回路FF2は、不良解析時において、入力ノードに制御信号CT(「H」レベル)を受ける。また、入力ノードTにノードN0から伝達されたクロック信号を受ける。フリップフロップ回路FF2は、ノードN0から伝達されるクロック信号に同期して動作する。具体的には、入力ノードTに入力されるノードN0から伝達されるクロック信号の立下りに同期して、入力ノードDに入力される制御信号CTを取り込み、出力ノードQから出力する。フリップフロップ回路FF2の出力ノードQから出力される信号は、フリップフロップ回路FF3の入力ノードSに伝達される。フリップフロップ回路FF2の出力ノードQCは、出力ノードQの反転信号をレジスタ19の入力ノードINに伝達する。なお、フリップフロップ回路FF2は、外部から入力される制御信号RSTに応答して初期状態にリセットされる。
【0027】
レジスタ19は、入力ノードTに伝達されるクロック信号に同期して動作する。具体的には、入力ノードINに伝達された信号に基づいて、ノードN0から伝達されるクロック信号の立下り(「L」レベル)に同期して、昇順的に1ビットずつ出力ノードQ0〜Q7から選択信号(「H」レベル)を出力する。また、出力ノードQ7から選択信号(「H」レベル)が出力された後次のクロック信号の立下りに同期して、レジスタ19は、出力ノードOUTから「H」レベルの信号を出力する。
【0028】
フリップフロップ回路FF3は、インバータIV2を介する出力ノードOUTからの反転信号を入力ノードRに受ける。また、フリップフロップ回路FF3は、入力ノードSに伝達された信号に応答して、出力ノードPから所定の論理レベルの信号を出力する。具体的には、入力ノードSに「H」レベルの信号が入力されると、フリップフロップ回路FF3は、出力ノードPから「H」レベルの信号を出力する。そして、入力ノードRに「L」レベルの信号が入力されると、出力ノードPから出力信号をリセットして「L」レベルに設定する。
【0029】
一例として、制御信号CT(「H」レベル)が入力された場合、フリップフロップ回路FF2は、クロック信号の立下り(「L」レベル)に同期して、制御信号CT(「H」レベル)をラッチして、出力ノードQから「H」レベルの信号を出力する。フリップフロップ回路FF3は、入力ノードSに「H」レベルの信号を受けて、出力ノードQから「H」レベルの信号を出力する。また、レジスタ19は、フリップフロップ回路FF2の出力ノードQCから「L」レベルの信号を入力ノードINに受ける。これに伴い、レジスタ19は、活性化され、クロック信号の立下りに同期して昇順的に出力ノードQ0〜Q7からそれぞれ選択信号(「H」レベル)を出力する。したがって、まず最初に出力ノードQ0から選択信号(「H」レベル)が出力される。
【0030】
AND回路AD2は、フリップフロップ回路FF3の出力ノードPから伝達される信号と、ノードN0から伝達されるクロック信号との入力を受けて、そのAND論理演算結果を記憶部10のレジスタ12の入力ノードTに出力する。
【0031】
ここで、AND回路AD2の出力信号について考える。AND回路AD2の一方の入力信号は、フリップフロップ回路FF3の出力ノードPから伝達される信号である。この出力ノードPから伝達される信号は、一旦「H」レベルに設定されると、固定された状態を維持し続ける。したがって、AND回路AD2は、他方に入力される信号の論理レベルをそのまま出力する。すなわち、レジスタ12の入力ノードTには、ノードN0から伝達されるクロック信号が入力される。
【0032】
タイミング信号生成ユニット17は、NAND回路ND3,ND4と、インバータIV8とを含む。NAND回路ND4は、レジスタ19の出力ノードQ0から伝達される選択信号と制御信号IOEとの入力を受けてそのNAND論理演算結果を入力良否判定回路25に出力する。NAND回路ND3は、インバータIV8を介する制御信号IOEの反転信号とレジスタ19の出力ノードQ0から伝達された信号とを受けてそのNAND論理演算結果を出力良否判定回路20に出力する。一例として、出力ノードQ0から「H」レベルの選択信号が伝達された場合、制御信号IOE(「H」レベル)に応答して、NAND回路ND4は、その出力信号を「L」レベルに設定する。一方、制御信号IOE(「L」レベル)に応答して、NAND回路ND3は、その出力信号を「L」レベルに設定する。
【0033】
記憶部10は、レジスタ11,12と、抵抗13とを含む。レジスタ12は、入力ノードINに入力される判定データDINをノードTに入力される信号に同期して出力ノードQ0〜Q7から昇順的に出力する。レジスタ11は、レジスタ12の出力ノードQ0〜Q7から出力された判定データDINを保持し、入力ノードTに入力される信号に応答して出力ノードQ0〜Q7からそれぞれ切換制御信号SEとして出力する。なお、レジスタ11の入力ノードTは、フリップフロップ回路FF3の出力ノードPから伝達される信号を受ける。抵抗13は、入力ノードINと接地電圧GNDとの間に配置される。この抵抗は、記憶部10においてレジスタ12に入力される判定データDINの初期状態を「L」レベルに設定するために設けられている。
【0034】
出力良否判定回路20は、ドライバ回路CI11と、排他的論理OR回路XN3とを含む。排他的論理OR回路XN3は、ノードNAおよび外部端子8と電気的に結合されるノードNBにそれぞれ伝達される信号を受けて、その排他的論理OR演算結果を出力する。ドライバ回路CI11は、タイミング信号生成ユニット17のNAND回路ND3からの出力信号(「L」レベル)に応答して活性化され、排他的論理OR回路XN3の出力信号を判定データDINとして出力する。具体的には、ノードNAとノードNBに伝達される信号レベルが同一であれば判定データDINは「L」レベルに設定される。一方、ノードNAとノードNBに伝達される信号が不一致であれば判定データDINは「H」レベルに設定される。すなわち、判定データDINが「L」レベルであれば正常、「H」レベルであれば不良と判定される。
【0035】
入力良否判定回路25は、フリップフロップ回路FF5〜FF7と、ドライバ回路CI9,CI10,CI12と、OR回路OR1と、排他的論理OR回路XN1,XN2と、インバータIV6,IV7とを含む。排他的論理OR回路XN1は、出力ノードNDおよび外部端子8と電気的に結合されるノードNBにそれぞれ伝達された信号を受けて、その排他的論理OR演算結果をフリップフロップ回路FF6の入力ノードDに出力する。したがって、ノードNDとノードNBに伝達された信号が一致していればフリップフロップ回路FF6の入力ノードDに「L」レベルが入力される。一方、不一致であれば、入力ノードDに「H」レベルが入力される。
【0036】
フリップフロップ回路FF7は、フリップフロップ回路FF1と同様の構成であり、出力ノードQCと入力ノードDとが電気的に結合されたフィードバック構成であり、入力ノードTにクロック信号CLKが入力される。すなわち、出力ノードTから1/2倍の周期のクロック信号CLK1が出力される。フリップフロップ回路FF6は、入力ノードTに入力されるクロック信号CLK1の立下りに同期して、入力ノードDに入力される排他的論理OR回路XN1の出力信号を取り込んで、出力ノードQから出力する。
【0037】
排他的論理OR回路XN2は、ノードNC、NDおよびN1に伝達された信号をそれぞれ受けてその排他的論理OR演算結果をノードN2に出力する。フリップフロップ回路FF5は、インバータIV7を介するクロック信号CLKの反転信号の入力に同期して動作する。具体的には、入力ノードTに入力されるクロック信号CLKの反転信号の立下り(「L」レベル)に同期して、ノードN2に伝達される信号をラッチして、出力ノードQから出力する。ドライバ回路CI9は、制御信号HIZのインバータIV6を介する反転信号(「L」レベル)の入力を受けて活性化され、外部端子8と電気的に結合されたノードNBに伝達された信号をノードN1に伝達する。ドライバ回路CI10は、制御信号HIZ(「L」レベル)の入力に応答してクロック信号CLKをノードN1に伝達する。したがって、制御信号HIZが「H」レベルの場合には、ノードNBからノードN1に信号が伝達される。一方、制御信号HIZが「L」レベルの場合には、クロック信号CLKがノードN1に伝達される。通常の場合には制御信号HIZは「L」レベルに設定され低る。したがって、ノードNBとノードNDとに伝達される信号のみの一致/不一致が判定されるが、制御信号HIZが「H」レベルの場合には、ノードNB,NC,NDに伝達される信号の一致/不一致が判定される。この制御信号HIZは、外部端子8が開放状態である場合において、不良解析を実行する場合には「H」レベルに設定される。
【0038】
OR回路OR1は、フリップフロップ回路FF5,FF6およびノードN2に伝達された信号のOR論理演算結果を出力する。ドライバ回路CI12は、タイミング信号生成ユニット17のNAND回路ND2の出力信号に応答して活性化され、OR回路OR1から出力された信号を判定データDINとして記憶部10に出力する。具体的には、上述したように判定データDINが「L」レベルであれば正常、「H」レベルであれば不良と判定される。なお、フリップフロップ回路FF5〜FF7は、制御信号CT(「L」レベル)に応答して初期状態にリセットされる。
【0039】
入出力回路30は、抵抗36と、ドライバ回路CI7,CI8と、トランスファーゲート32と、インバータ31とを含む。
【0040】
ドライバ回路CI8と、トランスファーゲート32は、ノードNAと、外部端子8と電気的に結合されるノードNBとの間に直列に接続される。
ドライバ回路CI8は、切換制御信号SEに応じてトランスファーゲート32を介してノードNAに伝達された信号をノードNBに伝達する。トランスファーゲート32は、制御信号IOEおよびインバータ31を介するその反転信号に応じてオンする。抵抗36は、ノードNCと、外部端子8と電気的に結合されるノードNBとの間に配置される。ドライバ回路CI7は、切換制御信号SEに応じてノードNCに伝達された信号をノードNDに伝達する。
【0041】
予備入出力回路40は、抵抗46と、インバータ41,IV5と、トランスファーゲート42と、ドライバ回路CI5,CI6とを含む。ドライバ回路CI6と、トランスファーゲート42は、ノードNAと、外部端子8と電気的に結合されるノードNBとの間に直列に接続される。
【0042】
ドライバ回路CI6は、切換制御信号SEのインバータIV5を介する反転信号に応じてトランスファーゲート42を介してノードNAに伝達された信号をノードNBに伝達する。トランスファーゲート42は、制御信号IOEおよびインバータ41を介するその反転信号に応じてオンする。抵抗46は、ノードNCと、外部端子8と電気的に結合されるノードNBとの間に配置される。ドライバ回路CI5は、切換制御信号SEのインバータIV5を介する反転信号に応答してノードNCに伝達された信号をノードNDに伝達する。抵抗36および46は、外部とのショート状態を防止するために設けられる。
【0043】
入力テストユニット55は、フリップフロップ回路FF4と、インバータIV3と、AND回路AD1と、NAND回路ND1,ND2と、ドライバ回路CI3,CI4とを含む。
【0044】
フリップフロップ回路FF4は、フリップフロップ回路FF1と同様の構成であり、出力ノードQCと入力ノードDとが電気的に結合されるフィードバック構成であり、入力ノードTにクロック信号CLKが入力される。すなわち、出力ノードQから1/2倍の周期のクロック信号CLK1が出力される。AND回路AD1は、インバータIV3を介する制御信号IOEの反転信号とフリップフロップ回路FF4の出力ノードQから伝達されるクロック信号CLK1の入力とを受けて、そのAND論理演算結果をNAND回路ND1,ND2にそれぞれ出力する。
【0045】
NAND回路ND1は、クロック信号CLKとAND回路AD1の出力信号とレジスタ19から出力される選択信号とを受けてそのNAND論理演算結果を出力する。NAND回路ND2は、インバータIV4を介するクロック信号CLKの反転信号とレジスタ19から出力される選択信号とAND回路AD1から出力される信号とを受けてそのNAND論理演算結果を出力する。ドライバ回路CI3は、NAND回路ND1の出力信号(「L」レベル)に応答して電源電圧VCCの電圧レベルすなわち「H」レベルをノードNCに駆動する。ドライバ回路CI4は、NAND回路ND2の出力信号(「L」レベル)に応答して接地電圧GNDの電圧レベルすなわち「L」レベルをノードNCに駆動する。なお、フリップフロップ回路FF4は、制御信号CT(「L」レベル)に応答して初期状態にリセットされる。
【0046】
上記においては、8ビットのデータ入出力が可能なデータ入出力回路部6において、1ビットのデータの入出力を実行する入出力回路および予備入出力回路の構成について主に説明したが、他のビットに対応する入出力回路および予備入出力回路の構成についても同様の構成である。具体的には、各ビット毎に入出力回路30、予備入出力回路40、入力良否判定回路25、出力良否判定回路20、入力テストユニット55、タイミング信号生成ユニット17が設けられる。
【0047】
一方、記憶部10、クロックパルス設定回路16、不良解析信号生成回路18は全ビットに対応して共通に設けられる。各ビット毎に設けられたタイミング信号生成ユニット17は、レジスタ19からの出力ノードQからそれぞれ出力される選択信号に応答して対応する出力良否判定回路および入力良否判定回路を活性化させる。
【0048】
図4のタイミングチャート図を用いて、本発明の実施の形態に従うデータ入出力回路部6の出力不良解析について説明する。
【0049】
図4を参照して、時刻T1において、制御信号CTが「H」レベルに設定される。これに伴い、不良解析が実行される。なお、この場合、制御信号IOEは、「H」レベルとする。
【0050】
クロックパルス設定回路16において、制御信号IOE(「H」レベル)に応答して、ドライバ回路CI1が活性化される。これに伴い、クロックパルス設定回路16のノードN0からクロック信号CLKが不良解析信号生成回路18に入力される。不良解析信号生成回路18において、フリップフロップ回路FF2は、クロック信号CLKの立下り(「L」レベル)に同期して、制御信号CT(「H」レベル)をラッチして、出力ノードQから「H」レベルおよび出力ノードQCから「L」レベルの信号をそれぞれ出力する。これに伴い、上述したようにレジスタ19の出力ノードQ0から選択信号(「H」レベル)が出力される。タイミング信号生成ユニット17は、制御信号IOE(「H」レベル)および選択信号(「H」レベル)の入力に伴い、NAND回路ND4から出力信号(「L」レベル)を出力する。したがって、出力良否判定回路20のドライバ回路CI11が活性化される。
【0051】
出力良否判定回路20は、ノードNAおよびノードNBにそれぞれ伝達される信号が一致するか否かを判定し、判定データDINを出力する。
【0052】
記憶部10のレジスタ12は、上述したように入力ノードTに入力されるクロック信号に同期して動作する。すなわち、時刻T3のクロック信号CLKの立ち下がり(「L」レベル)に同期して判定データDINを出力ノードQ0に設定する。これに伴い、ビット0の判定が実行される。
【0053】
また、同様の動作が時刻T3以降、ビット0について説明したのと同様に各ビットに対して実行される。ビット7の判定が完了した時、レジスタ19の出力ノードOUTは「H」レベルに設定される。これに伴い、フリップフロップ回路FF3は、出力ノードPを「L」レベルに設定する。したがって、レジスタ11は、フリップフロップ回路FF3からの「L」レベルの出力信号を受けて、レジスタ12で設定された各出力ノードQの信号に基づいて各ビットに対応する切換制御信号SEを設定する。たとえば、レジスタ12の出力ノードQ0が判定データDIN(「H」レベル)の入力を受けて設定された場合、レジスタ11の出力ノードQ0から出力される切換制御信号SEは「H」レベルに設定される。これに伴い、正規の入出力回路30から冗長構成の予備入出力回路40に切換えられる。
【0054】
本実施の形態の構成により、出力良否判定回路20により、自動的に出力の良否を判定し、判定結果に応じて不良の入出力回路を救済し、予備の入出力回路に置換することができる。
【0055】
図5のタイミングチャート図を用いて本発明の実施の形態に従うデータ入出力回路部6の入力不良解析について説明する。なお、制御信号HIZは、「L」レベルに設定されているものとする。
【0056】
図5を参照して、時刻T4において、制御信号CTが「H」レベルに設定される。これに伴い、不良解析が実行される。なお、この場合、制御信号IOEは、「L」レベルとする。本実施の形態に従う入力不良解析は、外部から入力される信号の不良解析ならびに内部でテスト信号として生成されるテストデータの不良解析を並列に実行する。具体的には、2周期のクロック信号CLKにおいて、1ビットの入力不良解析が実行され、最初の1周期のクロック信号CLKにおいて、外部入力の不良解析が実行される。一方、残りの一周期のクロック信号CLKにおいて、内部でテスト信号として生成されるテストデータの不良解析が実行される。
【0057】
クロックパルス設定回路16において、制御信号IOE(「L」レベル)に応答して、ドライバ回路CI2が活性化される。これに伴い、クロックパルス設定回路16のノードN0からクロック信号CLKの1/2倍の周期のクロック信号CLK1が不良解析信号生成回路18に入力される。不良解析信号生成回路18において、フリップフロップ回路FF2は、クロック信号CLK1の立下り(「L」レベル)に同期して、制御信号CT(「H」レベル)をラッチして、出力ノードQから「H」レベルおよび出力ノードQCから「L」レベルの信号をそれぞれ出力する。これに伴い、上述したようにレジスタ19の出力ノードQ0から選択信号(「H」レベル)が出力される。タイミング信号生成ユニット17は、制御信号IOE(「L」レベル)および選択信号(「H」レベル)の入力に伴い、NAND回路ND3から出力信号(「L」レベル)を出力する。したがって、入力良否判定回路25のドライバ回路CI12が活性化される。
【0058】
入力良否判定回路25は、時刻T4−T5の最初の1周期のクロック信号CLKの期間において、ノードNBおよびノードNDに伝達された信号が一致するか否かを判定し、その判定結果をフリップフロップ回路FF6の入力ノードDに入力する。フリップフロップ回路FF6は、その判定結果をラッチして出力ノードQから出力する。これに伴い、外部端子8から入力されるデータの入力判定を実行することができる。具体的には、ノードNBおよびノードNDに伝達された信号が一致していれば、フリップフロップ回路FF6に「L」レベルの信号が出力ノードQから出力され、不一致であれば、「H」レベルの信号が出力ノードQから出力される。
【0059】
時刻T5において、入力テストユニット55によって生成されたテストデータの不良解析が実行される。
【0060】
入力テストユニット55は、クロック信号CLK1の立上り(「H」レベル)に同期して活性化される。具体的には、AND回路AD1は、クロック信号CLK1が「H」レベルの場合にその出力信号を「H」レベルに設定する。入力テストユニット55において、時刻T5においてクロック信号CLKが「L」レベルに立ち下がるに従い、NAND回路ND2はその出力信号を「L」レベルに設定する。これに伴い、ドライバ回路CI4が活性化される。したがって、ノードNCに接地電圧GNDすなわち「L」レベルの信号が駆動される。
【0061】
これに基づき、入力良否判定回路25の排他的論理OR回路XN2において、ノードNCおよびノードNDに伝達された信号と、クロック信号CLKとがすべて同じ論理レベルすなわち「L」レベルとして一致しているか否かを判定する。排他的論理OR回路XN2に入力される信号が全て「L」レベルで一致している場合には、「L」レベルが出力され正常である。一方、入力される信号の1つが「H」レベルである場合には、「H」レベルが出力され不良である。この排他的論理OR回路XN2の判定結果は、時刻T6においてフリップフロップ回路FF5において保持され、出力ノードQから出力される。
【0062】
また、時刻T6において、クロック信号CLKの立上り(「H」レベル)に同期して、NAND回路ND1がその出力信号を「L」レベルに設定する。これに伴い、ドライバ回路CI3が活性化される。したがって、ノードNCに電源電圧VCCすなわち「H」レベルの信号が駆動される。
【0063】
これに基づき、入力良否判定回路25の排他的論理OR回路XN2において、ノードNCおよびノードNDに伝達された信号と、クロック信号CLKとがすべて同じ論理レベルすなわち「H」レベルとして一致しているか否かを判定する。排他的論理OR回路XN2の出力信号が「L」レベルであれば全て一致として正常であり、「H」レベルであれば不一致として不良であると判定することができる。この排他的論理OR回路XN2の判定結果はノードN2を介して、OR回路OR1に入力される。
【0064】
最終的にOR回路OR1は、フリップフロップ回路FF5,FF6にラッチしていた判定結果および時刻T6以降において排他的論理OR回路XN2から出力される出力信号のOR論理演算結果を判定データDINとして出力する。上述したように判定データDINが「L」レベルであれば正常と判定され、「H」レベルであれば不良と判定される。
【0065】
記憶部10のレジスタ12は、上述したように入力ノードTに入力されるクロック信号に同期して動作する。すなわち、時刻T7のクロック信号CLK1の立ち下がり(「L」レベル)に同期して判定データDINを出力ノードQ0に設定する。これに伴い、ビット0の判定が完了する。
【0066】
時刻T7以降において、クロック信号CLK1の立下り(「L」レベル)に同期して、同様の不良解析がビット0について説明したのと同様に各ビットで実行される。ビット7の判定が完了した時、レジスタ19の出力ノードOUTは「H」レベルに設定される。フリップフロップ回路FF3は、これに伴い、出力ノードPを「L」レベルに設定する。したがって、レジスタ11は、フリップフロップ回路FF3からの「L」レベルの出力信号を受けて、レジスタ12で設定された各出力ノードQの信号に基づいて各ビットに対応する切換制御信号SEを設定する。たとえば、レジスタ12の出力ノードQ0が判定データDIN(「H」レベル)の入力を受けて設定された場合、レジスタ11の出力ノードQ0から出力される切換制御信号SEは、「H」レベルに設定される。これに伴い、正規の入出力回路30から冗長構成の予備入出力回路40に切り換えられる。
【0067】
本実施の形態の構成により、入力良否判定回路25により、自動的に入力の良否を判定し、判定結果に応じて不良の入出力回路を救済し、予備の入出力回路に置換することができる。なお、上記のタイミングチャート図においては、制御信号HIZを「L」レベルである場合について、「L」レベルのテストデータの入力判定および「H」レベルのテストデータの入力判定を実行する構成について説明したが、制御信号HIZを「H」レベルに設定することにより、外部端子8が開放状態である場合における入力判定を実行することも可能である。具体的には、排他的論理OR回路XN2において、ノードNB,NC,NDに伝達された信号の一致/不一致が判定される。
【0068】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0069】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、入出力回路と、入出力回路を救済するための予備入出力回路とを設ける。また、内部ノードに伝達された内部データ信号と外部端子に伝達された外部データ信号との比較に基づいて入出力回路の不良を判定する判定回路を設けて、当該判定回路の判定結果に基づいて予備入出力回路と切換える制御回路を設ける。当該構成により、不良が入出力回路で生じた場合においても、判定回路の判定結果に基づいて予備入出力回路に切換えることにより不良となった入出力回路を救済することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に従うメモリデバイス1の概略ブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態に従うデータ入出力回路部6の概略ブロック図である。
【図3】データ入出力回路部6の具体的な回路構成図である。
【図4】本発明の実施の形態に従うデータ入出力回路部の出力不良解析について説明するタイミングチャート図である。
【図5】本発明の実施の形態に従うデータ入出力回路部の入力不良解析について説明するタイミングチャート図である。
【符号の説明】
1 メモリデバイス、2 コントロール回路、3 行選択回路、4 列選択回路、5 メモリアレイ、6 データ入出力回路部、7 制御信号ピン、7# アドレスピン、8 外部端子、9 入出力制御回路、10 記憶部、15 タイミング信号発生回路、20 出力良否判定回路、25 入力良否判定回路、30 入出力回路、40 予備入出力回路、55 入力テストユニット、60 インターフェイス部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路に関し、特に不良となった入出力回路を救済する冗長回路を備えた半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路等のデバイスの故障は、3つの期間に大別され、時間の経過につれて初期故障期間、偶発故障期間、摩耗故障期間を挙げることができる。初期故障は、使用直後に発生する故障でデバイス作製時の欠陥が現われたものである。この不良の割合は時間とともに急速に減少していく。その後は低い故障率がある一定期間長く続く偶発故障期間に入る。やがてデバイスは耐用寿命に近づき、急激に故障率が増大する。デバイスは、上記の偶発故障期間内で使用することが望ましくこの領域が耐用期間となる。
【0003】
一方で、ユーザは、この偶発故障期間内に生じた偶発故障を即座に検知し、不良品の除去等の対応が求められる。
【0004】
特開2000−29859号公報においては、データを出力する出力回路において、出力回路の出力端子の破壊等により本来出力すべきデータレベルが異なった場合に異常を検知することが可能な半導体集積回路について開示されている。
【0005】
また、特開平6−83984号公報においては、マイクロコンピュータ間での入出力回路を介するデータ転送において、端子破壊等によるデータの異常転送を高速に検出することが可能な入出力回路について開示されている。
【0006】
したがって、これらの構成により、データの入力もしくは出力を実行する回路において、異常を即座に検知し、対応することが可能である。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−29859号公報(図1:2頁)
【0008】
【特許文献2】
特開平6−83984号公報(図3:2頁)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
一方、上記公報に基づく方式に基づき、データの入力もしくは出力を実行する回路(以下においては、入出力回路ともいう)において、異常を検出し、不良品を除去することが可能であるが、当該異常検出に基づいて不良の入出力回路を冗長回路に置換することが可能であれば偶発故障が生じた場合においても、さらに耐用寿命を延ばすことが可能である。
【0010】
本発明は、データの入出力を実行する入出力回路の不良を自動的に検知し、その不良結果に基づいて不良の入出力回路を救済する半導体集積回路を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体集積装置は、入出力回路と、予備入出力回路と、判定回路と、制御回路とを含む。入出力回路は、内部回路と電気的に接続された内部ノードと外部端子との間で信号を授受する。予備入出力回路は、内部ノードと外部端子との間に設けられ、不良である入出力回路の救済に用いられる。判定回路は、内部ノードに伝達された内部データ信号と外部端子に伝達された外部データ信号との比較に基づいて入出力回路の不良を判定する。制御回路は、判定回路の判定結果に基づいて入出力回路と予備入出力回路とを切換える。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付しその説明は繰返さない。
【0013】
図1は、本発明の実施の形態に従うメモリデバイス1の概略ブロック図である。なお、本発明の実施の形態においては、半導体集積回路として一例としてメモリアレイを含むメモリデバイス1を用いて説明するが、メモリデバイス1以外の他のデバイスについても同様に適用可能である。
【0014】
図1を参照して、本発明の実施の形態1に従うメモリデバイス1は、行列状に集積配置されたメモリアレイ5と、アドレスピン7♯から入力されるアドレスADDに基づいてメモリアレイ5の行選択を実行する行選択回路3と、アドレスADDに基づいてメモリアレイ5の列選択を実行する列選択回路4と、列選択回路4の列選択結果に基づいてメモリアレイ5の選択列と入出力線IOとを電気的に結合する入出力制御回路9と、入出力線IOと外部端子8との間でデータDQの授受を実行するデータ入出力回路部6と、制御信号ピン7から入力されるコマンドCMDに応じてメモリデバイス1全体を制御するコントロール回路2とを備える。
【0015】
図2は、本発明の実施の形態に従うデータ入出力回路部6の概略ブロック図である。
【0016】
図2を参照して、本発明の実施の形態に従うデータ入出力回路部6は、記憶部10と、不良解析を実行する制御信号を生成するためのタイミング信号発生回路15と、入出力回路の入力不良を判定する入力良否判定回路25と、入出力回路の出力不良を判定する出力良否判定回路20と、入出力線IOからの内部データの入力を受けるとともに入出力線IOに対して外部から伝達された外部データを出力するインターフェイス部60と、インターフェイス部60を介して入出力線IOと外部端子8との間でデータの入出力を実行する入出力回路30と、入出力回路30の冗長回路として設けられる予備入出力回路40とを備える。また、データ入出力回路部6は、入力不良解析時において、入出力回路に対して所望のテストデータを入力する入力テストユニット55とを備える。
【0017】
記憶部10は、入力良否判定回路25および出力良否判定回路20からの判定結果の入力を受けて記憶し、入出力回路30と予備入出力回路40とを切換える切換制御信号SEを生成する。
【0018】
タイミング信号発生回路15は、制御信号IOEおよびCTならびにクロック信号CLKの入力に基づいて不良解析の実行を指示する制御信号を生成する。
【0019】
出力良否判定回路20は、外部端子8と電気的に結合されたノードNBに伝達されたデータと、ノードNAを介してインターフェイス部60から入出力回路30に伝達されるデータとを比較する。
【0020】
入力良否判定回路25は、クロック信号CLKに同期して動作し、ノードNB,NC,NDのデータレベルをそれぞれ比較する。また、制御信号HIZに応答して、外部端子8が開放状態である場合においても不良解析を実行可能である。
【0021】
入出力回路30は、制御信号IOEに応答して入出力動作を切換え、入力動作においてはノードNBに伝達された信号をノードNDに出力し、出力動作においてはノードNAに伝達された信号をノードNBに出力する。予備入出力回路40も同様の機能を有し、制御信号IOEに応答して入出力動作を切換え、入力動作においてはノードNBに伝達された信号をノードNDに出力し、出力動作においてはノードNAに伝達された信号をノードNBに出力する。入出力回路30および予備入出力回路40は、記憶部10に設定される切換制御信号SEに応答して切換えられる。
【0022】
図3は、図2のデータ入出力回路部6の具体的な回路構成図である。
図3を参照して、タイミング信号発生回路15は、クロックパルス設定回路16と、不良解析信号生成回路18と、タイミング信号生成ユニット17とを含む。なお、本構成は、8ビットの入出力データの不良解析に対応可能な構成であるが、各ビットの不良解析は同様の構成であるためここでは、1ビットの入出力データの不良解析について説明する。
【0023】
クロックパルス設定回路16は、フリップフロップ回路FF1と、インバータIV1と、ドライバ回路CI1,CI2とを含む。
【0024】
フリップフロップ回路のノードTは、クロック信号CLKの入力を受ける。また、フリップフロップ回路FF1の出力ノードQCは、フリップフロップ回路FF1の入力ノードDにフィードバックされる。また、ドライバ回路CI2は、制御信号IOE(「L」レベル)に応答して活性化され、フリップフロップ回路FF1の出力ノードQから伝達される信号をノードN0に伝達する。すなわち、いわゆるバッファ回路として機能する。以下において説明するドライバ回路についても同様である。また、ドライバ回路CI1は、インバータIV1を介する制御信号IOEの反転信号(「L」レベル)に応答して活性化され、クロック信号CLKをノードN0に伝達する。ここで、フリップフロップ回路FF1は、クロック信号CLKの立下りに同期して動作する。具体的には、クロック信号CLKの周期の1/2倍のクロック信号CLK1が出力ノードQから出力される。したがって、クロックパルス設定回路16は、制御信号IOE(「H」レベル)に応答して、ノードN0からクロック信号CLKを不良解析信号生成回路18に伝達する。一方、制御信号IOE(「L」レベル)に応答して、ノードN0からクロック信号CLK1を不良解析信号生成回路18に伝達する。なお、フリップフロップ回路FF1は、外部から入力される制御信号RSTに応答して初期状態にリセットされる。
【0025】
不良解析信号生成回路18は、フリップフロップ回路FF2,FF3と、インバータIV2と、AND回路AD2と、レジスタ19とを含む。
【0026】
フリップフロップ回路FF2は、不良解析時において、入力ノードに制御信号CT(「H」レベル)を受ける。また、入力ノードTにノードN0から伝達されたクロック信号を受ける。フリップフロップ回路FF2は、ノードN0から伝達されるクロック信号に同期して動作する。具体的には、入力ノードTに入力されるノードN0から伝達されるクロック信号の立下りに同期して、入力ノードDに入力される制御信号CTを取り込み、出力ノードQから出力する。フリップフロップ回路FF2の出力ノードQから出力される信号は、フリップフロップ回路FF3の入力ノードSに伝達される。フリップフロップ回路FF2の出力ノードQCは、出力ノードQの反転信号をレジスタ19の入力ノードINに伝達する。なお、フリップフロップ回路FF2は、外部から入力される制御信号RSTに応答して初期状態にリセットされる。
【0027】
レジスタ19は、入力ノードTに伝達されるクロック信号に同期して動作する。具体的には、入力ノードINに伝達された信号に基づいて、ノードN0から伝達されるクロック信号の立下り(「L」レベル)に同期して、昇順的に1ビットずつ出力ノードQ0〜Q7から選択信号(「H」レベル)を出力する。また、出力ノードQ7から選択信号(「H」レベル)が出力された後次のクロック信号の立下りに同期して、レジスタ19は、出力ノードOUTから「H」レベルの信号を出力する。
【0028】
フリップフロップ回路FF3は、インバータIV2を介する出力ノードOUTからの反転信号を入力ノードRに受ける。また、フリップフロップ回路FF3は、入力ノードSに伝達された信号に応答して、出力ノードPから所定の論理レベルの信号を出力する。具体的には、入力ノードSに「H」レベルの信号が入力されると、フリップフロップ回路FF3は、出力ノードPから「H」レベルの信号を出力する。そして、入力ノードRに「L」レベルの信号が入力されると、出力ノードPから出力信号をリセットして「L」レベルに設定する。
【0029】
一例として、制御信号CT(「H」レベル)が入力された場合、フリップフロップ回路FF2は、クロック信号の立下り(「L」レベル)に同期して、制御信号CT(「H」レベル)をラッチして、出力ノードQから「H」レベルの信号を出力する。フリップフロップ回路FF3は、入力ノードSに「H」レベルの信号を受けて、出力ノードQから「H」レベルの信号を出力する。また、レジスタ19は、フリップフロップ回路FF2の出力ノードQCから「L」レベルの信号を入力ノードINに受ける。これに伴い、レジスタ19は、活性化され、クロック信号の立下りに同期して昇順的に出力ノードQ0〜Q7からそれぞれ選択信号(「H」レベル)を出力する。したがって、まず最初に出力ノードQ0から選択信号(「H」レベル)が出力される。
【0030】
AND回路AD2は、フリップフロップ回路FF3の出力ノードPから伝達される信号と、ノードN0から伝達されるクロック信号との入力を受けて、そのAND論理演算結果を記憶部10のレジスタ12の入力ノードTに出力する。
【0031】
ここで、AND回路AD2の出力信号について考える。AND回路AD2の一方の入力信号は、フリップフロップ回路FF3の出力ノードPから伝達される信号である。この出力ノードPから伝達される信号は、一旦「H」レベルに設定されると、固定された状態を維持し続ける。したがって、AND回路AD2は、他方に入力される信号の論理レベルをそのまま出力する。すなわち、レジスタ12の入力ノードTには、ノードN0から伝達されるクロック信号が入力される。
【0032】
タイミング信号生成ユニット17は、NAND回路ND3,ND4と、インバータIV8とを含む。NAND回路ND4は、レジスタ19の出力ノードQ0から伝達される選択信号と制御信号IOEとの入力を受けてそのNAND論理演算結果を入力良否判定回路25に出力する。NAND回路ND3は、インバータIV8を介する制御信号IOEの反転信号とレジスタ19の出力ノードQ0から伝達された信号とを受けてそのNAND論理演算結果を出力良否判定回路20に出力する。一例として、出力ノードQ0から「H」レベルの選択信号が伝達された場合、制御信号IOE(「H」レベル)に応答して、NAND回路ND4は、その出力信号を「L」レベルに設定する。一方、制御信号IOE(「L」レベル)に応答して、NAND回路ND3は、その出力信号を「L」レベルに設定する。
【0033】
記憶部10は、レジスタ11,12と、抵抗13とを含む。レジスタ12は、入力ノードINに入力される判定データDINをノードTに入力される信号に同期して出力ノードQ0〜Q7から昇順的に出力する。レジスタ11は、レジスタ12の出力ノードQ0〜Q7から出力された判定データDINを保持し、入力ノードTに入力される信号に応答して出力ノードQ0〜Q7からそれぞれ切換制御信号SEとして出力する。なお、レジスタ11の入力ノードTは、フリップフロップ回路FF3の出力ノードPから伝達される信号を受ける。抵抗13は、入力ノードINと接地電圧GNDとの間に配置される。この抵抗は、記憶部10においてレジスタ12に入力される判定データDINの初期状態を「L」レベルに設定するために設けられている。
【0034】
出力良否判定回路20は、ドライバ回路CI11と、排他的論理OR回路XN3とを含む。排他的論理OR回路XN3は、ノードNAおよび外部端子8と電気的に結合されるノードNBにそれぞれ伝達される信号を受けて、その排他的論理OR演算結果を出力する。ドライバ回路CI11は、タイミング信号生成ユニット17のNAND回路ND3からの出力信号(「L」レベル)に応答して活性化され、排他的論理OR回路XN3の出力信号を判定データDINとして出力する。具体的には、ノードNAとノードNBに伝達される信号レベルが同一であれば判定データDINは「L」レベルに設定される。一方、ノードNAとノードNBに伝達される信号が不一致であれば判定データDINは「H」レベルに設定される。すなわち、判定データDINが「L」レベルであれば正常、「H」レベルであれば不良と判定される。
【0035】
入力良否判定回路25は、フリップフロップ回路FF5〜FF7と、ドライバ回路CI9,CI10,CI12と、OR回路OR1と、排他的論理OR回路XN1,XN2と、インバータIV6,IV7とを含む。排他的論理OR回路XN1は、出力ノードNDおよび外部端子8と電気的に結合されるノードNBにそれぞれ伝達された信号を受けて、その排他的論理OR演算結果をフリップフロップ回路FF6の入力ノードDに出力する。したがって、ノードNDとノードNBに伝達された信号が一致していればフリップフロップ回路FF6の入力ノードDに「L」レベルが入力される。一方、不一致であれば、入力ノードDに「H」レベルが入力される。
【0036】
フリップフロップ回路FF7は、フリップフロップ回路FF1と同様の構成であり、出力ノードQCと入力ノードDとが電気的に結合されたフィードバック構成であり、入力ノードTにクロック信号CLKが入力される。すなわち、出力ノードTから1/2倍の周期のクロック信号CLK1が出力される。フリップフロップ回路FF6は、入力ノードTに入力されるクロック信号CLK1の立下りに同期して、入力ノードDに入力される排他的論理OR回路XN1の出力信号を取り込んで、出力ノードQから出力する。
【0037】
排他的論理OR回路XN2は、ノードNC、NDおよびN1に伝達された信号をそれぞれ受けてその排他的論理OR演算結果をノードN2に出力する。フリップフロップ回路FF5は、インバータIV7を介するクロック信号CLKの反転信号の入力に同期して動作する。具体的には、入力ノードTに入力されるクロック信号CLKの反転信号の立下り(「L」レベル)に同期して、ノードN2に伝達される信号をラッチして、出力ノードQから出力する。ドライバ回路CI9は、制御信号HIZのインバータIV6を介する反転信号(「L」レベル)の入力を受けて活性化され、外部端子8と電気的に結合されたノードNBに伝達された信号をノードN1に伝達する。ドライバ回路CI10は、制御信号HIZ(「L」レベル)の入力に応答してクロック信号CLKをノードN1に伝達する。したがって、制御信号HIZが「H」レベルの場合には、ノードNBからノードN1に信号が伝達される。一方、制御信号HIZが「L」レベルの場合には、クロック信号CLKがノードN1に伝達される。通常の場合には制御信号HIZは「L」レベルに設定され低る。したがって、ノードNBとノードNDとに伝達される信号のみの一致/不一致が判定されるが、制御信号HIZが「H」レベルの場合には、ノードNB,NC,NDに伝達される信号の一致/不一致が判定される。この制御信号HIZは、外部端子8が開放状態である場合において、不良解析を実行する場合には「H」レベルに設定される。
【0038】
OR回路OR1は、フリップフロップ回路FF5,FF6およびノードN2に伝達された信号のOR論理演算結果を出力する。ドライバ回路CI12は、タイミング信号生成ユニット17のNAND回路ND2の出力信号に応答して活性化され、OR回路OR1から出力された信号を判定データDINとして記憶部10に出力する。具体的には、上述したように判定データDINが「L」レベルであれば正常、「H」レベルであれば不良と判定される。なお、フリップフロップ回路FF5〜FF7は、制御信号CT(「L」レベル)に応答して初期状態にリセットされる。
【0039】
入出力回路30は、抵抗36と、ドライバ回路CI7,CI8と、トランスファーゲート32と、インバータ31とを含む。
【0040】
ドライバ回路CI8と、トランスファーゲート32は、ノードNAと、外部端子8と電気的に結合されるノードNBとの間に直列に接続される。
ドライバ回路CI8は、切換制御信号SEに応じてトランスファーゲート32を介してノードNAに伝達された信号をノードNBに伝達する。トランスファーゲート32は、制御信号IOEおよびインバータ31を介するその反転信号に応じてオンする。抵抗36は、ノードNCと、外部端子8と電気的に結合されるノードNBとの間に配置される。ドライバ回路CI7は、切換制御信号SEに応じてノードNCに伝達された信号をノードNDに伝達する。
【0041】
予備入出力回路40は、抵抗46と、インバータ41,IV5と、トランスファーゲート42と、ドライバ回路CI5,CI6とを含む。ドライバ回路CI6と、トランスファーゲート42は、ノードNAと、外部端子8と電気的に結合されるノードNBとの間に直列に接続される。
【0042】
ドライバ回路CI6は、切換制御信号SEのインバータIV5を介する反転信号に応じてトランスファーゲート42を介してノードNAに伝達された信号をノードNBに伝達する。トランスファーゲート42は、制御信号IOEおよびインバータ41を介するその反転信号に応じてオンする。抵抗46は、ノードNCと、外部端子8と電気的に結合されるノードNBとの間に配置される。ドライバ回路CI5は、切換制御信号SEのインバータIV5を介する反転信号に応答してノードNCに伝達された信号をノードNDに伝達する。抵抗36および46は、外部とのショート状態を防止するために設けられる。
【0043】
入力テストユニット55は、フリップフロップ回路FF4と、インバータIV3と、AND回路AD1と、NAND回路ND1,ND2と、ドライバ回路CI3,CI4とを含む。
【0044】
フリップフロップ回路FF4は、フリップフロップ回路FF1と同様の構成であり、出力ノードQCと入力ノードDとが電気的に結合されるフィードバック構成であり、入力ノードTにクロック信号CLKが入力される。すなわち、出力ノードQから1/2倍の周期のクロック信号CLK1が出力される。AND回路AD1は、インバータIV3を介する制御信号IOEの反転信号とフリップフロップ回路FF4の出力ノードQから伝達されるクロック信号CLK1の入力とを受けて、そのAND論理演算結果をNAND回路ND1,ND2にそれぞれ出力する。
【0045】
NAND回路ND1は、クロック信号CLKとAND回路AD1の出力信号とレジスタ19から出力される選択信号とを受けてそのNAND論理演算結果を出力する。NAND回路ND2は、インバータIV4を介するクロック信号CLKの反転信号とレジスタ19から出力される選択信号とAND回路AD1から出力される信号とを受けてそのNAND論理演算結果を出力する。ドライバ回路CI3は、NAND回路ND1の出力信号(「L」レベル)に応答して電源電圧VCCの電圧レベルすなわち「H」レベルをノードNCに駆動する。ドライバ回路CI4は、NAND回路ND2の出力信号(「L」レベル)に応答して接地電圧GNDの電圧レベルすなわち「L」レベルをノードNCに駆動する。なお、フリップフロップ回路FF4は、制御信号CT(「L」レベル)に応答して初期状態にリセットされる。
【0046】
上記においては、8ビットのデータ入出力が可能なデータ入出力回路部6において、1ビットのデータの入出力を実行する入出力回路および予備入出力回路の構成について主に説明したが、他のビットに対応する入出力回路および予備入出力回路の構成についても同様の構成である。具体的には、各ビット毎に入出力回路30、予備入出力回路40、入力良否判定回路25、出力良否判定回路20、入力テストユニット55、タイミング信号生成ユニット17が設けられる。
【0047】
一方、記憶部10、クロックパルス設定回路16、不良解析信号生成回路18は全ビットに対応して共通に設けられる。各ビット毎に設けられたタイミング信号生成ユニット17は、レジスタ19からの出力ノードQからそれぞれ出力される選択信号に応答して対応する出力良否判定回路および入力良否判定回路を活性化させる。
【0048】
図4のタイミングチャート図を用いて、本発明の実施の形態に従うデータ入出力回路部6の出力不良解析について説明する。
【0049】
図4を参照して、時刻T1において、制御信号CTが「H」レベルに設定される。これに伴い、不良解析が実行される。なお、この場合、制御信号IOEは、「H」レベルとする。
【0050】
クロックパルス設定回路16において、制御信号IOE(「H」レベル)に応答して、ドライバ回路CI1が活性化される。これに伴い、クロックパルス設定回路16のノードN0からクロック信号CLKが不良解析信号生成回路18に入力される。不良解析信号生成回路18において、フリップフロップ回路FF2は、クロック信号CLKの立下り(「L」レベル)に同期して、制御信号CT(「H」レベル)をラッチして、出力ノードQから「H」レベルおよび出力ノードQCから「L」レベルの信号をそれぞれ出力する。これに伴い、上述したようにレジスタ19の出力ノードQ0から選択信号(「H」レベル)が出力される。タイミング信号生成ユニット17は、制御信号IOE(「H」レベル)および選択信号(「H」レベル)の入力に伴い、NAND回路ND4から出力信号(「L」レベル)を出力する。したがって、出力良否判定回路20のドライバ回路CI11が活性化される。
【0051】
出力良否判定回路20は、ノードNAおよびノードNBにそれぞれ伝達される信号が一致するか否かを判定し、判定データDINを出力する。
【0052】
記憶部10のレジスタ12は、上述したように入力ノードTに入力されるクロック信号に同期して動作する。すなわち、時刻T3のクロック信号CLKの立ち下がり(「L」レベル)に同期して判定データDINを出力ノードQ0に設定する。これに伴い、ビット0の判定が実行される。
【0053】
また、同様の動作が時刻T3以降、ビット0について説明したのと同様に各ビットに対して実行される。ビット7の判定が完了した時、レジスタ19の出力ノードOUTは「H」レベルに設定される。これに伴い、フリップフロップ回路FF3は、出力ノードPを「L」レベルに設定する。したがって、レジスタ11は、フリップフロップ回路FF3からの「L」レベルの出力信号を受けて、レジスタ12で設定された各出力ノードQの信号に基づいて各ビットに対応する切換制御信号SEを設定する。たとえば、レジスタ12の出力ノードQ0が判定データDIN(「H」レベル)の入力を受けて設定された場合、レジスタ11の出力ノードQ0から出力される切換制御信号SEは「H」レベルに設定される。これに伴い、正規の入出力回路30から冗長構成の予備入出力回路40に切換えられる。
【0054】
本実施の形態の構成により、出力良否判定回路20により、自動的に出力の良否を判定し、判定結果に応じて不良の入出力回路を救済し、予備の入出力回路に置換することができる。
【0055】
図5のタイミングチャート図を用いて本発明の実施の形態に従うデータ入出力回路部6の入力不良解析について説明する。なお、制御信号HIZは、「L」レベルに設定されているものとする。
【0056】
図5を参照して、時刻T4において、制御信号CTが「H」レベルに設定される。これに伴い、不良解析が実行される。なお、この場合、制御信号IOEは、「L」レベルとする。本実施の形態に従う入力不良解析は、外部から入力される信号の不良解析ならびに内部でテスト信号として生成されるテストデータの不良解析を並列に実行する。具体的には、2周期のクロック信号CLKにおいて、1ビットの入力不良解析が実行され、最初の1周期のクロック信号CLKにおいて、外部入力の不良解析が実行される。一方、残りの一周期のクロック信号CLKにおいて、内部でテスト信号として生成されるテストデータの不良解析が実行される。
【0057】
クロックパルス設定回路16において、制御信号IOE(「L」レベル)に応答して、ドライバ回路CI2が活性化される。これに伴い、クロックパルス設定回路16のノードN0からクロック信号CLKの1/2倍の周期のクロック信号CLK1が不良解析信号生成回路18に入力される。不良解析信号生成回路18において、フリップフロップ回路FF2は、クロック信号CLK1の立下り(「L」レベル)に同期して、制御信号CT(「H」レベル)をラッチして、出力ノードQから「H」レベルおよび出力ノードQCから「L」レベルの信号をそれぞれ出力する。これに伴い、上述したようにレジスタ19の出力ノードQ0から選択信号(「H」レベル)が出力される。タイミング信号生成ユニット17は、制御信号IOE(「L」レベル)および選択信号(「H」レベル)の入力に伴い、NAND回路ND3から出力信号(「L」レベル)を出力する。したがって、入力良否判定回路25のドライバ回路CI12が活性化される。
【0058】
入力良否判定回路25は、時刻T4−T5の最初の1周期のクロック信号CLKの期間において、ノードNBおよびノードNDに伝達された信号が一致するか否かを判定し、その判定結果をフリップフロップ回路FF6の入力ノードDに入力する。フリップフロップ回路FF6は、その判定結果をラッチして出力ノードQから出力する。これに伴い、外部端子8から入力されるデータの入力判定を実行することができる。具体的には、ノードNBおよびノードNDに伝達された信号が一致していれば、フリップフロップ回路FF6に「L」レベルの信号が出力ノードQから出力され、不一致であれば、「H」レベルの信号が出力ノードQから出力される。
【0059】
時刻T5において、入力テストユニット55によって生成されたテストデータの不良解析が実行される。
【0060】
入力テストユニット55は、クロック信号CLK1の立上り(「H」レベル)に同期して活性化される。具体的には、AND回路AD1は、クロック信号CLK1が「H」レベルの場合にその出力信号を「H」レベルに設定する。入力テストユニット55において、時刻T5においてクロック信号CLKが「L」レベルに立ち下がるに従い、NAND回路ND2はその出力信号を「L」レベルに設定する。これに伴い、ドライバ回路CI4が活性化される。したがって、ノードNCに接地電圧GNDすなわち「L」レベルの信号が駆動される。
【0061】
これに基づき、入力良否判定回路25の排他的論理OR回路XN2において、ノードNCおよびノードNDに伝達された信号と、クロック信号CLKとがすべて同じ論理レベルすなわち「L」レベルとして一致しているか否かを判定する。排他的論理OR回路XN2に入力される信号が全て「L」レベルで一致している場合には、「L」レベルが出力され正常である。一方、入力される信号の1つが「H」レベルである場合には、「H」レベルが出力され不良である。この排他的論理OR回路XN2の判定結果は、時刻T6においてフリップフロップ回路FF5において保持され、出力ノードQから出力される。
【0062】
また、時刻T6において、クロック信号CLKの立上り(「H」レベル)に同期して、NAND回路ND1がその出力信号を「L」レベルに設定する。これに伴い、ドライバ回路CI3が活性化される。したがって、ノードNCに電源電圧VCCすなわち「H」レベルの信号が駆動される。
【0063】
これに基づき、入力良否判定回路25の排他的論理OR回路XN2において、ノードNCおよびノードNDに伝達された信号と、クロック信号CLKとがすべて同じ論理レベルすなわち「H」レベルとして一致しているか否かを判定する。排他的論理OR回路XN2の出力信号が「L」レベルであれば全て一致として正常であり、「H」レベルであれば不一致として不良であると判定することができる。この排他的論理OR回路XN2の判定結果はノードN2を介して、OR回路OR1に入力される。
【0064】
最終的にOR回路OR1は、フリップフロップ回路FF5,FF6にラッチしていた判定結果および時刻T6以降において排他的論理OR回路XN2から出力される出力信号のOR論理演算結果を判定データDINとして出力する。上述したように判定データDINが「L」レベルであれば正常と判定され、「H」レベルであれば不良と判定される。
【0065】
記憶部10のレジスタ12は、上述したように入力ノードTに入力されるクロック信号に同期して動作する。すなわち、時刻T7のクロック信号CLK1の立ち下がり(「L」レベル)に同期して判定データDINを出力ノードQ0に設定する。これに伴い、ビット0の判定が完了する。
【0066】
時刻T7以降において、クロック信号CLK1の立下り(「L」レベル)に同期して、同様の不良解析がビット0について説明したのと同様に各ビットで実行される。ビット7の判定が完了した時、レジスタ19の出力ノードOUTは「H」レベルに設定される。フリップフロップ回路FF3は、これに伴い、出力ノードPを「L」レベルに設定する。したがって、レジスタ11は、フリップフロップ回路FF3からの「L」レベルの出力信号を受けて、レジスタ12で設定された各出力ノードQの信号に基づいて各ビットに対応する切換制御信号SEを設定する。たとえば、レジスタ12の出力ノードQ0が判定データDIN(「H」レベル)の入力を受けて設定された場合、レジスタ11の出力ノードQ0から出力される切換制御信号SEは、「H」レベルに設定される。これに伴い、正規の入出力回路30から冗長構成の予備入出力回路40に切り換えられる。
【0067】
本実施の形態の構成により、入力良否判定回路25により、自動的に入力の良否を判定し、判定結果に応じて不良の入出力回路を救済し、予備の入出力回路に置換することができる。なお、上記のタイミングチャート図においては、制御信号HIZを「L」レベルである場合について、「L」レベルのテストデータの入力判定および「H」レベルのテストデータの入力判定を実行する構成について説明したが、制御信号HIZを「H」レベルに設定することにより、外部端子8が開放状態である場合における入力判定を実行することも可能である。具体的には、排他的論理OR回路XN2において、ノードNB,NC,NDに伝達された信号の一致/不一致が判定される。
【0068】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0069】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、入出力回路と、入出力回路を救済するための予備入出力回路とを設ける。また、内部ノードに伝達された内部データ信号と外部端子に伝達された外部データ信号との比較に基づいて入出力回路の不良を判定する判定回路を設けて、当該判定回路の判定結果に基づいて予備入出力回路と切換える制御回路を設ける。当該構成により、不良が入出力回路で生じた場合においても、判定回路の判定結果に基づいて予備入出力回路に切換えることにより不良となった入出力回路を救済することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に従うメモリデバイス1の概略ブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態に従うデータ入出力回路部6の概略ブロック図である。
【図3】データ入出力回路部6の具体的な回路構成図である。
【図4】本発明の実施の形態に従うデータ入出力回路部の出力不良解析について説明するタイミングチャート図である。
【図5】本発明の実施の形態に従うデータ入出力回路部の入力不良解析について説明するタイミングチャート図である。
【符号の説明】
1 メモリデバイス、2 コントロール回路、3 行選択回路、4 列選択回路、5 メモリアレイ、6 データ入出力回路部、7 制御信号ピン、7# アドレスピン、8 外部端子、9 入出力制御回路、10 記憶部、15 タイミング信号発生回路、20 出力良否判定回路、25 入力良否判定回路、30 入出力回路、40 予備入出力回路、55 入力テストユニット、60 インターフェイス部。
Claims (5)
- 内部回路と電気的に接続された内部ノードと外部端子との間で信号を授受するための入出力回路と、
前記内部ノードと前記外部端子との間に設けられ、不良である前記入出力回路の救済に用いられる予備入出力回路と、
前記内部ノードに伝達された内部データ信号と前記外部端子に伝達された外部データ信号との比較に基づいて前記入出力回路の不良を判定する判定回路と、
前記判定回路の判定結果に基づいて前記入出力回路と前記予備入出力回路とを切換えるための制御回路とを備える、半導体集積回路。 - 前記入出力回路は、前記内部ノードに伝達された前記内部データ信号を前記外部端子に伝達するための出力回路を含み、
前記予備入出力回路は、前記出力回路の代わりに、前記内部ノードに伝達された前記内部データ信号を前記外部端子に伝達するための予備出力回路を含み、
前記判定回路は、
前記外部端子に伝達される前記外部データ信号と、前記内部ノードに伝達された前記内部データ信号とを比較し、切換データを生成する比較部を含み、
前記制御回路は、前記切換データに応じて前記出力回路と前記予備出力回路とを切換える、請求項1記載の半導体集積回路。 - 前記入出力回路は、前記外部端子に入力された前記外部データ信号を前記内部ノードに伝達するための入力回路を含み、
前記予備入出力回路は、前記入力回路の代わりに、前記外部端子に入力された前記外部データ信号を前記内部ノードに伝達するための予備入力回路を含み、
前記判定回路は、
前記外部端子に入力された前記外部データ信号と、前記内部ノードに伝達される前記内部データ信号とを比較し、切換データを生成する比較部を含み、
前記制御回路は、前記切換データに応じて前記入力回路と前記予備入力回路とを切換える、請求項1記載の半導体集積回路。 - 前記制御回路は、外部からの指示に応答して前記判定回路の比較部の比較動作を指示するための活性化信号を生成する信号生成回路を含む、請求項2もしくは3記載の半導体集積回路。
- 前記入力回路および前記予備入力回路の各々は、前記内部ノードと前記外部端子との間のサブノードと、前記内部ノードとの間に設けられ、前記サブノードに伝達された信号を増幅して前記内部ノードに出力するドライバ回路を含み、
前記制御回路は、前記サブノードに対して所望のテストデータ信号を伝達するテストユニットを含み、
前記比較部は、
前記外部端子に入力される前記外部データ信号と、前記内部データ信号との比較動作を実行する第1の比較ユニットと、
前記サブノードに伝達される前記所望のテストデータ信号と、前記内部データ信号との比較動作を実行する第2の比較ユニットと、
前記第1および第2の比較ユニットの比較結果に基づいて前記切換データを生成するデータ生成部とを含む、請求項3記載の半導体集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003101114A JP2004311608A (ja) | 2003-04-04 | 2003-04-04 | 半導体集積回路 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009164933A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Fujitsu Microelectronics Ltd | 半導体集積回路 |
JP2012191213A (ja) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | Altera Corp | I/o積層体を含むシステム及びこのシステムを製造する方法 |
US9054699B2 (en) | 2010-10-29 | 2015-06-09 | Fujitsu Limited | Switching device of semiconductor circuit and switching method of the same |
JP2016109452A (ja) * | 2014-12-02 | 2016-06-20 | 富士通株式会社 | 試験回路および試験回路の制御方法 |
-
2003
- 2003-04-04 JP JP2003101114A patent/JP2004311608A/ja not_active Withdrawn
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