JP2006177898A - 半導体装置および半導体装置のテスト方法 - Google Patents
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Abstract
任意の波形劣化率でテスト信号の信号波形を劣化させる技術を提供する。また、製造時のプロセスばらつきの影響が少ないテスト回路を構成する技術を提供する。
【解決手段】
出力パスと、入力パスと、テスト信号生成回路とを具備する半導体装置を構成する。その半導体装置内において、テスト信号生成回路は、テストデータから生成され、前記出力パス上を転送される第1テスト信号の振幅と位相の少なくとも一方を変更して第2テスト信号を生成し、前記第2テスト信号を前記入力パスに供給する。そして、前記第1テスト信号と前記第2テスト信号を用いて前記出力パスと前記入力パスをテストする。また、その半導体装置は、前記テストデータと前記第2テスト信号から得られる受信テストデータとを比較し、比較結果に基づいて前記出力パスと前記入力パスが正しく動作することができるか否かを判定する。
【選択図】 図3
Description
また、受信したデータを半導体装置内部で処理する場合などは、パラレル処理によってデータ処理が行われている。そのため、信号送受信回路には、シリアル−パラレル変換を行う回路(以下、SerDes回路と呼ぶ。)を備えている。このようなSerDes回路は、パラレルデータをシリアルデータに変換するシリアライザとシリアルデータをパラレルデータに変換するデシリアライザとを備えている。
以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明を行う。図2は、本発明のテスト信号生成回路10を搭載する半導体装置の構成を例示する回路図である。本発明のテスト信号生成回路10は、出力パスからの信号を入力パスに戻してテストを行う半導体回路に適用可能である。そこで、以下の実施の形態においては、1チップで構成されるSerDes(Serializer−Deserializer:シリアライザ−デシリアライザ)回路を例に説明を行っていく。
第1電流Imain>第2電流Ipost … (1)
電圧Vout1=Vdd−R(Imain+Ipost)
で表される。このとき、第2差動トランジスタM2の入力端子IN2が“1”であり、第4差動トランジスタM4の入力端子IN4が“1”であるので、出力端子OUT2の電圧Vout2は、
電圧Vout2=Vdd
となる。
電圧Vout1=Vdd−R×Imain
で表される。このとき、第2差動トランジスタM2の入力端子IN2が“1”であり、第4差動トランジスタM4の入力端子IN4が“1”であるので、出力端子OUT2の電圧Vout2は、
電圧Vout2=Vdd−R×Ipost
となる。
((Dout+)−(Dout−))=−R(Imain+Ipost)
((Dout+)−(Dout−))=−R(Imain−Ipost)
((Dout+)−(Dout−))= R(Imain+Ipost)
((Dout+)−(Dout−))= R(Imain−Ipost)
を得る。この式から明らかなように、出力電圧((Dout+)−(Dout−))は、第1電流Imainと第2電流Ipostとの比によって定めることが可能である。
V2=R(Imain+Ipost)
V1=R(Imain−Ipost)
−V1=−R(Imain−Ipost)
−V2=−R(Imain+Ipost)
として、テスト信号生成回路10から出力される出力データ(Dout+/Dout−)の動作を説明する。図6は、第1テスト信号Dmain+の変化の様子と、そのときの第1遅延信号Dpost+の変化の様子との対応を示すテーブルである。領域61は、期間Tn−1から期間Tnを経て期間Tn+1へ期間が遷移するときの第1テスト信号Dmain+の変化を示している。領域62は、期間Tnから期間Tn+1における第1遅延信号Dpost+の変化を示している。前述したように、第1遅延信号Dpost+は、第1テスト信号Dmain+を1ビット遅延させた信号である、従って、図6に示されているように、期間Tn−1から期間Tnにおける第1テスト信号Dmain+が、期間Tnから期間Tn+1における第1遅延信号Dpost+として第3差動トランジスタM3の入力端子IN3に入力される。
−V1→+V1 … 直線1
+V1→−V1 … 直線2
−V2→+V1 … 直線3
+V2→−V1 … 直線4
本実施の形態の信号波形の劣化(以下、jitterと呼ぶ。)は、これらの直線(直線1〜4)とV=0との交点の時間の最小値と最大値との差として定義することができる。なお、以下の説明においては、本発明の理解を容易にするためにRise Time(立ち上がり時間)とFall Time(立ち下り時間)とが等しい場合を例に説明を行う。
図9は、図8のEYEパターンから直線1と直線3とを抽出して表したグラフである。図9を参照すると、−V1から+V1に遷移する場合、時刻T01において遷移を開始し、時刻T02において遷移が終了している。また、−V2から+V1に遷移する場合も時刻T01において遷移を開始し、時刻T02において遷移が終了している。従って時間T12(T02−T01)がRise Timeと同義となる。この時間T12において、直線1の任意の時刻tnでの電圧V(t)を、
V01(t)=(2×V1)・t/T12−V1
とすると、V01(t)=0となるときのtを求めることで、t01の値を特定することができる。よって、
(2×V1)・t/T12−V1=0
ならば、
t=T12/2 … (3)
が求められ、
t01=T12/2
を得ることができる。同様に、時刻t02を求めると、
t02=T12×V2/(V1+V2) … (4)
を得ることができる。
jitter=t02−t01
=T12×V2/(V1+V2)−T12/2
=(1−V1/V2)/(2×(1+V1/V2))×T12 … (5)
が求められる。
以下に、図面を使用して本発明の第2の実施形態について説明を行う。図10は、第2の実施形態におけるテスト信号生成回路10の構成を示す回路図である。図10に示されているように、第2の実施形態におけるテスト信号生成回路10は、第1バッファ回路11と第2バッファ回路12とを含んで構成されている。第2の実施形態における第1バッファ回路11は、ノードN1を介して供給されるテストデータを受けるCMOSバッファ回路である。図10に示されているように、第2の実施形態の第1バッファ回路11は、入力端子21を介して第2テスト信号Dmain−を受ける第1インバータM1と、入力端子24を介して第1テスト信号Dmain+を受ける第2インバータM2とで構成されている。第1インバータM1の出力は、ノードN11を介して出力端子23から出力される。同様に、第2インバータM2の出力は、ノードN12を介して出力端子26から出力される。
Rpmain=Rnmain=Rmain
Rppost=Rnpost=Rpost
を満たすことが可能になる。各トランジスタが上記式に示される条件を満たすことで、出力電圧V1、V2の制御をより適切に実行することが可能になる。
第1テスト信号Dmain+=第1遅延信号Dpost+
第2テスト信号Dmain−=第2遅延信号Dpost−
であるときは、出力電圧(Dout+)−(Dout−)は明らかに、
電圧V2=|(Dout+)−(Dout−)|=VDD−VSS … (6)
となる。
第1テスト信号Dmain+=−(第1遅延信号Dpost+)
第2テスト信号Dmain−=−(第2遅延信号Dpost−)
(“−”符号は反転を示す)
であるときを出力電圧V1を求める。図11を参照して、
第1テスト信号Dmain+=0
第2テスト信号Dmain−=1
第1遅延信号Dpost+=1
第1遅延信号Dpost−=0
のときを例に出力電圧V1を求める。上記の条件における出力端子23の出力電圧Dout+は、
Dout+={Rnmain/(Rppost+Rnmain)}×(VDD−VSS)
で与えられる。同様に、出力端子26の出力電圧Dout−は、
Dout−={Rnpost/(Rpmain+Rnpost)}×(VDD−VSS)
で与えられる。ここで、各トランジスタの出力インピーダンスが
Rpmain=Rnmain=Rmain
Rppost=Rnpost=Rpost
とすると、
Dout+={Rmain/(Rpost+Rmain)}×(VDD−VSS)
Dout−={Rpost/(Rmain+Rpost)}×(VDD−VSS)
を得ることができる。したがってこのときの出力電圧V1として
出力電圧V1=|(Dout+)−(Dout−)|
={(Rpost−Rmain)/(Rmain+Rpost)}
×(VDD−VSS) … (7)
が求まる。この(7)式と、上述の(6)式より、振幅比V1/V2を求めると、
V1/V2=(Rpost−Rmain)/(Rmain+Rpost)…(8)
を得ることができる。
Rpost0≠Rpost1≠Rmain
とすることで、制御回路16から供給される制御信号(SW1〜SW4)に応答して出力インピーダンスの切り替えが可能なテスト信号生成回路10を構成することができる。以下、具体的な値を使用して第2の実施形態のテスト信号生成回路10の動作を説明する。
2…テストパターン発生回路
3…シリアライザ
4…ドライバ
5…選択回路
6…デシリアライザ
61…CDR
7…テストパターン比較回路
8…PLL回路
9…レシーバ
10…テスト信号生成回路
16…制御回路
17…遅延テストデータ生成回路
11…第1バッファ回路
12…第2バッファ回路
R1…第1抵抗素子、 R2…第2抵抗素子
M1…第1差動トランジスタ、 M2…第2差動トランジスタ
M3…第3差動トランジスタ、 M4…第4差動トランジスタ
13…第1電流源、 14…第2電流源
N1〜N7…ノード
OUT1、OUT2…出力端子
VDD…電源線、 VSS…接地線
100…テスト信号生成回路
101…差動増幅回路
102…第1キャパシタ
103…第2キャパシタ
M201…第1トランジスタ
M202…第2トランジスタ
M203…定電流源
R201…第1トランジスタ
R202…第2トランジスタ
N201…第1出力ノード
N202…第2出力ノード
Claims (13)
- 出力パスと、
入力パスと、
半導体内において、テストデータから生成され、前記出力パス上を転送される第1テスト信号の振幅と位相の少なくとも一方を変更して第2テスト信号を生成し、前記第2テスト信号を前記入力パスに供給するテスト信号生成回路と
を具備し、
前記第1テスト信号と前記第2テスト信号を用いて前記出力パスと前記入力パスをテストする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記テストデータと前記第2テスト信号から得られる受信テストデータとを比較し、比較結果に基づいて前記出力パスと前記入力パスが正しく動作することができるか否かを判定する比較回路
をさらに具備する半導体装置。 - 請求項1または2に記載の半導体装置において、
前記テスト信号生成回路は、
前記テストデータとして供給される差動入力信号を受け出力端に差動出力を出力する第1差動増幅器と、
前記出力端に前記第1差動増幅器と同一極性で接続された第2差動増幅器と
を具備し、
前記第2差動増幅器は、
前記差動入力信号を1ビット遅延させた遅延差動入力信号に応答して差動出力信号を生成し、前記差動出力を前記出力端に供給する
半導体装置。 - 請求項3に記載の半導体装置において、
前記差動入力信号は入力データ列と、前記入力データ列を反転させた反転入力データ列とを含み、
前記第1差動増幅器は、前記入力データ列に応答して反転出力データ列を生成して第1出力端に供給し、前記反転入力データ列に応答して正転出力データ列を生成して第2出力端に供給し、
前記差動トランジスタ対は、前記入力データ列を1ビット遅延させた遅延入力データ列に応答して特定反転出力データ列を生成して前記第1出力端に供給し、前記反転入力データ列を1ビット遅延させた遅延反転入力データ列に応答して特定正転出力データ列を生成して前記第2出力端に供給する
半導体装置。 - 請求項4に記載の半導体装置において、
前記第1差動増幅器は、
前記特定差動トランジスタ対に特定電流を供給する特定電流源
を含み、
前記電流源は、前記特定電流源が供給する特定電流に比較して一定比の電流を前記差動トランジスタ対に供給する
半導体装置。 - 請求項1または2に記載の半導体装置において、
前記テスト信号生成回路は、
前記テストデータに応答して一定振幅の出力データを出力する第1バッファ回路と、
前記テストデータを1ビット遅延させた遅延テストデータを受ける第2バッファ回路と
を具備し、
前記第2バッファ回路は、
前記遅延テストデータに応答して、前記出力データの出力振幅と異なる振幅の特定出力データを生成し、前記特定出力データを前記第1バッファの出力端に供給する
半導体装置。 - 請求項6に記載の半導体装置において、
前記テストデータは、データ列と前記データ列の位相を反転させた反転データ列とを含み、
前記第1バッファ回路は、
前記データ列に応答して第1反転信号を出力する第1インバータと、
前記反転データ列に応答して第2反転信号を出力する第2インバータと、
を含み、
前記第2バッファ回路は、
前記データ列を1ビット遅延させた遅延データ列に応答して特定第1反転信号を生成し、前記特定第1反転信号を前記第1インバータの出力端に供給する特定第1反転回路と、
前記反転データ列を1ビット遅延させた遅延反転データ列に応答して特定第2反転信号を生成し、前記特定第2反転信号を前記第2インバータの出力端に供給する特定第2反転回路と
を含み、
前記特定第1反転回路と前記特定第2反転回路との各々は、前記第1インバータまたは前記第2インバータと異なる出力インピーダンスを有する
半導体装置。 - 請求項7に記載の半導体装置において、
前記特定第1反転回路と、前記特定第2反転回路との少なくとも一方は、
各々異なる出力インピーダンスを有する複数のCMOSインバータと、
前記複数のCMOSインバータの駆動を制御するスイッチと
を有し、
前記スイッチは、制御回路から供給される制御信号に応答して、前記特定第1反転回路、または前記特定第2反転回路の出力インピーダンスを特定する
半導体装置。 - (a)半導体内において、テストデータから生成され、前記出力パス上を転送される第1テスト信号の振幅と位相の少なくとも一方を変更して第2テスト信号を生成するステップと、
(b)前記第2テスト信号を前記入力パスに供給するステップと、
(c)前記テストデータと前記第2テスト信号から得られる受信テストデータとを比較し、比較結果に基づいて前記出力パスと前記入力パスが正しく動作することができるか否かを判定するステップ
を具備する
半導体装置のテスト方法。 - 請求項9に記載の半導体装置のテスト方法において、
前記(a)ステップは、さらに、
前記テストデータとして供給される差動入力信号に応答して第1出力信号を生成するステップと、
前記差動入力信号を1ビット遅延させた遅延差動入力信号に応答して第2出力信号を生成するステップと、
前記第1出力信号と前記第2出力信号に基づいて前記テスト信号を生成するステップ
を具備する
半導体装置のテスト方法。 - 請求項10に記載の半導体装置のテスト方法において、
前記(a)ステップは、さらに、
第1電流に応答して前記第1出力信号を生成するステップと、
前記第1電流と異なる電流値である特定電流に応答して前記第2出力信号を生成するステップ
を具備する
半導体装置のテスト方法。 - 請求項9に記載の半導体装置のテスト方法において、
前記(a)ステップは、さらに、
テストデータに応答して一定振幅の出力データを出力するステップと、
前記テストデータを1ビット遅延させた遅延テストデータを生成するステップと、、
前記遅延テストデータに応答して、前記出力データの出力振幅と異なる振幅の特定出力データを生成するステップと、
前記テストデータと、前記特定出力データとに基づいて前記テスト信号を生成するステップ
を具備する
半導体装置のテスト方法。 - 請求項12に記載の半導体装置のテスト方法において、
前記(a)ステップは、さらに、
前記テストデータは、データ列と前記データ列の位相を反転させた反転データ列とを含み、
前記データ列に応答して第1反転信号を出力するステップと、
前記反転データ列に応答して第2反転信号を出力するステップと、
前記データ列を1ビット遅延させた遅延データ列に応答して特定第1反転信号を生成するステップと、
前記反転データ列を1ビット遅延させた遅延反転データ列に応答して、前記特定第1反転信号と異なる出力インピーダンスを有する特定第2反転信号を生成するステップ
を具備する
半導体装置のテスト方法。
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