JP2005223171A - 半導体集積回路のスキャンチェーン接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のスキャンチェーングループが構成された半導体集積回路にてグループ間を接続して全体のスキャンチェーンを構成するときの配線混雑を防止する。
【解決手段】 個別のスキャンチェーングループ１０２〜１１０の間を接続して全体のスキャンチェーンを構成する際に、スキャンチェーングループ１０２〜１１０のそれぞれに含まれるすべてのフリップフロップ配置座標の重心座標１１３〜１２１の相互距離が近い順にスキャンチェーングループ間の接続順序を決定する。あるいは、スキャンチェーングループのクロック系に存在するゲーテットセルの位置座標の相互距離が近い順、あるいは予め任意指定された目印セルの相互距離が近い順、あるいはスキャンチェーングループ間の相互距離が最短であるフリップフロップの組で相互距離が近い順に、スキャンチェーングループ間の接続順序を決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は半導体集積回路のスキャンチェーン接続方法に関し、特に、個別のスキャンチェーングループ内でスキャンチェーンを接続した後に、スキャンチェーングループ間を接続して全体のスキャンチェーンを構成するスキャンチェーン接続方法に関する。

半導体集積回路の機能テスト容易化手法としてスキャンパステスト方式が標準的な技術となっている。スキャンパステスト方式においては、内部のフリップフロップ回路をシフトレジスタ型のスキャンレジスタとして動作するように縦続接続してスキャンチェーンを構成する。

スキャンチェーンの構成方法については、スキャンパステスト時間を短縮するためにスキャンチェーンの長さを均等化する様々な技術や、配線混雑を緩和するためにセル配置後の配置位置を考慮してスキャンチェーンの配線を行う技術などが考案されている。

セル配置後の配置位置を考慮したスキャンチェーン配線では、クロックツリー構成に基づいてスキャンレジスタを階層的にグループ化し、各グループ内ではクロック入力端子から各フリップフロップまでの遅延時間差（クロックスキュー）に基づいてグループ毎に配線長最短接続もしくは誤動作防止のためのタイミング重視のスキャンチェーン接続を行っていた（例えば、特許文献１参照。）
特開２０００−５５９８６号公報

実際の半導体集積回路において実現できるスキャンチェーンの本数は限られている。そのため、クロックの系統数が多い半導体集積回路では、個別のクロック系統毎にスキャンチェーンを構成するグループを決定し、まずグループ内でスキャンチェーンを接続する。その後、グループ間を接続してスキャンチェーン数を限られた本数まで減らすようにしている。

通常、スキャンチェーンを構成するグループはスキャンレジスタの数によりセル配置前に決定されている場合が多い。そのような回路をレイアウトする場合、スキャンチェーンを構成するグループのセル配置位置によってはグループ間を接続するための配線が回路内を縦横無尽に通ることになり、配線混雑を引き起こしているという問題がある。

このことは一本のスキャンチェーンに構成されるグループ数が多い回路では顕著に現れる。最近の半導体集積回路では、ゲーテットクロック手法などにより個別にスキャチェーンを接続することが多いため、配線混雑による設計工数の増大を引き起こすことが多くなっているという問題がある。

本発明は、クロック系統が複数に分岐してスキャンチェーンのグループが構成された半導体集積回路において、グループ間を接続して所望数のスキャンチェーンを構成するときの配線混雑を防止することができるスキャンチェーン接続方法を提供することを目的とする。

本発明の半導体集積回路のスキャンチェーン接続方法は、個別のスキャンチェーングループ内でスキャンチェーンを接続した後にスキャンチェーングループ間を接続して全体のスキャンチェーンを構成するスキャンチェーン接続方法において、スキャンチェーングループのそれぞれのクロック系統に係るセルの配置位置情報に関する所定の評価によりスキャンチェーングループ間を接続する順序を決定する。この構成によれば、スキャンチェーングループ内のクロック系統に係るセルの配置位置情報の評価により、スキャンチェーングループ間の接続配線がより短くなるようにスキャンチェーングループ間の接続順序を決定することが可能になるため、半導体集積回路全体のスキャンチェーンを構成する際の配線混雑を防止することができる。

本発明において、前記所定の評価は、それぞれのスキャンチェーングループに含まれるすべてのフリップフロップ配置座標の重心座標の相互距離が近い順にスキャンチェーングループ間の接続順序とする。この構成によれば、スキャンチェーングループ毎の重心座標の相互距離を評価することにより、フリップフロップがより多く偏在している領域が隣り合っているスキャンチェーングループ間が高い優先度で接続されることになるため、半導体集積回路全体のスキャンチェーンを構成する際の配線混雑を防止することができる。

本発明において、前記所定の評価は、スキャンチェーングループのクロック系に存在するゲーテットセルの位置座標の相互距離が近い順にスキャンチェーングループ間の接続順序とする。この構成によれば、ゲーテットセルの相互距離を評価することにより、ゲーテットセルが隣り合っているスキャンチェーングループ間が高い優先度で接続されることになるため、半導体集積回路全体のスキャンチェーンを構成する際の配線混雑を防止することができる。また、ゲーテットセルの座標のみでグループ間接続の順序を決定することができるため、順序決定に膨大なデータと時間を必要としない利点がある。

本発明において、前記所定の評価は、スキャンチェーングループのクロック系において予め任意指定された目印セルの位置座標の相互距離が近い順にスキャンチェーングループ間の接続順序とする。この構成によれば、クロック系において指定された目印セルの相互距離を評価することにより、目印セルが近いスキャンチェーングループ間が高い優先度で接続されることになるため、目印セルを適切に指定することにより配線混雑を防止することができる。また、目印セルの座標のみでグループ間接続の順序を決定することができるため、順序決定に膨大なデータと時間を必要としない利点がある。

本発明において、前記所定の評価は、相異なるスキャンチェーングループ間で位置座標の相互距離が最短であるフリップフロップの組をスキャンチェーン接続用フリップフロップの候補と決定し、このスキャンチェーン接続用フリップフロップの候補の相互距離が近い順にスキャンチェーングループ間の接続順序とする。この構成によれば、スキャンチェーングループ間で相互距離が最短であるフリップフロップの組の中から、相互距離が近い順にスキャンチェーングループ間の接続順序が決定されるため、スキャンチェーングループ間の接続配線がより短くなるようにスキャンチェーングループ間の接続順序を決定されることになり配線混雑を防止することができる。

本発明によれば、クロック系統に係るセルの配置座標を考慮しながら個別スキャンチェーングループ間の接続順序を決定することができるため、スキャンチェーングループ間の接続配線がより短くなるようにスキャンチェーングループ間の接続順序を決定することが可能になり、半導体集積回路全体のスキャンチェーンを構成する際の配線混雑を防止することができ、最終的には半導体集積回路の面積縮小を期待することができる。個別スキャンチェーングループが多くなればそれだけ配線混雑回避の効果が顕著に現れるため、スキャンチェーングループ数が膨大になる半導体集積回路において高い適用効果が得られる。

以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付し、同一部分については重複した説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るスキャンチェーン接続方法を示す半導体集積回路の構成図である。図１において、半導体集積回路は入出力セル領域１０１と、すでにスキャンチェーン接続が行われているスキャンチェーングループ１０２〜１１０で構成されている。スキャンチェーングループ１０２〜１１０内のフリップフロップは各グループ内でそれぞれ一本のスキャンチェーンに接続されスキャンレジスタを構成している。

これらのスキャンチェーングループ１０２〜１１０を、グループ間のスキャンチェーン接続により、スキャン入力セル１１１とスキャン出力セル１１２の間に接続される一本のスキャンチェーンに構成する。その際にグループ間の接続の順番を決定する必要があるが、接続するセルの配置位置を無視して接続すると接続配線による配線混雑を引き起こす場合がある。

そこで、グループ間のスキャンチェーンを接続する際の順番を決める方法として、グループ内の全フリップフロップの配置座標により各グループの重心座標１１３〜１２１を算出し、配置座標の近い順番にグループ間の接続を行っていくようにする。

グループ間の接続点となるフリップフロップは、グループ内ですでにスキャンチェーン接続されている始点と終点にあたるフリップフロップである。あるいは、グループ間のフリップフロップ同士の接続距離を最短にできるようにグループ間の接続点となるフリップフロップを選び、スキャンチェーングループ内でスキャンチェーンが再接続される。

その結果、グループ間のスキャンチェーンは、図１に示すように、スキャンチェーン入力セル１１１からグループ１０２、１０３、１０４、１０７、１１０、１０９、１０８、１０５、１０６、スキャンチェーン出力セル１１２の順番で接続されることになり、スキャンチェーンが半導体集積回路内を縦横無尽に接続される状態を回避したスキャンチェーン接続を実現することができる。

（第２の実施形態）
図２は本発明の第２の実施形態に係るスキャンチェーン接続方法を示す半導体集積回路の構成図である。図２において、スキャンチェーングループ１０２〜１１０の内部構成は図１と同様であるが、各グループ内にフリップフロップ群をゲーテット制御するセル２１３〜２２１が存在する点が図１と異なる。

そこで、グループ間のスキャンチェーンを接続する際の順番を決める方法として、ゲーテットセル２１３〜２２１の配置座標を抽出し、その配置座標の近い順にグループ間の接続順序を決定する。ゲーテットセル２１３〜２２１の座標のみでグループ間接続の順序を決定することができるため、順序決定に膨大なデータと時間を必要としない利点がある。

グループ間の接続点となるフリップフロップは、グループ内ですでにスキャンチェーン接続されている始点と終点にあたるフリップフロップである。あるいは、グループ間のフリップフロップ同士の接続距離を最短にできるようにグループ間の接続点となるフリップフロップを選び、スキャンチェーングループ内でスキャンチェーンが再接続される。

その結果、グループ間のスキャンチェーンは、図２に示すように、スキャンチェーン入力セル１１１からグループ１０２、１０３、１０５、１０６、１０８、１０９、１１０、１０７、１０４、スキャンチェーン出力セル１１２の順番で接続されることになり、スキャンチェーンが半導体集積回路内を縦横無尽に接続される状態を回避したスキャンチェーン接続を実現することができる。

（第３の実施形態）
図３は本発明の第３の実施形態に係るスキャンチェーン接続方法を示す半導体集積回路の構成図である。図３において、スキャンチェーングループ１０２〜１１０の内部構成は図１と同様であるが、各グループ内のクロック系に任意目印セル３１３〜３２１が指定されている点が図１と異なる。

目印セル３１３〜３２１はクロックラインに存在するセルであればどのようなタイプのセルでもよい。各スキャンチェーングループ内のフリップフロップの配置位置を代表できるものであればクロックツリー用のバッファでもよい。

グループ間のスキャンチェーンを接続する際の順番を決める方法としては、任意目印セル３１３〜３２１の配置座標を抽出し、その配置座標の近い順にグループ間の接続順序を決定する。この場合も、第２の実施形態と同様に、任意目印セル３１３〜３２１の座標のみでグループ間接続の順序を決定することができるため、順序決定に膨大なデータと時間を必要としない利点がある。

グループ間の接続点となるフリップフロップは、グループ内ですでにスキャンチェーン接続されている始点と終点にあたるフリップフロップである。あるいは、グループ間のフリップフロップ同士の接続距離を最短にできるようにグループ間の接続点となるフリップフロップを選び、スキャンチェーングループ内でスキャンチェーンが再接続される。

その結果、グループ間のスキャンチェーンは、図３に示すように、スキャンチェーン入力セル１１１からグループ１０２、１０５、１０８、１０６、１０９、１１０、１０７、１０４、１０３、スキャンチェーン出力セル１１２の順番で接続されることになり、スキャンチェーンが半導体集積回路内を縦横無尽に接続される状態を回避したスキャンチェーン接続を実現することができる。

（第４の実施形態）
図４は本発明の第４の実施形態に係るスキャンチェーン接続方法を示す半導体集積回路の構成図である。図４において、スキャンチェーングループ１０２〜１１０の内部構成は図１と同様である。ただし、第１〜３の実施形態のような接続順序を決定するための特別な情報は無い点が図１〜３と異なる。

そこで、グループ間のスキャンチェーンを接続する際の順番を決める方法として、異なるスキャンチェーングループ間において、配置位置の最も近いフリップフロップの組をグループ間のスキャンチェーン接続用フリップフロップの候補と決定する。例えば、図４におけるフリップフロップ４１３、４１４をスキャンチェーングループ１０２、１０３の間のスキャンチェーン接続用フリップフロップの候補とする。

このようにして、各グループ内で選択されたスキャンチェーン接続用フリップフロップの候補の中から相互距離が近い順にフリップフロップの組を選び、これをそれぞれのスキャングループチェーンの始点および終点として決定し、各グループ内のスキャンチェーンを接続していくようにする。

この方法によれば、グループ間のスキャンチェーンの接続配線を可能な限り短く接続することが可能になる。その結果、グループ間のスキャンチェーンは、図４に示すように、チェーン入力１１１からグループ１０２、１０３、１０４、１０６、１０５、１０８、１０９、１１０、１０７、チェーン出力セル１１２の順番で接続されることになり、半導体集積回路内を縦横無尽に接続されることがない接続が実現できる。

本発明の半導体集積回路のスキャンチェーン接続方法は、クロック系統に係るセルの配置座標を考慮しながら個別スキャンチェーングループ間の接続順序を決定することができるため、スキャンチェーングループ間の接続配線がより短くなるようにスキャンチェーングループ間の接続順序を決定することが可能になり、半導体集積回路全体のスキャンチェーンを構成する際の配線混雑を防止することができ、最終的には半導体集積回路の面積縮小を期待することができるという効果を有し、個別のスキャンチェーングループ内でスキャンチェーンを接続した後に、スキャンチェーングループ間を接続して全体のスキャンチェーンを構成するスキャンチェーン接続方法等として有用である。

本発明の第１の実施形態に係るスキャンチェーン接続方法を示す半導体集積回路の構成図。 本発明の第２の実施形態に係るスキャンチェーン接続方法を示す半導体集積回路の構成図。 本発明の第３の実施形態に係るスキャンチェーン接続方法を示す半導体集積回路の構成図。 本発明の第４の実施形態に係るスキャンチェーン接続方法を示す半導体集積回路の構成図。

符号の説明

１０１ 入出力セル領域
１０２〜１１０ スキャンチェーングループ
１１１ スキャン入力セル
１１２ スキャン出力セル
１１３〜１２１ 各スキャンチェーングループの重心
２１３〜２２１ ゲーテットセル
３１３〜３２１ 目印セル
４１３、４１４ スキャンチェーングループ間接続用フリップフロップ

Claims (6)

1. 個別のスキャンチェーングループ内でスキャンチェーンを接続した後に前記スキャンチェーングループ間を接続して全体のスキャンチェーンを構成する半導体集積回路のスキャンチェーン接続方法であって、
   前記スキャンチェーングループのそれぞれのクロック系統に係るセルの配置位置情報に関する所定の評価により前記スキャンチェーングループ間を接続する順序を決定する半導体集積回路のスキャンチェーン接続方法。
2. 前記所定の評価は、前記スキャンチェーングループそれぞれに含まれるすべてのフリップフロップ配置座標の重心座標の相互距離が近い順に前記スキャンチェーングループ間の接続順序とする請求項１記載の半導体集積回路のスキャンチェーン接続方法。
3. 前記所定の評価は、前記スキャンチェーングループのクロック系に存在するゲーテットセルの位置座標の相互距離が近い順に前記スキャンチェーングループ間の接続順序とする請求項１記載の半導体集積回路のスキャンチェーン接続方法。
4. 前記所定の評価は、前記スキャンチェーングループのクロック系において予め任意指定された目印セルの位置座標の相互距離が近い順に前記スキャンチェーングループ間の接続順序とする請求項１記載の半導体集積回路のスキャンチェーン接続方法。
5. 前記所定の評価は、相異なる前記スキャンチェーングループ間で位置座標の相互距離が最短であるフリップフロップの組をスキャンチェーン接続用フリップフロップの候補と決定し、前記スキャンチェーン接続用フリップフロップの候補の相互距離が近い順に前記スキャンチェーングループ間の接続順序とする請求項１記載の半導体集積回路のスキャンチェーン接続方法。
6. 請求項１から５のうちいずれか一項記載のスキャンチェーン接続方法によりスキャンチェーンを形成した半導体集積回路。

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