JP2007248103A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、実動作速度でテストするためのPLL回路を内部に備えた半導体集積回路に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit having a PLL circuit for testing at an actual operation speed.
従来、近年、LSIの高速化、高集積化に伴い、低速のDC−SCANパターンでは不良品をリジェクトできないため、そのLSIが実使用で使用する際の動作速度と同等のスピードでテストする(以下、「実スピードテスト」という)ことが要求されている。即ち、LSI製造の段階で、何らかの要因で、内部回路の一部の信号伝播速度が遅くなり、論理的には、正しく動作するものであっても、実スピードでは、動作しない場合が発生する可能性もあり、上記低速のDC−SCANパターンによるテストのみでは、このような不良品をリジェクトすることができない。そのため、上記実スピードテストによる検証が要求されている。 Conventionally, with the recent increase in LSI speed and integration, defective products cannot be rejected with a low-speed DC-SCAN pattern. Therefore, the LSI is tested at a speed equivalent to the operating speed for actual use (hereinafter referred to as the LSI). , Called "actual speed test"). That is, at the LSI manufacturing stage, for some reason, the signal propagation speed of a part of the internal circuit becomes slow, and even if it operates logically, it may not operate at the actual speed. Therefore, such a defective product cannot be rejected only by the test using the low-speed DC-SCAN pattern. Therefore, verification by the actual speed test is required.
しかしながら、上記実スピードテストですべてテストを行うとすれば、高価な高速LSIテスタを使用することになり、半導体集積回路(以下、「LSI」という)の製造コスト増加を招くことになる。 However, if all the tests are performed in the actual speed test, an expensive high-speed LSI tester is used, resulting in an increase in manufacturing cost of a semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as “LSI”).
そこで、低スピードで動作するLSIテスタを用い、製造コストの増加を招くことなく、上記のような不良品を除去することを可能にする実スピードテストを行う従来のテスト回路及びテスト方法に関する技術として、例えば、特許文献1(特開2002−196046)に開示されている。 Therefore, as a technology related to a conventional test circuit and a test method for performing an actual speed test using an LSI tester that operates at a low speed and capable of removing the above defective products without causing an increase in manufacturing cost. For example, it is disclosed by patent document 1 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-196046).
この従来技術では、まず、LSIの内部状態の設定等を低速の外部クロック信号B(詳細は後記する)により、低速で行った後、テスタ内部で発生する外部クロックBに比較して、LSI内部で発生する高速の基本クロック(後記する「PLLクロック信号A」)に切り替えて、LSIを通常使用する場合の速度で動作させる。そして、再び、上記外部クロックBに戻して、LSIの高速動作が正常に行われたどうかを低速で検証する。 In this prior art, first, the internal state of the LSI is set at a low speed by a low-speed external clock signal B (details will be described later), and then compared with the external clock B generated inside the tester. Is switched to a high-speed basic clock ("PLL clock signal A" which will be described later), and the LSI is operated at a speed used in normal use. Then, it returns to the external clock B again and verifies whether the LSI operates normally at a low speed.
これにより、LSIチップ内で、特にタイミングが厳しい部分を重点的に検証することが可能である。 As a result, it is possible to intensively verify a particularly severe part in the LSI chip.
まず、従来のLSIテスト回路のシステム構成について、図3を用いて、以下に説明する。 First, the system configuration of a conventional LSI test circuit will be described below with reference to FIG.
図3は、従来のLSIテスト回路システムの概略構成を示すシステムブロック図である。 FIG. 3 is a system block diagram showing a schematic configuration of a conventional LSI test circuit system.
図3に示すように、従来のLSIテスト回路は、テスト対象であるLSI21と、LSIテスタ26と、LSIテスタ26により制御される、PLL制御手段27、外部クロック供給手段28、及びクロック切り替え信号制御手段29と、を備えて構成されている。
As shown in FIG. 3, the conventional LSI test circuit includes an
また、LSI21は、内部構成として、内部回路22と、PLL回路23と、切り替え回路25とを備えている。
The
上記のように構成されるLSIテスタと、LSI21において、PLL回路23は、LSIテスタ26からPLL制御手段27を介して、出力されるPLL制御信号24と、LSI21の外部から出力される基準クロックとに基づいて、PLLクロック信号Aを生成し、LSI21の切り替え回路25に供給する。
In the LSI tester configured as described above, and in the
上記PLL制御信号24は、後記する図4に示すように、LSI21を実スピード動作を行わせる時間領域範囲を指定する制御信号であり、この制御信号のアクティブ期間内で、実スピードで検証するために必要なクロック数のPLLクロック信号Aが生成される。
The
一方、LSIテスタ26から、LSI21に設けられた外部クロック信号入力端子(図示していない)を介して、低速の外部クロック信号Bが、LSI21の切り替え回路25に供給される。
On the other hand, the low-speed external clock signal B is supplied from the
そして、上記PLL出力信号A及び上記外部クロック信号Bのどちらかの信号が、LSIテスタ26から出力されるクロック切り替え制御信号に基づいて、切り替え回路25により、選択されて、内部回路22へ供給される。
Then, either the PLL output signal A or the external clock signal B is selected by the
外部クロック信号Bが選択されている時間領域では、LSI21に対して、レジスタ等の初期状態設定、実スピード動作による動作結果の検証が行われる。また、PLLクロック信号Aが選択されている時間領域は、実スピードでLSI21が動作する時間領域である。
In the time domain in which the external clock signal B is selected, the
このようにして、低速初期値設定→実スピード動作→低速結果読み出しを自動的に行い、実スピード動作の結果を低速で検証する。 In this way, low speed initial value setting → real speed operation → low speed result reading is automatically performed, and the result of the real speed operation is verified at a low speed.
次に、上記のように構成される従来のLSIテスト回路システムにおいて、LSI21の動作について、図4、図5を用いて詳細に説明する。
Next, the operation of the
図4は、上述の従来のテスト回路システムの動作を示すタイミングチャートの例である。 FIG. 4 is an example of a timing chart showing the operation of the above-described conventional test circuit system.
まず、クロック切り替え制御信号が“L”(図4参照)となっており、切替回路25は、外部クロック信号Bを選択し、LSI21の初期状態設定が行われる。なお、PLL制御手段27からのPLL制御信号は、“L”である。これにより、PLL23は、ディセーブル状態にあり、PLLクロック信号Aは、何ら発生していない。このLSI21の初期状態設定状態時において、LSIテスタ28からの外部クロック信号B、データ信号により、LSIチップの内部回路22が所望の初期状態にセットされる。
First, the clock switching control signal is “L” (see FIG. 4), the
次に、実スピードの動作が行われる。実スピードテスト時の場合には、クロック切り替え制御信号が“H”(図4参照)となり、切り替え回路25は、PLLクロックAを選択し、LSI21の内部回路22に供給する。ここで、PLL制御手段27からのPLL制御信号も“H”となり、PLL回路23は、アクティブ状態となり、所望のクロック数だけのPLLクロックAを発生し、LSI21は、実スピードで動作する。
Next, the actual speed operation is performed. In the actual speed test, the clock switching control signal becomes “H” (see FIG. 4), and the
最後に、再び、PLL制御信号24がLowレベルなり、切り替え回路25により、LSIテスタ26から供給される外部クロック信号Bが選択されて、LSI21の内部結果の調査が行われる。
Finally, the
上述したように、PLL制御信号がアクティブ状態において、PLL回路23は、所望するクロック数のPLLクロック信号を発生するが、この発生動作について図5を用いて説明する。
As described above, when the PLL control signal is in the active state, the
図5は、PLL回路23によるPLLクロック信号の発生動作を示すタイミングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of generating a PLL clock signal by the
PLL制御信号24は、外部のLSIテスタ26から入力されるため、一般に、PLL回路23にとって非同期信号となる。そのため、PLL23本来の出力であるPLL原出力信号であるVCO出力信号とPLL制御信号24は非同期の関係にある。
Since the
そこで、VCO出力信号とPLL制御信号所望のクロック数のPLLクロック信号を出力させるために、PLL回路23内に図示しないカウンタを設けている。このカウンタは、PLL制御信号24がHighレベルのときのみVCO出力信号をカウントする。そして、図示していないパルス制御回路により、上記カウンタによりカウントされるカウント値が、あるカウント範囲のときのみHighレベルを出力するパルス制御出力信号を生成し、このパルス制御出力信号とVCO出力信号とのANDをとることにより、所望するクロック数のPLLクロック出力信号を出力させている。これにより、PLL回路23から所望の回数だけの実スピードのクロックをLSI21に供給することができる。
しかしながら、従来の実スピードテストを行うLSIテスト回路では、PLL制御信号とVCO出力信号は、非同期であるから、単純に、VCO出力信号とPLL制御信号とのロジック回路(例えば、AND論理演算等)のみで、所望のクロック数のPLLクロック信号を発生させることはできず、PLL回路内にカウンタを含むカウンタ回路が必要である。所望のクロック数が前述の例のように2クロック分であれば、カウンタのビット長は、数ビットであり、カウンタのビット長の点で問題ないが、実スピードで動作させる期間は数クロックとは限らない。 However, in the conventional LSI test circuit that performs the actual speed test, the PLL control signal and the VCO output signal are asynchronous, so that a logic circuit (for example, AND logic operation) of the VCO output signal and the PLL control signal is simply used. Thus, a PLL clock signal having a desired number of clocks cannot be generated, and a counter circuit including a counter is required in the PLL circuit. If the desired number of clocks is two clocks as in the above example, the bit length of the counter is several bits, and there is no problem in terms of the bit length of the counter, but the period of operation at the actual speed is several clocks. Is not limited.
つまり、従来のテスト回路では、実スピードで動作させる期間が、カウンタのビット長に依存するという問題がある。 That is, the conventional test circuit has a problem that the period of operation at the actual speed depends on the bit length of the counter.
また、上記カウンタ回路は、カウンタ値から任意のクロック数のPLLクロック信号を生成する必要があるため、カウント値の始点やクロック幅等を設定するための周辺回路規模が大きくなるという問題がある。 Further, since the counter circuit needs to generate a PLL clock signal having an arbitrary number of clocks from the counter value, there is a problem that the peripheral circuit scale for setting the start point of the count value, the clock width, and the like becomes large.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされてものであり、ロジック回路により任意のクロック数を有するPLLクロック信号を簡単に生成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。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit capable of easily generating a PLL clock signal having an arbitrary number of clocks by a logic circuit.
上記課題を解決するために、本発明に係る半導体集積回路は、以下の特徴を備えている。 In order to solve the above problems, a semiconductor integrated circuit according to the present invention has the following features.
本発明に係る半導体集積回路は、外部から基準クロックを入力し、実速度動作を行うためのクロックを発生するマスタクロックと、該マスタクロックを分周した分周クロックとを発生するPLL回路と、前記マスタクロックよりは低速の外部クロックと、前記マスタクロックとを外部からの切替制御信号により、低速動作と高速動作を行うクロックを切り替える切替回路とを備えた半導体集積回路であって、前記PLL回路は、前記マスタクロックの発生時間幅を定めるための外部からの制御信号を入力し、前記分周クロックでラッチするラッチ回路と、前記ラッチ回路の出力信号と、前記マスタクロックと、前記分周クロックとから、任意のクロック数を有する前記実速度動作を行うためのクロックを生成する生成回路と、を備えたことを特徴とする。 A semiconductor integrated circuit according to the present invention includes a PLL circuit that inputs a reference clock from the outside and generates a clock for generating a clock for performing an actual speed operation, and a divided clock obtained by dividing the master clock; A semiconductor integrated circuit comprising: an external clock that is slower than the master clock; and a switching circuit that switches between the master clock and a clock that performs a low-speed operation and a high-speed operation using an external switching control signal. Is a latch circuit that receives an external control signal for determining the generation time width of the master clock and latches it with the divided clock, the output signal of the latch circuit, the master clock, and the divided clock And a generation circuit for generating a clock for performing the actual speed operation having an arbitrary number of clocks. And butterflies.
また、本発明に係る半導体集積回路において、前記生成回路は、論理演算を行うロジック回路であることを特徴とする。 In the semiconductor integrated circuit according to the present invention, the generation circuit is a logic circuit that performs a logical operation.
また、本発明に係る半導体集積回路は、前記マスタクロックの発生時間幅を定めるための外部からの前記制御信号が、前記基準クロックと非同期であった場合に、前記PLL回路は、さらに、前記制御信号を入力し、前記基準クロックでラッチするラッチ回路を備え、前記制御信号と前記基準信号とが同期した該ラッチ回路の出力信号を改めて制御信号としたことを特徴とする。 Further, in the semiconductor integrated circuit according to the present invention, when the control signal from the outside for determining the generation time width of the master clock is asynchronous with the reference clock, the PLL circuit further includes the control signal. A latch circuit for inputting a signal and latching with the reference clock is provided, and an output signal of the latch circuit in which the control signal and the reference signal are synchronized is used as a control signal again.
また、本発明に係る半導体集積回路は、前記PLL回路から出力されるロック状態を示すロックディテクト信号を外部に出力し、テストが行えるかどうかの可否の判断をするようにしたことを特徴とする。 The semiconductor integrated circuit according to the present invention is characterized in that a lock detect signal indicating a lock state output from the PLL circuit is output to the outside to determine whether or not the test can be performed. .
以上説明したように、本発明に係る半導体集積回路によれば、PLL回路の出力信号であるVCO出力信号に同期した制御信号をPLL制御信号から生成することができるため、この同期した制御信号を利用し、VCO出力信号を所望の期間マスクしたPLLクロック信号を生成し、安価なLSIテスタによって、実スピードによるLSIテストを行うことが可能である。 As described above, according to the semiconductor integrated circuit of the present invention, the control signal synchronized with the VCO output signal that is the output signal of the PLL circuit can be generated from the PLL control signal. It is possible to generate a PLL clock signal by masking the VCO output signal for a desired period, and to perform an LSI test at an actual speed by an inexpensive LSI tester.
また、PLLクロック信号の種々のクロック数を有するPLLクロック信号を生成することができるため、実スピードテスト期間に制限がなく、多種のテストパターンの作成ができる。これにより、LSIの故障検出率のUPに繋がり、その結果、市場不良率を下げることができ、市場不良品が出た場合のコストを事前に抑えることが可能である。 In addition, since a PLL clock signal having various numbers of clocks of the PLL clock signal can be generated, the actual speed test period is not limited and various test patterns can be created. This leads to an increase in the failure detection rate of the LSI, and as a result, the market failure rate can be lowered, and the cost when a market defective product appears can be suppressed in advance.
また、本発明に係る半導体集積回路によれば、PLL回路のロック状態を示すロックディテクト信号をテスタに出力させることにより、テストの可否を外部で判断することが可能である。 Further, according to the semiconductor integrated circuit of the present invention, it is possible to externally determine whether or not the test is possible by causing the tester to output a lock detect signal indicating the locked state of the PLL circuit.
以下、本発明に係る半導体集積回路の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a semiconductor integrated circuit according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本発明に係る半導体集積回路の構成は、図3に示す半導体集積回路21のPLL回路23を除いて、従来のLSIテスト回路システムのシステムブロック図における半導体集積回路21と基本的に同じであり、前述した半導体集積回路21の動作テストを行うLSIテスタ26を含むテスト回路システムの構成も基本的に同じである。
The configuration of the semiconductor integrated circuit according to the present invention is basically the same as the semiconductor integrated
従って、低速のLSIテスタ26を用いて、実スピードテスト(高速テスト)を行うLSIテスト回路システムのテスト動作の基本概念及び半導体集積回路21の基本動作については、説明を省略する。
Therefore, the basic concept of the test operation of the LSI test circuit system that performs the actual speed test (high-speed test) using the low-
まず、本発明に係る半導体集積回路の特徴部分であるPLL回路10の構成ついて説明する。
First, the configuration of the
図1は、本発明に係る半導体集積回路のPLL回路の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a PLL circuit of a semiconductor integrated circuit according to the present invention.
図1に示すように、PLL回路10は、PLL回路本体1と、外部から供給されるPLL制御信号を基準クロックでラッチするフリップフロップ回路7と、フリップフロップ回路7の出力であるPLL制御信号1を分周信号Aの立下りでラッチするフリップフロップ回路8と、フリップフロップ回路8の出力である同期制御信号、PLL回路本体1から出力される分周信号B及びVCO出力信号等からPLLクロック信号を生成するPLLクロック信号生成回路9と、を備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, a
なお、PLL回路本体1は、基準クロックと分周器6の出力である分周信号との位相を比較する位相比較器2と、位相比較器2の比較結果をもとに引き込み電流もしくは掃き出し電流を発生させるチャージポンプ回路3と、交流成分をカットするループフィルタ(以下、「LPF」という)4、電圧制御発信器(以下、「VCO」という)5と、基準クロックの周波数と合うようにVCO5の出力を分周する分周器6と、を備えて構成されている。
The
上記構成されたPLL回路10において、VCO5の出力であるVCO出力信号は、分周器6に供給されるとともにPLL回路1から出力され、PLLクロック信号生成回路9にも供給される。
In the
また、上記したように、分周器6の分周信号Aは、位相比較器2に入力されるとともにPLL回路1から出力され、フリップフロップ8のラッチ信号となる。そして、フリップフロップ回路8の出力は、同期制御信号としてPLLクロック信号生成回路9に供給される。
As described above, the frequency-divided signal A of the frequency divider 6 is input to the
PLLクロック信号生成回路9の出力信号であるPLLクロック信号は、LSI21の切替回路25に供給される。
A PLL clock signal that is an output signal of the PLL clock
さらに、位相比較器2からはPLL回路1がロックしているかどうかを示すロックディテクト信号(以下、「LD信号」という)が出力される。LSIテスタ26は、このLD信号を入力し、PLL回路10のロック状態を監視することができ、テスト開始の条件とすることも可能である。
Further, the
次に、図2に示したタイムチャートを用いて、PLL回路10の動作について説明する。
Next, the operation of the
図2は、本発明に係る半導体集積回路におけるPLL回路10の動作を示すタイムチャートである。
FIG. 2 is a time chart showing the operation of the
また、図2は、PLL回路1がロック状態になってから十分に時間が経過したときの動作を示しており、図示しないがLD信号はアクティブ状態(ここでは、アクティブ状態=ロジックレベル“High”とする)となっている。
FIG. 2 shows an operation when a sufficient time has elapsed since the
このとき、上述したように、LSIテスタ26から出力されるPLL制御信号は、基準クロックと非同期である。
At this time, as described above, the PLL control signal output from the
さらに、VCO出力信号を分周した分周信号Aと基準クロックの位相の位相関係は、図2に示すように、PLLループ系のジッタのため、一定ではない。つまり、基準クロックAは、分周信号Aに対し早い場合もあれば、遅い場合もあり、完全同期ではなく、当然ながらVCO出力信号とも、完全同期ではない。 Further, the phase relationship between the divided signal A obtained by dividing the VCO output signal and the phase of the reference clock is not constant due to the jitter of the PLL loop system as shown in FIG. That is, the reference clock A may be earlier or later than the frequency-divided signal A, and is not completely synchronized. Of course, the VCO output signal is not completely synchronized.
上記の状況下では、PLL制御信号から、従来技術のような複雑なカウンタ回路を設ける必要があり、単純なロジック回路により、テスト時に使用する所望するクロック数のPLLクロック信号の生成を困難にさせている。 Under the above situation, it is necessary to provide a complicated counter circuit as in the prior art from the PLL control signal, and it is difficult to generate a PLL clock signal having a desired number of clocks used at the time of testing by a simple logic circuit. ing.
しかし、基準クロックの周波数は、一般的に低く、周期が比較的長いため、PLL本体1がロック状態を保持していれば、基準クロックに対し、分周信号Aのエッジが大きくずれることはない。この性質を利用し、一旦、LSIテスタ26から供給される、PLL制御信号をフリップフロップ7に入力し、基準クロックの立ち上がりでラッチすることにより、基準クロックと同期したPLL制御信号1を生成する。さらに、このPLL制御信号1をフリップフロップ8に入力し、分周信号Aの立下りでラッチすることにより、VCO信号に同期した同期制御信号を生成する。図2に示すように、この同期制御信号と、分周器6から出力される任意の分周信号Bと、VCO信号とをPLLクロック信号生成信号9に入力し、容易に、所望するクロック数のPLLクロック信号を得ることができる(図2では4クロックのPLLクロック信号を生成)。
However, since the frequency of the reference clock is generally low and the period is relatively long, the edge of the frequency-divided signal A does not deviate significantly from the reference clock if the PLL
したがって、この同期制御信号を利用すれば、LSIの基本クロックであるVCO信号を所望の期間マスクすることが簡単に行うことができ、そのマスクされて生成されたPLLクロック信号により実スピードテストが可能になる。 Therefore, if this synchronization control signal is used, the VCO signal, which is the basic clock of the LSI, can be easily masked for a desired period, and the actual speed test can be performed using the PLL clock signal generated by the masking. become.
なお、本発明の実施形態の動作説明において、位相比較器2の動作として、入力される基準クロックと分周信号Aの立ち上がりとの位相を比較しているが、立ち上がりに限ることはなく、したがって、もし位相比較器2が、入力される信号の立下り比較であれば、同期制御信号を作成するフリップフロップ8が分周信号の立ち上がりでラッチすることになる。
In the description of the operation of the embodiment of the present invention, as the operation of the
尚、本発明に係る半導体集積回路は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the semiconductor integrated circuit according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
1 PLL回路本体
2 位相比較器
3 チャージポンプ回路
4 LPF
5 VCO
6 分周器
7 フリップフロップ
8 フリップフロップ
9 PLL出力信号生成回路
10 PLL回路
21 半導体集積回路
22 内部回路
23 PLL回路
24 PLL制御信号
25 切り替え回路
26 LSIテスタ
27 PLL制御手段
28 外部クロック供給手段
29 クロック切り替え制御手段
1
5 VCO
6 frequency divider 7 flip-flop 8 flip-
Claims (4)
前記PLL回路は、前記マスタクロックの発生時間幅を定めるための外部からの制御信号を入力し、前記分周クロックでラッチするラッチ回路と、
前記ラッチ回路の出力信号と、前記マスタクロックと、前記分周クロックとから、任意のクロック数を有する前記実速度動作を行うためのクロックを生成する生成回路と、
を備えたことを特徴とする半導体集積回路。 A master circuit that inputs a reference clock from outside and generates a clock for performing an actual speed operation, a PLL circuit that generates a divided clock obtained by dividing the master clock, and an external clock that is slower than the master clock And a switching circuit that switches between the master clock and a clock that performs a high-speed operation and a low-speed operation by an external switching control signal,
The PLL circuit receives an external control signal for determining the generation time width of the master clock, and latches with the divided clock;
A generation circuit for generating a clock for performing the actual speed operation having an arbitrary number of clocks from an output signal of the latch circuit, the master clock, and the divided clock;
A semiconductor integrated circuit comprising:
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