JP2008267998A - Failure diagnosis system for semiconductor integrated circuit - Google Patents

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Yasuyuki Furuta
康幸 古田
Akira Bando
阪東  明
Makoto Ogura
小倉  真
Teruaki Sakata
輝昭 酒田
Eiji Kobayashi
英二 小林
Akihiro Onozuka
明弘 小野塚
Masamitsu Kobayashi
正光 小林
Satoru Funaki
覚 船木
Tatsuyuki Otani
辰幸 大谷
Masakazu Ishikawa
雅一 石川
Masahiro Shiraishi
雅裕 白石
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To carry out a failure diagnosis of a semiconductor integrated circuit during operation without affecting the operation of the semiconductor integrated circuit by shortening the time required from the occurrence of a failure until the detection thereof during the operation of the circuit. <P>SOLUTION: The failure diagnosis system for the semiconductor integrated circuit includes a logic circuit 11 to be diagnosed having a test pattern injecting circuit and a test result extracting circuit; an output holding circuit 12 holding output from the logic circuit to be diagnosed; a failure diagnosis control circuit 3 controlling a failure diagnosis; a microprocessor 9 carrying out arithmetic processing in addition to the failure diagnosis; and a memory 10 storing a program and data. The output holding circuit 12 holds and outputs output immediately before the start of the diagnosis in the logic circuit 11 to be diagnosed during failure diagnosis operation by the control of the microprocessor and failure diagnosis control circuit. Consequently, even if the output of the logic circuit to be diagnosed changes during a BIST diagnosis period, a logic circuit 101 in a subsequent stage is not affected. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体集積回路の故障検出方式に係り、特に、高信頼を必要として回路の動作中に診断を行なうオンライン診断での故障診断方式に関する。   The present invention relates to a failure detection method for a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a failure diagnosis method in an on-line diagnosis in which a high reliability is required and a diagnosis is performed during circuit operation.

エレクトロニクス及び情報分野の技術進歩、単一装置に求められる機能の複雑化及び複合化が原動力となって、プログラマブル電子装置の適用範囲は広がり、同時にプログラマブル電子制御装置に求められる信頼性も高まっている。   The technological advancement in the electronics and information fields, the complexity and complexization of functions required for a single device are the driving force, the scope of application of programmable electronic devices has expanded, and the reliability required for programmable electronic control devices has also increased. .

近年、プラントの大規模化と統合化が進み、また、高度に自動化されたプラント操業が行なわれている中で、国際的な安全規格の波及や熟練者不足という課題もあり、従来から築き上げた安全対策の上に、更なる安全性向上が必要な状況になりつつあり、事故の発生や被害の拡大をそれぞれの階層で防ぐことや緩和することが重要視されてきている。   In recent years, the plant has become larger and more integrated, and with highly automated plant operations, there have been issues such as the spread of international safety standards and the lack of skilled personnel. In addition to safety measures, it is becoming necessary to further improve safety, and it has become important to prevent and mitigate the occurrence of accidents and the expansion of damage at each level.

プラント制御装置において、上述した機能と安全規格を満たすためには、異常を検知した場合に、確実に動作することが要求され、万が一故障した場合でも、プロセスを安全側へ停止させることが求められ、機能安全システムは、制御システムとは異なる「安全性」重視の特別な設計を要求される。   In order to satisfy the above-mentioned functions and safety standards in plant control devices, it is required to operate reliably when an abnormality is detected, and even if a failure occurs, it is required to stop the process to the safe side. The functional safety system is required to have a special design that emphasizes “safety”, which is different from the control system.

プログラマブル電子制御装置においては、ハードウェアの故障検出率を向上することが要求され、これを満たすために装置及び装置を構成する部品レベルにおいても様々な自己診断機能を実装することが通例である。プログラマブル電子装置の重要な構成要素の一つである半導体、特に集積回路においては、例えば、特許文献1に開示されるように、半導体集積回路内に自己診断機能を内蔵するBIST(Built−In Self Test)と呼ばれる自己診断技術を用いて、電源投入時、或いは任意の時間において半導体内部の機能ブロックの健全性確認を行なっている。
特開2003−68865号公報
In a programmable electronic control device, it is required to improve a hardware failure detection rate, and in order to satisfy this, it is usual to implement various self-diagnosis functions at the component level of the device and the device. In a semiconductor, particularly an integrated circuit, which is one of the important components of a programmable electronic device, for example, as disclosed in Patent Document 1, a BIST (Built-In Self having a self-diagnosis function built in the semiconductor integrated circuit is disclosed. The self-diagnosis technique called “Test” is used to check the soundness of the functional blocks inside the semiconductor when the power is turned on or at an arbitrary time.
JP 2003-68865 A

上述したように、半導体集積回路、特に集積度の高いLSIにおいては、上記特許文献1に開示されるように、半導体集積回路の内部に自己診断を内蔵するBIST(Built−In Self Test)という技術を用いて故障箇所の検出率の向上を図っている。しかしながら、BISTの用途は一般的に、半導体集積回路が装置に組み込まれる前の部品単体での故障検出が主目的であり、装置組込み後にBISTが使われるのは、装置の電源投入時など、BISTによる自己診断期間中の半導体集積回路の動作が装置に影響を与えないような特定のケースに限られており、装置の動作中にBISTを使って半導体集積回路の診断を行なうには、診断期間中に装置の動作に影響を与えないようにすることが課題であった。   As described above, in a semiconductor integrated circuit, particularly in a highly integrated LSI, as disclosed in Patent Document 1, a technology called BIST (Built-In Self Test) that incorporates self-diagnosis inside the semiconductor integrated circuit. Is used to improve the detection rate of fault locations. However, the BIST is generally used for detecting a failure of a single component before a semiconductor integrated circuit is incorporated in a device. The BIST is used after the device is incorporated, for example, when the device is turned on. The operation of the semiconductor integrated circuit during the self-diagnosis period is limited to a specific case in which the operation of the semiconductor integrated circuit is not affected. In order to diagnose the semiconductor integrated circuit using the BIST during the operation of the apparatus, the diagnosis period It was a problem not to affect the operation of the device during.

本発明の目的は、半導体集積回路の動作中に故障診断を行うことができ、さらに、故障発生から故障検出までの時間を短縮することのできる故障診断方式を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a failure diagnosis method capable of performing failure diagnosis during operation of a semiconductor integrated circuit and further reducing the time from failure occurrence to failure detection.

前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
入力側にテストパターンの注入回路、出力側にテスト結果の抽出回路、前記注入回路と前記抽出回路の間に介在する論理演算回路、を有する診断対象論理回路と、前記診断対象論理回路からの出力を保持する出力保持回路と、故障診断の制御を行う故障診断制御回路と、故障診断の他に演算処理を行うマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサを動作させるためのプログラム及びデータを格納するメモリと、を備えた半導体集積回路の故障診断方式であって、
前記出力保持回路は、前記マイクロプロセッサと前記故障診断制御回路の制御により、故障診断動作時に、前記診断対象論理回路における診断開始の直前の出力を保持して出力する構成とする。
In order to solve the above problems, the present invention mainly adopts the following configuration.
A diagnosis target logic circuit having a test pattern injection circuit on the input side, a test result extraction circuit on the output side, and a logic operation circuit interposed between the injection circuit and the extraction circuit; and an output from the diagnosis target logic circuit An output holding circuit for holding, a fault diagnosis control circuit for controlling fault diagnosis, a microprocessor for performing arithmetic processing in addition to fault diagnosis, a memory for storing a program and data for operating the microprocessor, A failure diagnosis method for a semiconductor integrated circuit comprising:
The output holding circuit is configured to hold and output an output immediately before the start of diagnosis in the diagnosis target logic circuit during a fault diagnosis operation under the control of the microprocessor and the fault diagnosis control circuit.

また、前記半導体集積回路の故障診断方式において、前記診断対象論理回路は、前記演算処理を行う通常動作と故障診断動作の動作モードが選択可能に構成され、前記出力保持回路は、自身の出力を保持する保持機能と前記保持機能を解放して自身への入力を出力する開放機能と有し、故障診断動作時に、前記診断対象論理回路に診断用のテストパターンを注入し、前記診断対象論理回路からの演算出力結果を抽出し、前記マイクロプロセッサによって、前記注入したテストパターンデータからの期待値と前記抽出した出力結果のデータを比較照合して故障診断を行う構成とする。   In the failure diagnosis method of the semiconductor integrated circuit, the diagnosis target logic circuit is configured to be able to select an operation mode of a normal operation for performing the arithmetic processing and a failure diagnosis operation, and the output holding circuit outputs its own output. A holding function to hold and an opening function to release the holding function and output an input to itself, injecting a test pattern for diagnosis into the diagnosis target logic circuit during a fault diagnosis operation, The operation output result is extracted and the failure diagnosis is performed by comparing the expected value from the injected test pattern data with the extracted output result data by the microprocessor.

また、前記半導体集積回路の故障診断方式において、前記診断論理回路は、前段の回路ブロックからの入力と故障診断のテストパターン入力とを切り替える、前記注入回路であるセレクタ付きフリップフロップと、前記論理演算回路の出力を前記出力保持回路と前記故障診断制御回路に送り込む、前記抽出回路であるセレクタ付きフリップフロップと、前記論理演算回路と、を備える構成とする。   In the failure diagnosis method for the semiconductor integrated circuit, the diagnosis logic circuit switches the input from the previous circuit block and the test pattern input for failure diagnosis, and the flip-flop with selector as the injection circuit, and the logic operation The output circuit includes an output holding circuit and a failure diagnosis control circuit, and a flip-flop with selector as the extraction circuit and the logical operation circuit.

また、前記半導体集積回路の故障診断方式において、前記切り替えるセレクタ付きフリップフロップと、前記送り込むセレクタ付きフリップフロップと、これらのセレクタ付きフリップフロップを縦続接続する接続回路と、これらのセレクタを制御する前記故障診断制御回路と、の構成に基づいて、前記故障診断を実行する以前に、前記診断対象論理回路内の前記論理演算回路の入力と出力を表す前記切り替えるセレクタ付きフリップフロップと前記送り込むセレクタ付きフリップフロップの状態を前記接続回路を通して前記メモリに一時退避させ、前記故障診断を終了した後に、前記一時退避させたデータを前記切り替えるセレクタ付きフリップフロップと前記送り込むセレクタ付きフリップフロップに復元させる個性とする。   Further, in the failure diagnosis method for the semiconductor integrated circuit, the flip-flop with selector to be switched, the flip-flop with selector to be sent in, a connection circuit that cascade connects these flip-flops with selector, and the failure that controls these selectors Based on the configuration of the diagnosis control circuit, before executing the fault diagnosis, the selector-equipped flip-flop and the selector-flip-flop to be fed that represent the input and output of the logic operation circuit in the diagnosis target logic circuit This state is temporarily saved in the memory through the connection circuit, and after the failure diagnosis is completed, the temporarily saved data is restored to the switching flip-flop with selector and the selector flip-flop to be sent.

本発明によれば、LSIを動作させながら故障診断を行なうことが可能となり、故障が発生してから検出するまでの時間を飛躍的に短縮することが可能である。   According to the present invention, it is possible to perform failure diagnosis while operating an LSI, and it is possible to dramatically shorten the time from occurrence of a failure to detection.

また、安全システムや危険度が高い制御を行なうシステムにおいて、ハードウェアの故障発生から検出するまでの時間に発生し得る災害の確率を低減することが可能である。   Further, in a safety system or a system that performs control with a high degree of risk, it is possible to reduce the probability of a disaster that may occur in the time from the occurrence of a hardware failure until detection.

本発明の実施形態に係る半導体集積回路の故障診断方式について、図1〜図5を参照しながら以下詳細に説明する。図1は本発明の実施形態に係る半導体集積回路の故障診断方式における全体構成を示すブロック図である。図2は本実施形態に関する故障診断方式で用いられるスキャンフリップフロップを示す回路図である。図3は本実施形態に関する故障診断方式で用いられる出力保持用フリップフロップを示す回路図である。図4は本実施形態に係る導体集積回路の故障診半断方式における動作手順を示すフォローチャートである。図5は図4のフローにおける故障診断処理の詳細手順を示すフォローチャートである。   A semiconductor integrated circuit failure diagnosis method according to an embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a failure diagnosis method for a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing a scan flip-flop used in the failure diagnosis method according to this embodiment. FIG. 3 is a circuit diagram showing an output holding flip-flop used in the failure diagnosis method according to this embodiment. FIG. 4 is a follow chart showing an operation procedure in the fault diagnosis half-cut method of the conductor integrated circuit according to the present embodiment. FIG. 5 is a follow chart showing the detailed procedure of the failure diagnosis process in the flow of FIG.

図面において、1は論理回路、2はBIST制御対象回路、3はBIST制御回路、4は入力信号、5は出力信号、6はテストパターン入力、71は入力制御信号、72は出力制御信号、73は保持制御信号、8はテスト結果抽出、9はマイクロプロセッサ、10はメモリ、11はBIST対象論理回路、12は出力保持回路、13は組合せ回路、14,15,16,17はスキャンフリップフロップ、18,19は出力保持用フリップフロップ、101,102は論理回路、をそれぞれ表す。   In the drawing, 1 is a logic circuit, 2 is a BIST control target circuit, 3 is a BIST control circuit, 4 is an input signal, 5 is an output signal, 6 is a test pattern input, 71 is an input control signal, 72 is an output control signal, 73 Is a holding control signal, 8 is a test result extraction, 9 is a microprocessor, 10 is a memory, 11 is a BIST target logic circuit, 12 is an output holding circuit, 13 is a combinational circuit, 14, 15, 16, and 17 are scan flip-flops, Reference numerals 18 and 19 denote output holding flip-flops, and 101 and 102 denote logic circuits, respectively.

図1において、本発明の実施形態に係る半導体集積回路の故障診半断方式は、BISTを使った故障診断の制御対象であるBIST制御対象回路2、BIST制御回路3、マイクロプロセッサ9、メモリ10を備えている。また、BIST制御対象回路2の前段には論理回路1、および後段には論理回路101と102が接続されている。図1に示す全ての回路及び配線は同一の集積回路内に実装されていてもよいものである。   In FIG. 1, the semiconductor integrated circuit fault diagnosis half-cut method according to the embodiment of the present invention is a BIST control target circuit 2, a BIST control circuit 3, a microprocessor 9, and a memory 10, which are control targets for fault diagnosis using BIST. It has. Further, the logic circuit 1 is connected to the preceding stage of the BIST control target circuit 2 and the logic circuits 101 and 102 are connected to the succeeding stage. All the circuits and wirings shown in FIG. 1 may be mounted in the same integrated circuit.

メモリ10にはマイクロプロセッサ9を動作させるためのプログラム、BIST診断テストのテストパターン、BIST診断テスト結果の他に、BIST診断を実行する前のBIST対象論理回路11の入力データおよび出力データが保存される。また、マイクロプロセッサ9はBIST診断制御の他に演算処理を行ない、演算周期の空き時間を利用してBIST診断を行なう。   The memory 10 stores input data and output data of the BIST target logic circuit 11 before executing the BIST diagnosis, in addition to a program for operating the microprocessor 9, a test pattern of the BIST diagnostic test, and a BIST diagnostic test result. The Further, the microprocessor 9 performs arithmetic processing in addition to BIST diagnostic control, and performs BIST diagnosis by using the idle time of the arithmetic cycle.

BIST制御対象回路2は、BISTによって診断されるBIST対象論理回路11と、出力保持回路12とで構成される。BISTによる診断期間においては、BIST制御対象回路2の出力信号5が出力保持回路12により診断開始直前の出力を保持する。BIST診断が終了した後は、出力保持回路12は出力保持を解除する。   The BIST control target circuit 2 includes a BIST target logic circuit 11 diagnosed by BIST and an output holding circuit 12. During the BIST diagnosis period, the output signal 5 of the BIST control target circuit 2 holds the output immediately before the diagnosis start by the output holding circuit 12. After the BIST diagnosis is completed, the output holding circuit 12 releases the output holding.

BIST対象論理回路11は、組合せ回路13(BISTによって自己診断される対象となる実質的な回路)の前後にスキャンフリップフロップ14,15,16および17を実装している。スキャンフリップフロップの構成は図2に示すように、セレクタとラッチから構成されており、図2のスキャンフリップフロップ15の例では、信号(入力制御信号)71のレベルによって入力信号を選択し、信号71が“1”のときは信号6が選択され、信号71が“0”のときは信号“4”が選択するように構成されている(図2と図1に示すようにセレクタの2つの入力端に信号71の“0”と“1”が対応して図示されている)。   The BIST target logic circuit 11 has scan flip-flops 14, 15, 16 and 17 mounted before and after the combinational circuit 13 (substantial circuit to be self-diagnosed by the BIST). As shown in FIG. 2, the scan flip-flop is composed of a selector and a latch. In the example of the scan flip-flop 15 shown in FIG. 2, an input signal is selected according to the level of a signal (input control signal) 71, When the signal 71 is “1”, the signal 6 is selected, and when the signal 71 is “0”, the signal “4” is selected (as shown in FIG. 2 and FIG. 1). ("0" and "1" of the signal 71 are shown corresponding to the input terminal).

出力保持回路12は出力保持用フリップフロップ18および19から構成されている。図3には出力保持用フリップフロップの構成例を示しており、セレクタとラッチからなる。信号73(保持制御信号)のレベルが“1”のときは出力信号5を保持し、信号73のレベルが“0”のときはBIST対象論理回路11からの出力を信号5に出力するように構成されている。   The output holding circuit 12 includes output holding flip-flops 18 and 19. FIG. 3 shows a configuration example of an output holding flip-flop, which includes a selector and a latch. The output signal 5 is held when the level of the signal 73 (holding control signal) is “1”, and the output from the BIST target logic circuit 11 is output as the signal 5 when the level of the signal 73 is “0”. It is configured.

次に、図1に示す本実施形態に関する故障診断方式の動作について説明する。図1に示す故障診断方式は通常動作と診断動作の2つの動作モードで動作するように構成されており、動作モードの切り替えはマイクロプロセッサ9からBIST制御回路3へ指示を送り、BIST制御回路3からの信号である入力制御信号71、出力制御信号72、及び保持制御信号73によって行なう。   Next, the operation of the failure diagnosis method according to this embodiment shown in FIG. 1 will be described. The failure diagnosis method shown in FIG. 1 is configured to operate in two operation modes, a normal operation and a diagnosis operation. The operation mode is switched by sending an instruction from the microprocessor 9 to the BIST control circuit 3. From the input control signal 71, the output control signal 72, and the holding control signal 73.

入力制御信号71は組合せ回路13への入力信号の選択のための信号であり、“1”の場合にBIST診断のテストパターン入力6が選択され、“0”の場合は論理回路1の出力が組合せ回路13に入力される。   The input control signal 71 is a signal for selecting an input signal to the combinational circuit 13. When “1”, the BIST diagnosis test pattern input 6 is selected, and when “0”, the output of the logic circuit 1 is output. Input to the combinational circuit 13.

出力制御信号72はBIST対象論理回路11の出力信号選択信号であり、レベル“0”の場合、組合せ回路13の出力を選択する。レベル“1”の場合、スキャンフリップフロップ(スキャンF.F.)16にラッチされていた信号がスキャンF.F.17のセレクタ1に入力されてラッチされ、それ以前にラッチされていた信号がテスト結果抽出線8を通ってBIS制御回路3、メモリ10に印加される。このとき、スキャンF.F.16のセレクタ1への入力はスキャンF.F.15からのテストパターン入力信号となる。すなわち、入力制御信号71が“1”となって出力制御信号72も“1”となると、テストパターン入力6がスキャンF.F.14,15,16,17の各セレクタ1に縦続して接続され、各スキャンF.F.にラッチされていた信号が順次メモリ10に記憶されることとなる。   The output control signal 72 is an output signal selection signal of the BIST target logic circuit 11 and selects the output of the combinational circuit 13 when the level is “0”. When the level is “1”, the signal latched in the scan flip-flop (scan FF) 16 is the scan FF. F. The signal latched by the selector 17 is applied to the BIS control circuit 3 and the memory 10 through the test result extraction line 8. At this time, the scan F.P. F. 16 input to the selector 1 is the scan F.D. F. 15 becomes a test pattern input signal. That is, when the input control signal 71 is “1” and the output control signal 72 is also “1”, the test pattern input 6 is scanned F.D. F. 14, 15, 16, 17 connected in cascade to each selector 1, F. The signals latched in the memory 10 are sequentially stored in the memory 10.

このように、テストパターン入力が完了するまでは組合せ回路13の出力データをBIST制御回路3を経由してメモリ10に退避させ、BIST診断完了後はテスト結果8をBIST制御回路3を経由してメモリ10に書き込む。   In this way, the output data of the combinational circuit 13 is saved in the memory 10 via the BIST control circuit 3 until the test pattern input is completed, and the test result 8 is transferred via the BIST control circuit 3 after the BIST diagnosis is completed. Write to the memory 10.

BIST制御回路3からの出力信号71,72および73と診断動作との関連は次のようになっている。   The relationship between the output signals 71, 72 and 73 from the BIST control circuit 3 and the diagnostic operation is as follows.

(1)入力制御信号71が“0”且つ出力制御信号72が“0”且つ保持制御信号73が“1”で、組み合わせ回路が通常に機能する通常動作であり、
(2)入力制御信号71が“1”且つ出力制御信号72が“1”且つ保持制御73が“0”で、BIST対象論理回路11へのテストパターン入力とテスト結果抽出線8を通した出力データ退避であり、
(3)入力制御信号71が“1”且つ出力制御信号72が“0”且つ保持制御信号73が“0”で、診断動作であり(出力保持用F.F.18,19はそれらのセレクタ入力“0”で自身の直前の出力保持機能をもつ、すなわち、診断結果はBIST制御対象回路2から出力信号5として出力されない)、
(4)入力制御71が“1”且つ出力制御72が“1”且つ保持制御73が“0”で、テスト結果抽出である。
(1) The input control signal 71 is “0”, the output control signal 72 is “0”, the holding control signal 73 is “1”, and the combinational circuit functions normally.
(2) When the input control signal 71 is “1”, the output control signal 72 is “1”, and the holding control 73 is “0”, the test pattern input to the BIST target logic circuit 11 and the output through the test result extraction line 8 are performed. Data evacuation,
(3) When the input control signal 71 is “1”, the output control signal 72 is “0”, and the holding control signal 73 is “0”, a diagnostic operation is performed (the output holding FFs 18, 19 are those selectors). The input “0” has the output holding function immediately before itself, that is, the diagnosis result is not output as the output signal 5 from the BIST control target circuit 2),
(4) When the input control 71 is “1”, the output control 72 is “1”, and the holding control 73 is “0”, the test result is extracted.

図4は、図1に示す本実施形態に関する故障診断方式(システム)の動作のフローチャートを示す。電源投入あるいはマイクロプロセッサ9をリセットすることによりシステムが起動され、システムの初期化400を行なう。初期化の完了後、制御周期の開始時間401が来ると、先ず診断処理(BIST診断処理)402を実施する(診断処理402の詳細は後述する図5で説明する)。BIST診断で異常が検出された場合、システムを安全に状態に保持するため、システムの停止処理407を行なう。BIST診断が正常に終了した場合、マイクロプロセッサ9は、通常の処理である、入力処理(404)、演算処理(405)、出力処理(406)を実行し、次の制御周期開始まで待ち、次の制御周期が来たら同一の処理を繰り返す。   FIG. 4 shows a flowchart of the operation of the failure diagnosis method (system) according to the present embodiment shown in FIG. When the power is turned on or the microprocessor 9 is reset, the system is started and the system is initialized 400. When the start time 401 of the control cycle comes after completion of the initialization, first, a diagnosis process (BIST diagnosis process) 402 is performed (the details of the diagnosis process 402 will be described later with reference to FIG. 5). When an abnormality is detected in the BIST diagnosis, a system stop process 407 is performed in order to keep the system in a safe state. When the BIST diagnosis ends normally, the microprocessor 9 executes normal processing, ie, input processing (404), calculation processing (405), and output processing (406), and waits for the start of the next control cycle. The same process is repeated when the control cycle comes.

図4に示すように、入力処理、演算処理及び出力処理からなる通常の制御演算の周期内の空き時間(アイドル時間)に診断処理を行う。図示の例では、入力処理の前に故障診断処理を行うことが示されているが、この時期に限らず、演算処理の時間可変長に鑑みて、演算処理405の終了後に設定されている空き時間を利用しても良い。また、図1に示す、実際上の故障診断対象である組み合わせ回路13の回路規模が大きい場合には、この回路を複数に分割して巡回して故障診断処理を行ってもよく、1回当たりの診断時間を短縮することができる。   As shown in FIG. 4, the diagnosis process is performed during the idle time (idle time) within the normal control calculation cycle including the input process, the calculation process, and the output process. In the illustrated example, it is shown that the failure diagnosis process is performed before the input process. However, not limited to this time, a free space set after the end of the operation process 405 in view of the variable time length of the operation process. Time may be used. In addition, when the circuit scale of the combinational circuit 13 that is actually a failure diagnosis target shown in FIG. 1 is large, the circuit may be divided into a plurality of times and the failure diagnosis process may be performed by one cycle. The diagnosis time can be shortened.

次に、診断処理402の詳細を図5を用いて説明する。診断処理では先ず、BIST対象論理回路11の状態(組合せ回路13の入力値および出力値)をメモリ10に退避し(500)(上述したように、スキャンF.F.14,15,16,17のセレクタ入力“1”による縦続接続のルートでメモリへの退避)、マイクロプロセッサ9でテストパターンを生成し(501)、BIST対象論理回路11にテストパターン6を入力する(502)。   Next, details of the diagnostic processing 402 will be described with reference to FIG. In the diagnosis process, first, the state of the BIST target logic circuit 11 (input value and output value of the combinational circuit 13) is saved in the memory 10 (500) (as described above, the scan FFs 14, 15, 16, 17). The test pattern is generated in the microprocessor 9 (501), and the test pattern 6 is input to the BIST target logic circuit 11 (502).

テストパターン6を組合せ回路13で演算した出力をスキャンフリップフロップ16および17に格納し(503)、スキャンフリップフロップ16および17に格納したテスト結果を抽出してBIST制御回路に送り(504)、さらに結果をメモリ10に転送する(505)。最後にメモリ10に格納された結果と、テストパターンからの結果期待値とをマイクロプロセッサ9で比較照合して診断処理を完了する(506)。   The output obtained by calculating the test pattern 6 by the combinational circuit 13 is stored in the scan flip-flops 16 and 17 (503), the test result stored in the scan flip-flops 16 and 17 is extracted and sent to the BIST control circuit (504), and The result is transferred to the memory 10 (505). Finally, the result stored in the memory 10 and the result expected value from the test pattern are compared and collated by the microprocessor 9 to complete the diagnosis process (506).

また、図1に示す本実施形態に関する故障診断方式の構成においては、マイクロプロセッサ9とメモリ10を、図1に示す他の回路ブロックと同一のLSIに納めることにより、マイクロプロセッサ9とBIST制御回路3の間のインターフェースの高速化が図れ、BISTによる診断時間の短縮が可能である。さらに内蔵のマイクロプロセッサ9をBISTによる診断の用途だけでなく、制御演算にも使用する場合において、BISTによる診断時間が短ければ、マイクロプロセッサ9を制御演算に使える時間が長くでき、オンラインBIST診断のオーバヘッドを低減できる。   Further, in the configuration of the failure diagnosis system according to the present embodiment shown in FIG. 1, the microprocessor 9 and the memory 10 are accommodated in the same LSI as the other circuit blocks shown in FIG. 3 can be speeded up, and diagnosis time by BIST can be shortened. Further, when the built-in microprocessor 9 is used not only for diagnosis by BIST but also for control calculation, if the diagnosis time by BIST is short, the time that the microprocessor 9 can be used for control calculation can be increased. Overhead can be reduced.

また、マイクロプロセッサ9で処理が多く、メモリ10も容量が大きいものが必要な場合はマイクロプロセッサ9およびメモリ10を他の回路ブロックとは別のパッケージとすることも可能である。   Further, when the microprocessor 9 has a large amount of processing and the memory 10 needs to have a large capacity, the microprocessor 9 and the memory 10 can be packaged separately from other circuit blocks.

次に、本発明の他の実施形態に係る半導体集積回路の故障診断方式について、図6を参照しながら説明する。図6は本発明の他の実施形態に係る半導体集積回路の故障診断方式における全体構成を示すブロック図である。   Next, a failure diagnosis method for a semiconductor integrated circuit according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram showing the overall configuration of a fault diagnosis method for a semiconductor integrated circuit according to another embodiment of the present invention.

図6に示す本発明の他の実施形態が、図1に示す実施形態と相違する点は、プロセッサ内蔵LSI602の内部のマイクロプロセッサ9が、プロセッサレスLSI604A,604B,604Cを通信回路601を経由で各々のBIST制御回路3を制御することによりBISTによる故障診断を行なう点にあり、プロセッサを集約することで診断動作の制御を集約できる。すなわち、プロセッサ内蔵LSI602内の単一のマイクロプロセッサ9によって、プロセッサ内蔵LSI602や複数のプロセッサレスLSI604A、604B,604C内のBIST対象論理回路を巡回して故障診断処理を行うことができる。   The other embodiment of the present invention shown in FIG. 6 differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that the microprocessor 9 in the processor built-in LSI 602 passes the processorless LSIs 604A, 604B, and 604C via the communication circuit 601. By controlling each BIST control circuit 3, failure diagnosis by BIST is performed, and control of diagnostic operations can be consolidated by integrating processors. That is, the single microprocessor 9 in the processor built-in LSI 602 can perform fault diagnosis processing by circulating through the processor built-in LSI 602 and the BIST target logic circuits in the plurality of processorless LSIs 604A, 604B, and 604C.

また、プロセッサ内蔵LSI602のメモリ10にはマイクロプロセッサ9のプログラムを保存するため比較的大きな容量が必要になるが、プロセッサレスLSI604A,604B,604Cのメモリ10には、BISTのテストデータ、BIST制御対象回路2の入出力の一時退避、BIST診断の結果の保管のみのため、メモリ10の容量を小さくすることが可能であり、プロセッサ内蔵LSI602よりも安価にすることができる。   The memory 10 of the processor built-in LSI 602 needs a relatively large capacity to store the program of the microprocessor 9, but the memory 10 of the processorless LSIs 604A, 604B, and 604C includes BIST test data and BIST control targets. Since the input / output of the circuit 2 is temporarily saved and the result of the BIST diagnosis is only stored, the capacity of the memory 10 can be reduced, and the cost can be lower than that of the processor built-in LSI 602.

以上説明したように、本発明の実施形態は、次のような構成を備え且つ機能を奏することを特徴とするのものである。すなわち、診断対象論理回路の前段にテストパターン注入するための回路と、診断対象論理回路の後段にテスト結果抽出回路とを実装し、テスト結果抽出回路の後段に出力ホールド回路を実装し、出力ホールド回路がLSIのBIST診断開始直前の出力値をホールドすることによって、BIST診断期間中に診断対象論理回路の出力が変化しても、後段の論理回路に影響が出ないように構成するものである。   As described above, the embodiment of the present invention is characterized by having the following configuration and having a function. In other words, a circuit for injecting a test pattern before the diagnosis target logic circuit, a test result extraction circuit after the diagnosis target logic circuit, an output hold circuit after the test result extraction circuit, and an output hold The circuit holds the output value immediately before the start of the BIST diagnosis of the LSI so that even if the output of the diagnosis target logic circuit changes during the BIST diagnosis period, the subsequent logic circuit is not affected. .

このように、本発明は、安全性が要求されるシステムおよび危険性の高い制御を行なうシステムにおいて、半導体集積回路の故障によって発生しうる災害を故障発生から検出までの時間を短縮することによって未然に防ぐための手段、手法として適用可能なものである。   Thus, the present invention reduces the time from the occurrence of a failure to the detection of a disaster that may occur due to a failure of the semiconductor integrated circuit in a system that requires safety and a system that performs control with high risk. It can be applied as a means and method for preventing the above.

本発明の実施形態に係る半導体集積回路の故障診断方式における全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure in the failure diagnosis system of the semiconductor integrated circuit which concerns on embodiment of this invention. 本実施形態に関する故障診断方式で用いられるスキャンフリップフロップを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the scan flip-flop used by the failure diagnosis system regarding this embodiment. 本実施形態に関する故障診断方式で用いられる出力保持用フリップフロップを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the flip-flop for output holding | maintenance used with the failure diagnosis system regarding this embodiment. 本実施形態に係る半導体集積回路の故障診断方式における動作手順を示すフォローチャートである。It is a follow chart which shows the operation | movement procedure in the failure diagnosis system of the semiconductor integrated circuit which concerns on this embodiment. 図4のフローにおける故障診断処理の詳細手順を示すフォローチャートである。It is a follow chart which shows the detailed procedure of the failure diagnosis process in the flow of FIG. 本発明の他の実施形態に係る半導体集積回路の故障診断方式における全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure in the failure diagnosis system of the semiconductor integrated circuit which concerns on other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 論理回路
2 BIST制御対象回路
3 BIST制御回路
4 入力信号
5 出力信号
6 テストパターン入力
71 入力制御信号
72 出力制御信号
73 保持制御信号
8 テスト結果抽出
9 マイクロプロセッサ
10 メモリ
11 BIST対象論理回路
12 出力保持回路
13 組合せ回路(論理演算回路)
14,15 スキャンフリップフロップ
16,17 スキャンフリップフロップ
18,19 出力保持用フリップフロップ
101,102 論理回路
601 通信回路
602 マイクロプロセッサ内蔵LSI
604A,604B,604C プロセッサレスLSI
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Logic circuit 2 BIST control object circuit 3 BIST control circuit 4 Input signal 5 Output signal 6 Test pattern input 71 Input control signal 72 Output control signal 73 Holding control signal 8 Test result extraction 9 Microprocessor 10 Memory 11 BIST object logic circuit 12 Output Holding circuit 13 Combinational circuit (logical operation circuit)
14, 15 Scan flip-flop 16, 17 Scan flip-flop 18, 19 Output holding flip-flop 101, 102 Logic circuit 601 Communication circuit 602 Microprocessor built-in LSI
604A, 604B, 604C Processorless LSI

Claims (7)

入力側にテストパターンの注入回路、出力側にテスト結果の抽出回路、前記注入回路と前記抽出回路の間に介在する論理演算回路、を有する診断対象論理回路と、前記診断対象論理回路からの出力を保持する出力保持回路と、故障診断の制御を行う故障診断制御回路と、故障診断の他に演算処理を行うマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサを動作させるためのプログラム及びデータを格納するメモリと、を備えた半導体集積回路の故障診断方式であって、
前記出力保持回路は、前記マイクロプロセッサと前記故障診断制御回路の制御により、故障診断動作時に、前記診断対象論理回路における診断開始の直前の出力を保持して出力する
ことを特徴とする半導体集積回路の故障診断方式。
A diagnosis target logic circuit having a test pattern injection circuit on the input side, a test result extraction circuit on the output side, and a logic operation circuit interposed between the injection circuit and the extraction circuit; and an output from the diagnosis target logic circuit An output holding circuit for holding, a fault diagnosis control circuit for controlling fault diagnosis, a microprocessor for performing arithmetic processing in addition to fault diagnosis, a memory for storing a program and data for operating the microprocessor, A failure diagnosis method for a semiconductor integrated circuit comprising:
The output holding circuit holds and outputs an output immediately before the start of diagnosis in the diagnosis target logic circuit during a fault diagnosis operation under the control of the microprocessor and the fault diagnosis control circuit. Fault diagnosis method.
請求項1において、
前記診断対象論理回路は、前記演算処理を行う通常動作と故障診断動作の動作モードが選択可能に構成され、
前記出力保持回路は、自身の出力を保持する保持機能と前記保持機能を解放して自身への入力を出力する開放機能と有し、
故障診断動作時に、前記診断対象論理回路に診断用のテストパターンを注入し、前記診断対象論理回路からの演算出力結果を抽出し、前記マイクロプロセッサによって、前記注入したテストパターンデータからの期待値と前記抽出した出力結果のデータを比較照合して故障診断を行う
ことを特徴とする半導体集積回路の故障診断方式。
In claim 1,
The diagnosis target logic circuit is configured to be able to select an operation mode of a normal operation for performing the arithmetic processing and a failure diagnosis operation,
The output holding circuit has a holding function for holding its own output and an opening function for releasing the holding function and outputting an input to itself,
At the time of a fault diagnosis operation, a test pattern for diagnosis is injected into the diagnosis target logic circuit, an operation output result from the diagnosis target logic circuit is extracted, and an expected value from the injected test pattern data is calculated by the microprocessor. A failure diagnosis method for a semiconductor integrated circuit, wherein the failure diagnosis is performed by comparing and collating the data of the extracted output results.
請求項1または2において、
前記診断論理回路は、前段の回路ブロックからの入力と故障診断のテストパターン入力とを切り替える、前記注入回路であるセレクタ付きフリップフロップと、前記論理演算回路の出力を前記出力保持回路と前記故障診断制御回路に送り込む、前記抽出回路であるセレクタ付きフリップフロップと、前記論理演算回路と、を備える
ことを特徴とする半導体集積回路の故障診断方式。
In claim 1 or 2,
The diagnostic logic circuit switches between an input from a previous circuit block and a test pattern input for fault diagnosis, a flip-flop with selector as the injection circuit, an output holding circuit and an output of the logic operation circuit as the fault diagnosis A failure diagnosis method for a semiconductor integrated circuit, comprising: a flip-flop with a selector, which is the extraction circuit, and the logic operation circuit, which are sent to a control circuit.
請求項3において、
前記切り替えるセレクタ付きフリップフロップと、前記送り込むセレクタ付きフリップフロップと、これらのセレクタ付きフリップフロップを縦続接続する接続回路と、これらのセレクタを制御する前記故障診断制御回路と、の構成に基づいて、前記故障診断を実行する直前に、前記診断対象論理回路内の前記論理演算回路の入力と出力を表す前記切り替えるセレクタ付きフリップフロップと前記送り込むセレクタ付きフリップフロップの状態を前記接続回路を通して前記メモリに一時退避させ、
前記故障診断を終了した後に、前記一時退避させたデータを前記切り替えるセレクタ付きフリップフロップと前記送り込むセレクタ付きフリップフロップに復元させる
ことを特徴とする半導体集積回路の故障診断方式。
In claim 3,
Based on the configuration of the flip-flop with selector to be switched, the flip-flop with selector to be fed in, a connection circuit for cascading these flip-flops with selector, and the failure diagnosis control circuit for controlling these selectors, Immediately before executing fault diagnosis, the state of the switching flip-flop with selector and the selector flip-flop to be sent representing the input and output of the logic operation circuit in the logic circuit to be diagnosed is temporarily saved in the memory through the connection circuit. Let
A failure diagnosis method for a semiconductor integrated circuit, wherein after the failure diagnosis is completed, the temporarily saved data is restored to the switching flip-flop with selector and the selector flip-flop to be sent.
請求項1または2において、
前記マイクロプロセッサは、前記論理演算回路における入力処理、演算処理及び出力処理からなる制御演算と、前記故障診断処理とを時分割で実行し、前記制御演算の周期内のアイドル時間に前記故障診断処理を実行する
ことを特徴とする半導体集積回路の故障診断方式。
In claim 1 or 2,
The microprocessor executes, in a time-sharing manner, a control operation including input processing, arithmetic processing, and output processing in the logic operation circuit, and the failure diagnosis processing, and the failure diagnosis processing is performed at an idle time within the cycle of the control operation. A failure diagnosis method for a semiconductor integrated circuit, characterized in that
請求項1または2において、
前記論理演算回路を複数の回路に分割し、前記故障診断処理を前記分割した回路毎に巡回して実行し、1回当たりの故障診断処理の時間を短縮することを特徴とする半導体集積回路の故障診断方式。
In claim 1 or 2,
The logic operation circuit is divided into a plurality of circuits, and the fault diagnosis processing is cyclically executed for each of the divided circuits to reduce the time of fault diagnosis processing per time. Fault diagnosis method.
入力側にテストパターンの注入回路、出力側にテスト結果の抽出回路、前記注入回路と前記抽出回路の間に介在する論理演算回路、を有する診断対象論理回路と、前記診断対象論理回路からの出力を保持する出力保持回路と、故障診断の制御を行う故障診断制御回路と、故障診断の他に演算処理を行うマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサを動作させるためのプログラム及びデータを格納するメモリと、からなる一の半導体集積回路を備え、
さらに、入力側にテストパターンの注入回路、出力側にテスト結果の抽出回路、前記注入回路と前記抽出回路の間に介在する論理演算回路、を有する診断対象論理回路と、前記診断対象論理回路からの出力を保持する出力保持回路と、故障診断の制御を行う故障診断制御回路と、プログラム及びデータを格納するメモリと、からなる複数のマイクロプロセッサレス半導体集積回路を備え、
前記一の半導体集積回路と前記複数のマイクロプロセッサレス半導体集積回路とは通信回路によって接続され、
前記一の半導体集積回路内の前記マイクロプロセッサによって、故障診断処理を前記通信回路を通して前記複数のマイクロプロセッサレス半導体集積回路毎に実行する
ことを特徴とする半導体集積回路の故障診断方式。
A diagnosis target logic circuit having a test pattern injection circuit on the input side, a test result extraction circuit on the output side, and a logic operation circuit interposed between the injection circuit and the extraction circuit; and an output from the diagnosis target logic circuit An output holding circuit for holding, a fault diagnosis control circuit for controlling fault diagnosis, a microprocessor for performing arithmetic processing in addition to fault diagnosis, a memory for storing a program and data for operating the microprocessor, A semiconductor integrated circuit comprising:
A diagnosis target logic circuit having a test pattern injection circuit on the input side, a test result extraction circuit on the output side, and a logic operation circuit interposed between the injection circuit and the extraction circuit; A plurality of microprocessor-less semiconductor integrated circuits comprising: an output holding circuit that holds the output of: a fault diagnosis control circuit that controls fault diagnosis; and a memory that stores programs and data;
The one semiconductor integrated circuit and the plurality of microprocessor-less semiconductor integrated circuits are connected by a communication circuit,
A failure diagnosis method for a semiconductor integrated circuit, wherein a failure diagnosis process is executed for each of the plurality of microprocessor-less semiconductor integrated circuits through the communication circuit by the microprocessor in the one semiconductor integrated circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101232195B1 (en) 2011-02-25 2013-02-12 연세대학교 산학협력단 A test method for a semiconductor memory device and a test apparatus thereof
WO2023171172A1 (en) * 2022-03-11 2023-09-14 ローム株式会社 Semiconductor integrated circuit device, in-vehicle device, and vehicle

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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