JP2006269477A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般に半導体集積回路に関し、特に、内蔵されている回路の遅延時間を測定する機能を有する半導体集積回路に関する。 The present invention generally relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a semiconductor integrated circuit having a function of measuring a delay time of a built-in circuit.
従来は、半導体集積回路に内蔵されている回路の遅延時間を測定するために、その回路の入力端子及び出力端子にパッドを設け、それらのパッドにプローブを介してLSIテスタを接続することにより遅延時間を測定していた。例えば、ある回路に信号が入力されてから所定の時間が経過したストローブ位置において、その回路から出力される信号のレベルを判定し、ストローブ位置を変化させることにより、その回路の遅延時間を測定していた。 Conventionally, in order to measure the delay time of a circuit built in a semiconductor integrated circuit, a pad is provided at the input terminal and output terminal of the circuit, and a delay is obtained by connecting an LSI tester to these pads via a probe. Time was being measured. For example, at a strobe position where a predetermined time has elapsed since a signal was input to a circuit, the level of the signal output from the circuit is determined, and the delay time of the circuit is measured by changing the strobe position. It was.
しかしながら、低価格のLSIテスタは、測定分解能が低いので、高速動作を行う回路
の遅延時間を測定することが困難である。また、プローブ等の測定冶具及びそれに接続されるケーブルの配線容量及び配線抵抗の影響を受けるので、正確な測定を行うことが困難である。一方、回路動作の高速化が進む近年においては、1ナノ秒オーダーの遅延時間を正確に測定することが望まれている。
However, low-cost LSI testers have low measurement resolution, and it is difficult to measure the delay time of a circuit that operates at high speed. In addition, since it is affected by the wiring capacity and wiring resistance of a measurement jig such as a probe and a cable connected thereto, it is difficult to perform accurate measurement. On the other hand, in recent years when the speed of circuit operation is increasing, it is desired to accurately measure a delay time on the order of 1 nanosecond.
関連する技術として、下記の特許文献1には、テスト対象の半導体装置とLSIテスタとを接続する配線の負荷に影響されることなく、半導体装置の遅延特性を正しく測定することができるテスト回路が開示されている。特許文献1によれば、半導体装置にタイミング比較器を内蔵し、このタイミング比較器は、データラッチ回路からなる。データラッチ回路は、入力信号に対してタイミングが設定されたパルス信号を外部から入力し、入力信号に応答して出力されるデータ信号とパルス信号との間のタイミングを比較し、その比較の結果に応じた2値信号を出力する。この2値信号は、LSIテスタ側で期待値と比較され、パス/フェイルが判定される。 As a related technique, the following Patent Document 1 discloses a test circuit that can correctly measure delay characteristics of a semiconductor device without being affected by a load of wiring connecting a semiconductor device to be tested and an LSI tester. It is disclosed. According to Patent Document 1, a timing comparator is built in a semiconductor device, and this timing comparator is composed of a data latch circuit. The data latch circuit inputs a pulse signal whose timing is set for the input signal from the outside, compares the timing between the data signal output in response to the input signal and the pulse signal, and the result of the comparison A binary signal corresponding to is output. This binary signal is compared with an expected value on the LSI tester side to determine pass / fail.
しかしながら、特許文献1のテスト回路においては、入力信号、及び、入力信号に対してタイミングが設定されたパルス信号を外部から半導体装置に入力する必要があるので、これらの信号を発生する信号発生器を半導体装置に接続しなければならず、そのために用いられる測定冶具及びケーブルの配線容量及び配線抵抗の影響を受けてしまい、正確な測定を行うことが困難である。
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、タイミング測定のための特別な信号を外部から入力することなく、内蔵されている回路の遅延時間を測定することができる半導体集積回路を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above points, the present invention provides a semiconductor integrated circuit capable of measuring the delay time of a built-in circuit without inputting a special signal for timing measurement from the outside. Objective.
以上の課題を解決するため、本発明に係る半導体集積回路は、被測定回路に入力される第1の信号、及び、被測定回路から出力される信号をラッチするために用いられる複数のパルスを含む第2の信号を発生する信号発生回路と、第2の信号に含まれている複数のパルスに同期して、被測定回路から出力される信号を順次ラッチする直列接続された複数のラッチ回路を含む出力保持回路と、複数のラッチ回路の出力端子にそれぞれ電気的に接続された複数のパッドとを具備する。 In order to solve the above-described problems, a semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a first signal input to a circuit under measurement and a plurality of pulses used for latching a signal output from the circuit under measurement. A signal generation circuit for generating a second signal including the plurality of serially connected latch circuits for sequentially latching signals output from the circuit under measurement in synchronization with a plurality of pulses included in the second signal And a plurality of pads electrically connected to the output terminals of the plurality of latch circuits.
ここで、信号発生回路が、制御信号に従って発振動作を行うことにより第2の信号を発生する周波数可変発振回路を含むようにしても良いし、第1の信号と第2の信号とを同期して活性化する論理回路をさらに含むようにしても良い。 Here, the signal generation circuit may include a variable frequency oscillation circuit that generates a second signal by performing an oscillation operation in accordance with a control signal, or the first signal and the second signal are activated in synchronization. A logic circuit to be converted may be further included.
あるいは、信号発生回路が、入力されるパルスを異なる遅延時間で遅延させる複数群のインバータと、複数群のインバータからそれぞれ出力される複数のパルスを合成することにより第2の信号を発生する回路とを含むようにしても良い。その場合に、半導体集積回路が、複数群のインバータの各群におけるインバータの数よりも多い数のインバータを含み、第2の信号におけるパルス間隔を求めるために測定される遅延時間を入力信号に与える測定用遅延時間発生回路をさらに具備するようにしても良い。 Alternatively, the signal generation circuit includes a plurality of inverters that delay the input pulses with different delay times, and a circuit that generates the second signal by combining the plurality of pulses respectively output from the plurality of inverters. May be included. In that case, the semiconductor integrated circuit includes a greater number of inverters than the number of inverters in each group of the plurality of groups of inverters, and provides the input signal with a delay time measured to determine the pulse interval in the second signal. A measurement delay time generation circuit may be further provided.
また、半導体集積回路が、被測定回路から出力される信号の電位を可変基準電位と比較して、比較結果を出力保持回路に供給するレベル判定回路をさらに具備するようにしても良いし、入力される信号を異なる遅延時間で遅延させる複数群のインバータと、複数群のインバータからそれぞれ出力される複数の信号の内の1つを選択する選択回路とをさらに具備するようにしても良い。 The semiconductor integrated circuit may further include a level determination circuit that compares the potential of the signal output from the circuit under test with the variable reference potential and supplies the comparison result to the output holding circuit. A plurality of groups of inverters that delay the signals to be delayed by different delay times, and a selection circuit that selects one of the plurality of signals output from the plurality of groups of inverters, respectively.
本発明によれば、半導体集積回路において、被測定回路に入力される第1の信号と複数のパルスを含む第2の信号とを発生する信号発生回路と、複数のパルスに同期して被測定回路の出力信号を順次ラッチする出力保持回路とを設けることにより、タイミング測定のための特別な信号を外部から入力することなく、内蔵されている回路の遅延時間を測定することができる。これにより、LSIテスタの測定分解能や、測定冶具及びケーブルの配線容量及び配線抵抗の影響を受けることなく、半導体集積回路における遅延時間を測定することが可能となる。 According to the present invention, in a semiconductor integrated circuit, a signal generation circuit that generates a first signal input to a circuit under measurement and a second signal including a plurality of pulses, and a device under measurement in synchronization with the plurality of pulses By providing an output holding circuit that sequentially latches the output signal of the circuit, the delay time of the built-in circuit can be measured without inputting a special signal for timing measurement from the outside. As a result, the delay time in the semiconductor integrated circuit can be measured without being affected by the measurement resolution of the LSI tester, the wiring capacity and the wiring resistance of the measurement jig and cable.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る半導体集積回路に内蔵されている遅延時間測定回路の構成を示すブロック図である。図1に示すように、この半導体集積回路には、入力信号レベルが変化してから出力信号レベルが変化するまでの遅延時間が測定される被測定回路10と共に、テスト信号及びストローブ信号を発生する信号発生回路20、被測定回路10の出力信号のレベルを判定するレベル判定回路30、及び、レベル判定回路30から出力される信号を順次ラッチする直列接続された複数のラッチ回路41、42、43、・・・を含む出力保持回路40によって構成される遅延時間測定回路が内蔵されている。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a delay time measuring circuit built in a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in this semiconductor integrated circuit, a test signal and a strobe signal are generated together with a circuit under
ラッチ回路41、42、43、・・・は、フリップフロップ又はレジスタ等によって構成される。これらのラッチ回路の出力Q1、Q2、Q3、・・・、QNをLSIテスタによって測定するために、ラッチ回路41、42、43、・・・の出力端子には複数のテスト用パッドがそれぞれ電気的に接続されている。また、ストローブ信号STRBを観測するためのテスト用パッドも設けられている。なお、レベル判定回路30を省略して、被測定回路10の出力信号を出力保持回路40に直接入力するようにしても良い。
The
テストモードにおいて、信号発生回路20によって発生されるテスト信号は、被測定回路10に入力される。被測定回路10の入力端子は、信号発生回路20の他に、他の回路や入力パッドにも接続されており、信号発生回路20が動作しない通常モードにおいて、被測定回路10は、入力パッド又は他の回路から信号を入力し、出力パッド又は他の回路に信号を出力する。
In the test mode, the test signal generated by the
図2は、図1に示す遅延時間測定回路の動作を示すタイミングチャートである。信号発生回路20から出力されるテスト信号は、被測定回路10に入力され、被測定回路10から出力信号が出力される。ストローブ信号は、被測定回路10の出力信号をラッチするために用いられる複数のパルスを含んでいる。テスト信号の立ち上がりエッジとストローブ信号に含まれている第1番目のパルスの立ち上がりエッジとは互いに同期している。直列接続された複数のラッチ回路41、42、43、・・・は、ストローブ信号に含まれている複数のパルスに同期して、被測定回路10の出力信号を順次ラッチする。図2においては、ラッチ回路出力として、第1番目のラッチ回路41の出力レベルを示している。
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the delay time measuring circuit shown in FIG. The test signal output from the
図2に示すように、テスト信号が活性化されてハイレベルに立ち上がるタイミングt1から、ラッチ回路41の出力が立ち上がるタイミングt2までの時間間隔Δtが、被測定回路10の遅延時間として測定される。この例によれば、タイミングt2においてラッチされたハイレベルが、ストローブ信号に含まれている最後のパルスに同期して第3番目のラッチ回路43の出力Q3に現れるので、時間間隔Δtが、ストローブ信号のパルス2個分の周期に相当することになる。従って、ストローブ信号の周波数又はパルス間隔を測定してパルス2個分の周期を求めることにより、被測定回路10の遅延時間を求めることができる。
As shown in FIG. 2, the time interval Δt from the timing t 1 when the test signal is activated and rises to the high level to the timing t 2 when the output of the
図3は、図1における信号発生回路の第1の具体例を示す回路図である。この信号発生回路20は、発振周波数が可変となっている発振回路20aと、制御信号S1a及びS1bに基づいてテスト信号を発生するフリップフロップ20bと、制御信号S1b及び発振回路20aの発振信号に基づいてストローブ信号を発生するNAND回路20cとを含んでいる。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a first specific example of the signal generating circuit in FIG. The
発振回路20aは、NAND回路21と、2つのインバータ22及び23と、2つの抵抗R1及びR2と、コンデンサCとによって構成される。発振回路20aの発振周波数は、抵抗R2の値とコンデンサCの値とによって決定される。抵抗R1は、保護抵抗である。この例においては、抵抗R2が、図4に示すような可変抵抗回路となっており、制御信号S2a、S2b、・・・によって、発振回路20aの発振周波数を制御することができる。
The oscillation circuit 20a includes a
即ち、制御信号S2aがハイレベルになると、インバータ25の出力がローレベルとなり、アナログスイッチを構成するNチャネルMOSトランジスタQN11及びPチャネルMOSトランジスタQP11のゲートにそれぞれハイレベル及びローレベルの信号が印加されて、トランジスタQN11及びQP11がオン状態となる。これにより、抵抗RaがノードN1とノードN2との間に接続される。
That is, when the control signal S2a becomes high level, the output of the
同様に、制御信号S2bがハイレベルになると、インバータ26の出力がローレベルとなり、アナログスイッチを構成するNチャネルMOSトランジスタQN12及びPチャネルMOSトランジスタQP12のゲートにそれぞれハイレベル及びローレベルの信号が印加されて、トランジスタQN12及びQP12がオン状態となる。これにより、抵抗RbがノードN1とノードN2との間に接続される。
Similarly, when the control signal S2b becomes high level, the output of the
このようにして、抵抗Ra、Rb、・・・の内の所望の抵抗がノードN1とノードN2との間に接続されることにより、図3に示す抵抗R2において複数種類の抵抗値を実現することができ、これによって発振回路20aの発振周波数が決定される。発振回路20aの発振周波数を測定することにより、ストローブ信号におけるパルス間隔を求めることができる。 In this way, a desired resistance among the resistances Ra, Rb,... Is connected between the node N1 and the node N2, thereby realizing a plurality of types of resistance values in the resistance R2 shown in FIG. This determines the oscillation frequency of the oscillation circuit 20a. By measuring the oscillation frequency of the oscillation circuit 20a, the pulse interval in the strobe signal can be obtained.
再び図3を参照すると、図3に示す制御信号S1aがハイレベルになると、発振回路20aが発振を開始すると共に、フリップフロップ20bのリセットが解除される。フリップフロップ20bのデータ入力端子には電源電位VDDが印加されており、フリップフロップ20bは、制御信号S1bの立ち上がりエッジに同期して、テスト信号をハイレベルに活性化する。また、制御信号S1bがハイレベルになると、NAND回路20cは、発振回路20aの発振信号をストローブ信号として出力する。テスト信号は、図1に示す被測定回路10に伝播し、ストローブ信号は、図1に示す出力保持回路40に伝播する。その後、制御信号S1a及びS1bがローレベルになると、発振回路20aが発振を停止すると共に、フリップフロップ20bがリセットされてテスト信号をローレベルに非活性化し、NAND回路20cがストローブ信号の出力を停止する。
Referring to FIG. 3 again, when the control signal S1a shown in FIG. 3 becomes high level, the oscillation circuit 20a starts oscillating and the reset of the flip-
図5は、図1における信号発生回路の第2の具体例を示す回路図である。この信号発生回路20は、遅延回路51、エクスクルーシブOR回路52、及び、AND回路53によって構成されるワンパルス発生回路54と、各々が複数のインバータによって構成される複数の遅延回路55a、55b、55c、・・・と、OR回路56とを含んでいる。さらに、半導体集積回路には、測定用遅延時間発生回路57が内蔵されている。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a second specific example of the signal generating circuit in FIG. The
ワンパルス発生回路54において、遅延回路51は、複数の論理ゲートのゲート遅延によって実現される。エクスクルーシブOR回路52は、テスト信号と遅延されたテスト信号との排他的論理和を求めることにより、テスト信号のエッジを検出してパルスを発生する。AND回路53は、テスト信号がハイレベルである間に、エクスクルーシブOR回路52によって生成されたパルスを出力する。これにより、テスト信号の立ち上がりエッジに同期する1つのパルスが、ワンパルス発生回路54から出力される。
In the one-
ワンパルス発生回路54から出力されるパルスは、複数の遅延回路55a、55b、55c、・・・によって、それぞれの遅延が与えられる。隣接する遅延回路の間では、インバータの数が、所定の偶数ΔMだけ異なっている。これにより、複数の遅延回路55a、55b、55c、・・・から、所定の間隔で複数のパルスがそれぞれ出力される。これらのパルスは、OR回路56によって合成され、等間隔の複数のパルスを含むストローブ信号が生成される。
The pulses output from the one-
一方、遅延時間が測定される際には、テスト信号がローレベルに固定され、遅延時間測定信号が、測定用遅延時間発生回路57に入力される。測定用遅延時間発生回路57は、各遅延回路におけるインバータの数よりも多いM個のインバータを有し、ストローブ信号におけるパルス間隔を求めるために測定される遅延時間を与える。測定用遅延時間発生回路57に入力された遅延時間測定信号は、M個のインバータによって遅延され、OR回路56から出力される。多数のインバータを有する測定用遅延時間発生回路57における遅延時間は大きいので、通常のLSIテスタを用いても容易に測定することができる。M個のインバータについて測定された遅延時間に基づいて、ΔM個のインバータによる遅延時間、即ち、ストローブ信号におけるパルス間隔を求めることができる。
On the other hand, when the delay time is measured, the test signal is fixed at a low level, and the delay time measurement signal is input to the measurement delay
図6は、図1におけるレベル判定回路の具体例を示す回路図である。このレベル判定回路30は、調整可能な基準電位を生成する可変基準電圧源31と、被測定回路10から出力される信号の電位を可変基準電圧源31によって生成される基準電位と比較して、比較結果を出力保持回路40に供給する比較器32とを含んでいる。このようなレベル判定回路30を用いる場合には、被測定回路10から出力される信号がハイレベルであるかローレベルであるかを判定する際に、基準となる電位を正確に調整することができる。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a specific example of the level determination circuit in FIG. The
図7は、本発明の一実施形態に係る半導体集積回路に内蔵されている遅延時間調整回路の構成を示す回路図である。この遅延時間調整回路は、選択信号S3a、S3b、S3c、・・・に従って複数の遅延時間の内から1つの遅延時間を選択可能としたものである。遅延時間調整回路を図1に示す被測定回路10として用いることにより、テストモードにおいて使用される遅延時間測定回路の動作チェックを行うことができる。あるいは、遅延時間測定回路を用いて測定された遅延時間に基づいて、通常モードにおいて必要となる遅延時間が遅延時間調整回路によって調整される。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a delay time adjustment circuit built in the semiconductor integrated circuit according to one embodiment of the present invention. This delay time adjustment circuit can select one delay time from a plurality of delay times according to the selection signals S3a, S3b, S3c,. By using the delay time adjusting circuit as the circuit under
図7に示すように、この遅延時間調整回路は、各々が複数のインバータによって構成される複数の遅延回路60a、60b、60c、・・・と、各々がPチャネルトランジスタ、Nチャネルトランジスタ及びインバータによって構成される複数のアナログスイッチとを含んでおり、入力パッド又は他の回路から信号を入力し、出力パッド又は他の回路に信号を出力する。
As shown in FIG. 7, this delay time adjusting circuit includes a plurality of
例えば、選択信号S3aがハイレベルになると、インバータ61の出力がローレベルとなり、アナログスイッチを構成するNチャネルMOSトランジスタQN21及びPチャネルMOSトランジスタQP21のゲートにそれぞれハイレベル及びローレベルの信号が印加されて、トランジスタQN21及びQP21がオン状態となる。これにより、遅延回路60aによって遅延された信号が遅延時間調整回路から出力される。
For example, when the selection signal S3a becomes high level, the output of the
また、選択信号S3bがハイレベルになると、インバータ62の出力がローレベルとなり、アナログスイッチを構成するNチャネルMOSトランジスタQN22及びPチャネルMOSトランジスタQP22のゲートにそれぞれハイレベル及びローレベルの信号が印加されて、トランジスタQN22及びQP22がオン状態となる。これにより、遅延回路60bによって遅延された信号が遅延時間調整回路から出力される。
When the selection signal S3b becomes high level, the output of the
同様に、選択信号S3cがハイレベルになると、インバータ63の出力がローレベルとなり、アナログスイッチを構成するNチャネルMOSトランジスタQN23及びPチャネルMOSトランジスタQP23のゲートにそれぞれハイレベル及びローレベルの信号が印加されて、トランジスタQN23及びQP23がオン状態となる。これにより、遅延回路60cによって遅延された信号が遅延時間調整回路から出力される。
Similarly, when the selection signal S3c becomes high level, the output of the
このようにして、遅延時間調整回路において所望の遅延時間が選択される。これにより、遅延時間測定回路の動作チェックを行ったり、遅延時間測定回路を用いて測定された遅延時間に基づいて正確な遅延時間の調整が行われる。 In this way, a desired delay time is selected in the delay time adjustment circuit. As a result, the operation of the delay time measurement circuit is checked, or the delay time is accurately adjusted based on the delay time measured using the delay time measurement circuit.
10 被測定回路、 20 信号発生回路、 20a 発振回路、 20b フリップフロップ、 20c、21 NAND回路、 22、23、25、26 インバータ、 30 レベル判定回路、 31 可変基準電圧源、 32 比較器、 40 出力保持回路、 41、42、43、・・・ ラッチ回路、 51 遅延回路、 52 エクスクルーシブOR回路、 53 AND回路、 54 ワンパルス発生回路、 55a、55b、55c、・・・ 遅延回路、 56 OR回路、 57 測定用遅延時間発生回路、 60a、60b、60c、・・・ 遅延回路、 61〜63 インバータ、 R1、R2 抵抗、 C コンデンサ、 QP11〜QP23 PチャネルMOSトランジスタ、 QN11〜QN23 NチャネルMOSトランジスタ 10 circuit under test, 20 signal generation circuit, 20a oscillation circuit, 20b flip-flop, 20c, 21 NAND circuit, 22, 23, 25, 26 inverter, 30 level determination circuit, 31 variable reference voltage source, 32 comparator, 40 output Holding circuit, 41, 42, 43, ... Latch circuit, 51 Delay circuit, 52 Exclusive OR circuit, 53 AND circuit, 54 One-pulse generation circuit, 55a, 55b, 55c, ... Delay circuit, 56 OR circuit, 57 Delay time generation circuit for measurement, 60a, 60b, 60c, ... delay circuit, 61-63 inverter, R1, R2 resistor, C capacitor, QP11-QP23 P channel MOS transistor, QN11-QN23 N channel MOS transistor
Claims (7)
前記第2の信号に含まれている複数のパルスに同期して、前記被測定回路から出力される信号を順次ラッチする直列接続された複数のラッチ回路を含む出力保持回路と、
前記複数のラッチ回路の出力端子にそれぞれ電気的に接続された複数のパッドと、
を具備する半導体集積回路。 A signal generating circuit for generating a first signal input to the circuit under test and a second signal including a plurality of pulses used to latch the signal output from the circuit under test;
An output holding circuit including a plurality of serially connected latch circuits that sequentially latch signals output from the circuit under test in synchronization with a plurality of pulses included in the second signal;
A plurality of pads respectively electrically connected to output terminals of the plurality of latch circuits;
A semiconductor integrated circuit comprising:
前記複数群のインバータからそれぞれ出力される複数の信号の内の1つを選択する選択回路と、
をさらに具備する、請求項1〜6のいずれか1項記載の半導体集積回路。 A plurality of inverters for delaying input signals with different delay times; and
A selection circuit for selecting one of a plurality of signals respectively output from the plurality of groups of inverters;
The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising:
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