JP2010101644A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】間欠動作する半導体装置のテスト工程時間を短縮する。
【解決手段】センサＬＳＩ５０には、センサ部１、制御部２、記憶部３、動作モード制御部４、及び動作タイミング生成部５が設けられる。動作モード制御部４は、センサＬＳＩ５０のテスト工程のときに用いられ、間欠動作テストモードと動作テストモードいずれかを指定するモード制御信号Ｓｍｓを動作タイミング生成部５に出力する。動作タイミング生成部５は、センサＬＳＩ５０のテスト工程のときに用いられ、動作モード制御部４から出力されるモード制御信号Ｓｍｓが入力され、モード制御信号Ｓｍｓに基づいてセンサ部１の動作或いは待機させる動作制御信号Ｓｄｓをセンサ部１及び制御部２に出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、間欠動作を行う半導体装置に関する。

近年、半導体素子の微細化、集積度化、高速動作化が進展し、高集積化されたシステムＬＳＩやＳｏＣ（System on a Chip）などでは、待機時のリーク電流による消費電力が増大している。また、低消費電力化が要求される移動体機器などでは、待ち受け時での消費電力を削減する必要がある。待機時の消費電力を低減する手段として、待機時に動作不要な部分への電源供給を遮断する間欠動作手法が種々の分野に多用される（特許文献１参照）。

特許文献１などに記載される間欠動作を行う半導体装置のテスト工程では、待機期間中に動作テストが実行できないために、テスト装置の待機時間が発生してテスト工程時間が長くなるという問題点がある。また、テスト対象としての半導体装置の間欠動作のタイミングを考慮したテスト工程が必要となり、テスト設備や制御ソフトウェアへの制限が発生するという問題点がある。
特許２００３−１８８７９８号公報

本発明は、テスト工程時間を短縮することができる半導体装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の半導体装置は、動作状態と待機状態が周期的に設定される間欠動作部を有する回路部と、前記間欠動作部の間欠動作テストモードと前記間欠動作部の連続動作に対応する動作テストモードのいずれかを指定するモード制御信号を生成する動作モード制御部と、前記モード制御信号が入力され、前記モード制御信号に基づいて前記間欠動作部を動作或いは待機させる動作制御信号を生成し、前記動作制御信号を前記回路部に出力する動作タイミング生成部とを具備することを特徴とする。

更に、本発明の他態様の半導体装置は、動作状態と待機状態が周期的に設定される間欠動作部を有する回路部と、前記間欠動作部の間欠動作テストモードと前記間欠動作部の所定期間動作に対応する動作テストモードのいずれかを指定するモード制御信号を生成する動作モード制御部と、前記モード制御信号が入力され、前記モード制御信号に基づいて前記間欠動作部を動作或いは待機させる動作制御信号を生成し、前記動作制御信号を前記回路部に出力する動作タイミング生成部とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、テスト工程時間を短縮することができる半導体装置を提供することができる。

以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の実施例１に係る半導体装置について、図面を参照して説明する。図１はセンサＬＳＩを示すブロック図、図２はセンサＬＳＩの動作を示す図である。本実施例では、間欠動作するセンサＬＳＩのテスト工程時間を短縮するために動作モード制御部と動作タイミング生成部を設けている。

図１に示すように、センサＬＳＩ５０には、センサ部１、制御部２、記憶部３、動作モード制御部４、及び動作タイミング生成部５が設けられる。センサＬＳＩ５０は、例えば磁界をセンスして磁界の強度に応じた信号を出力し、磁界をセンスしないときの待機時に動作不要な部分への電源供給を遮断する間欠動作機能を有する。間欠動作では、センサ部１の動作状態と待機状態が周期的に設定される。センサＬＳＩ５０では磁界をセンスしているが、温度、光、変位（位置）、圧力、電界、重力（加速度）などをセンスしたり、或いは複数センスしたりしてもよい。

動作モード制御部４は、センサＬＳＩ５０のテスト工程のときに用いられ、間欠動作テストモードと動作テストモードいずれかを指定するモード制御信号Ｓｍｓを生成し、生成されたモード制御信号Ｓｍｓを動作タイミング生成部５に出力する。

動作タイミング生成部５は、動作モード制御部４とセンサ部１の間に設けられ、センサＬＳＩ５０のテスト工程のときに用いられ、動作モード制御部４から出力されるモード制御信号Ｓｍｓが入力され、モード制御信号Ｓｍｓに基づいてセンサ部１及び制御部２を動作或いは待機させる動作制御信号Ｓｄｓを生成し、生成された動作制御信号Ｓｄｓをセンサ部１及び制御部２に出力する。

ここでは、動作制御信号Ｓｄｓをセンサ部１及び制御部２に出力しているが、動作制御信号Ｓｄｓを記憶部３にも出力して、センサＬＳＩ５０のテスト工程のときに記憶部３を動作或いは待機させてもよい。

センサ部１には、センサ１１、増幅回路１２、及び比較器１３が設けられる。センサ部１は間欠動作を行い、電源供給が遮断されたとき、又は動作制御信号によって動作を停止して待機状態に入る。

センサ１１は、磁界をセンスしたとき、磁界に反応して磁界の強さに比例した出力電圧を発生し、発生した出力電圧を増幅回路１２に出力する。センサ１１には、例えばホール素子或いはＭＲ素子などが用いられる。

増幅回路１２は、センサ１１と比較器１３の間に設けられ、センサ１１から出力される出力電圧が入力され、この出力電圧を増幅動作する。

比較器１３は、増幅回路１２と制御部２の間に設けられ、増幅器１２の出力電圧と所定の基準電圧を比較して比較結果を制御部２に出力する。ここでは、所定の基準電圧との比較（“Ｈｉｇｈ”レベルか“Ｌｏｗ”レベルかの判定）を行っているが、複数の基準電圧を用意して磁界の強度を複数ランク分けさせてもよい。

制御部２は、センサ部１の動作を制御する制御信号Ｓｃｎｔをセンサ部１に出力する。制御部２は、比較器１３から出力されるセンサ部１でセンスされた磁界の強さ情報が入力され、その情報を出力信号Ｓｏｕｔとして外部へ出力する。制御部２には、入力信号Ｓｉｎが外部から入力される。

記憶部３は、制御部２を介して、センサ部１でセンスされた磁界の強さ情報が入力され、その情報を格納する。格納された情報は、制御部２を介して外部へ出力される。記憶部３は、制御部２を介して入力される入力信号Ｓｉｎを格納する。この場合の入力信号Ｓｉｎには、センサ部１の動作を制御する情報などが含まれる。

図２に示すように、センサＬＳＩ５０に電源が供給されたとき、センサＬＳＩ５０は立ち上げモードとなり、センサＬＳＩ５０は動作を開始する。

次に、一定の時間経過後、制御部２の制御信号Ｓｃｎｔに基づいて、センサ部１が間欠動作モードに入る。具体的には、動作時にセンサ部１が磁界をセンスし、センスされた情報が制御部２に送信される。待機時にはセンサ部１が動作を停止する。間欠動作モードの動作時間Ｔａは、センサ部１の回路立ち上げ時間Ｔｋｔとセンサ部１でセンスされた情報の通信時間Ｔｓｕの和である。センスされた情報が送信されたあと、センサ部は待機モードに設定される。設定される時間は待機時間Ｔｍである。間欠動作モードの動作時間Ｔａと間欠動作モードの待機時間Ｔｍの和がサイクルタイムＴｓとなる。待機時間ＴｍとサイクルタイムＴｓは、制御部２から出力される制御信号Ｓｃｎｔにより設定される。

ここで、間欠動作モードでの動作時電力Ｐａと間欠動作モードでの待機時電力Ｐｓの関係は、
Pa＞＞Ps・・・・・・・・・・・・・・・式（１）
に設定される。

なお、間欠動作モードの動作時間Ｔａと間欠動作モードの待機時間Ｔｍの関係を、
Tm＞＞Ta・・・・・・・・・・・・・・・式（２）
に設定することにより、間欠動作するセンサＬＳＩ５０をより低消費電力化することができる。

次に、センサＬＳＩのテストについて図３を参照して説明する。図３はセンサＬＳＩのテスト工程を示す図である。

図３に示すように、センサＬＳＩ５０のテスト工程では、テスト開始のときにセンサ部１、制御部２、記憶部３、動作モード制御部４、及び動作タイミング生成部５に電源が供給される。動作モード制御部４から出力されるモード制御信号Ｓｍｓにより、動作タイミング生成部５からセンサ部１を連続動作させる動作制御信号Ｓｄｓがセンサ部１に出力される。このとき、制御部２に入力される動作制御信号Ｓｄｓにより、センサ部１を間欠動作させる信号は制御部２から出力されない。テスト開始からモード切り替え前までの連続動作テストモードでは、センサ部１、制御部２、及び記憶部３のテストが連続的に実行され、図示しないテスト装置で良否判定が行われる。

次に、連続動作テストモードでのテスト終了後、動作モード制御部４から出力されるモード制御信号Ｓｍｓにより、制御部２から制御信号Ｓｃｎｔがセンサ部１に出力される。制御部２から出力される制御信号Ｓｃｎｔに基づいて、センサ部１の間欠動作が開始され、間欠動作テストモードが実行され、図示しないテスト装置で良否判定が行われる。

上述したように、本実施例の半導体装置では、センサ部１、制御部２、記憶部３、動作モード制御部４、及び動作タイミング生成部５が設けられる。動作モード制御部４は、センサＬＳＩ５０のテスト工程のときに用いられ、間欠動作テストモードと動作テストモードいずれかを指定するモード制御信号Ｓｍｓを動作タイミング生成部５に出力する。動作タイミング生成部５は、センサＬＳＩ５０のテスト工程のときに用いられ、動作モード制御部４から出力されるモード制御信号Ｓｍｓが入力され、モード制御信号Ｓｍｓに基づいてセンサ部１の動作或いは待機させる動作制御信号Ｓｄｓをセンサ部１に出力する。センサＬＳＩ５０のテスト工程では、テスト開始のときにモード制御信号Ｓｍｓに基づいた動作制御信号Ｓｄｓにより、センサＬＳＩ５０が連続動作テストモードに設定され、テスト装置でセンサＬＳＩ５０の良否が判定される。連続動作テストモード終了後、モード制御信号Ｓｍｓにより、制御部２から出力される制御信号Ｓｃｎｔに基づいてセンサ部１の間欠動作が開始され、間欠動作テストモードでのセンサＬＳＩ５０の良否がテスト装置で判定される。

このため、間欠動作するセンサＬＳＩ５０のテスト工程では、テスト装置の待機時間が発生しないのでテスト工程時間を短縮化することができる。また、テスト対象としてのセンサＬＳＩ５０の間欠動作のタイミングを考慮したテスト工程が必要なくなり、テスト設備や制御ソフトウェアへの制限が発生しない。また、センサＬＳＩ５０が自律動作するので特殊なテスタを必要としない。更に、テストモードを制御するテスト端子が不要となる。

なお、本実施例では、間欠動作をするセンサＬＳＩに適用したが、間欠動作するＰＬＬシンセＬＳＩ、フィルタ回路が間欠動作するアナログベースバンドＬＳＩ、間欠受信動作する無線受信ＬＳＩ、間欠受信動作する移動体ベースバンドＬＳＩ、ＣＰＵが間欠動作するマイコンやプロセッサ、間欠動作する位置検出ＬＳＩ、間欠動作するモータ制御ＬＳＩ、間欠動作するコンバータ制御ＬＳＩなどに適用してもよい。

次に、本発明の実施例２に係る半導体装置について、図面を参照して説明する。図４は受信モジュールを示すブロック図である。本実施例では、間欠受信待ち受け動作する受信モジュールのテスト工程時間を短縮するために動作モード制御部と動作タイミング生成部を設けている。

図４に示すように、受信モジュール６０には、受信部６、動作モード制御部４ａ、及び動作タイミング生成部５ａが設けられる。受信モジュール６０は、例えば移動体通信の受信モジュールとして用いられる。受信モジュール６０は、図示しないアンテナを介して入力される高周波信号が入力されない待機時に、動作不要な部分への電源供給が遮断され、又は動作制御信号によって動作を停止する間欠受信待ち受け動作機能を有する。受信部６、動作モード制御部４ａ、及び動作タイミング生成部５ａは、同一モジュール基板に形成される。ここで、間欠受信待ち受け動作では、例えばＲＦ部２１に設けられる図示しないＰＬＬ回路が間欠動作を行い、ベースバンド部２２に設けられる図示しないプロセッサが間欠動作を行う。間欠動作では、ＰＬＬ回路及びプロセッサの動作状態と待機状態が周期的に設定される。

動作モード制御部４ａは、受信モジュール６０のテスト工程のときに用いられ、間欠動作テストモードと動作テストモードいずれかを指定するモード制御信号Ｓｍｓを生成し、生成されたモード制御信号Ｓｍｓを動作タイミング生成部５ａに出力する。

動作タイミング生成部５ａは、動作モード制御部４ａと受信部６の間に設けられ、受信モジュール６０のテスト工程のときに用いられ、動作モード制御部４ａから出力されるモード制御信号Ｓｍｓが入力され、モード制御信号Ｓｍｓに基づいて受信部６を動作或いは待機させる動作制御信号Ｓｄｓを生成し、生成された動作制御信号Ｓｄｓを受信部６に出力する。

受信部６には、ＲＦ部２１とベースバンド部２２が設けられる。ＲＦ部２１は、例えば複数の半導体チップから構成され、図示しないアンテナを介して入力される微弱な高周波信号を入力し、この信号を増幅動作し、周波数変換した信号をベースバンド部２２に出力する。ＲＦ部２１は、ベースバンド部２２から出力される信号を周波数変換し、高出力化した高周波信号を図示しないアンテナを介して出力する。ＲＦ部２１は、受信モジュール６０のテスト時に動作タイミング生成部５ａから出力される動作制御信号Ｓｄｓにより制御される。

ベースバンド部２２は、ＲＦ部２１から出力される信号が入力され、この信号を信号処理して出力信号Ｓｏｕｔとして外部へ出力する。ベースバンド部２２は、外部から入力される入力信号Ｓｉｎが入力され、この信号を信号処理してＲＦ部２１に出力する。ベースバンド部２２は、受信モジュール６０のテスト時に動作タイミング生成部５ａから出力される動作制御信号Ｓｄｓにより制御される。

次に、受信モジュールのテストについて図５を参照して説明する。図５は受信モジュールのテスト工程を示す図である。

図５に示すように、受信モジュール６０のテスト工程では、テスト開始のときに受信部６、動作モード制御部４ａ、及び動作タイミング生成部５ａに電源が供給される。動作テストモードでは、動作モード制御部４ａから出力されるモード制御信号Ｓｍｓに基づいて動作タイミング生成部５ａから出力される動作制御信号Ｓｄｓにより、受信モジュール６０の動作時間Ｔａｃ、待機時間Ｔｍｃ、サイクルタイムＴｓｃが、
Tac＞Tmc・・・・・・・・・・・・式（３）
Tsc＝Tac＋Tmc・・・・・・・・・式（４）
に設定される。受信モジュール６０の動作時間Ｔａｃの間に受信モジュール６０の通常動作テストが実行され、図示しないテスト装置で良否判定が行われる。この通常動作テストは、少なくとも１サイクル実行される。

次に、動作テストモードでのテスト終了後、動作モード制御部４ａから出力されるモード制御信号Ｓｍｓに基づいて動作タイミング生成部５ａから出力される動作制御信号Ｓｄｓにより、受信モジュール６０は間欠受信待ち受け動作テストモードになり、動作時間Ｔａｂ、待機時間Ｔｍｂ、サイクルタイムＴｓｂが、
Tab＜Tmb・・・・・・・・・・・式（５）
Tsb＝Tab＋Tmb ・・・・・・・・式（６）
に設定される。待機時間Ｔｍｂは受信モジュール６０の間欠受信待ち受け動作での待機時間よりも短く、任意に設定され、サイクルタイムＴｓｂが受信モジュール６０のサイクルタイムよりも短く設定される。

受信モジュール６０の動作時間Ｔａｂの間に受信モジュール６０の間欠受信待ち受け動作テストが実行され、図示しないテスト装置で受信モジュール６０の良否判定が行われる。この間欠受信待ち受け動作テストは、少なくとも１サイクル実行される。

間欠受信待ち受け動作する受信モジュール６０において、動作テストモードを実行後に間欠受信待ち受け動作テストモードを実行している。この結果、動作モード制御部と動作タイミング生成部を設けず、間欠受信待ち受け動作を続ける受信モジュールのテスト工程と比較し、受信モジュール６０のテスト時間を短縮化することができる。なお、図５では、モード切り替え時と間欠受信待ち受け動作テスト開始の間に所定時間を設定しているが、所定時間を設けずにモード切り替え直後に間欠受信待ち受け動作テストを開始させてもよい。

上述したように、本実施例の半導体装置では、受信部６、動作モード制御部４ａ、及び動作タイミング生成部５ａが設けられる。動作モード制御部４ａは、受信モジュール６０のテスト工程のときに用いられ、間欠受信待ち受け動作テストモードと動作テストモードいずれかを指定するモード制御信号Ｓｍｓを動作タイミング生成部５ａに出力する。動作タイミング生成部５ａは、受信モジュール６０のテスト工程のときに用いられ、動作モード制御部４ａから出力されるモード制御信号Ｓｍｓが入力され、モード制御信号Ｓｍｓに基づいて受信部６の動作或いは待機させる動作制御信号Ｓｄｓを受信部６に出力する。受信モジュール６０のテスト工程では、テスト開始のときにモード制御信号Ｓｍｓに基づいた動作制御信号Ｓｄｓにより、動作時間Ｔａｃで動作時間Ｔａｃよりも短い待機時間ＴｍｃのサイクルタイムＴｓｃで受信モジュール６０が動作テストモードに設定され、テスト装置で受信モジュール６０の良否が判定される。動作テストモード終了後、モード制御信号Ｓｍｓに基づいた動作制御信号Ｓｄｓによりモード切り替えが行われ、受信モジュール６０が間欠受信待ち受け動作テストモードに設定され、テスト装置で受信モジュール６０の良否が判定される。

このため、間欠受信待ち受け動作する受信モジュール６０のテスト工程では、テスト装置の待機時間が発生しないのでテスト工程時間を短縮化することができる。また、テスト対象としての受信モジュール６０の間欠受信待ち受け動作のタイミングを考慮したテスト工程が必要なくなり、テスト設備や制御ソフトウェアへの制限が発生しない。また、受信モジュール６０が自律動作するので特殊なテスタを必要としない。更に、テストモードを制御するテスト端子が不要となる。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々、変更してもよい。

実施例２では、間欠受信待ち受け動作する受信モジュール６０に適用しているが、間欠動作するセンサモジュール、フィルタ回路が間欠動作するアナログベースバンドモジュール、間欠動作する位置検出モジュール、間欠動作するモータ制御モジュール、間欠動作するコンバータ制御モジュールなどに適用してもよい。

本発明の実施例１に係るセンサＬＳＩを示すブロック図。 本発明の実施例１に係るセンサＬＳＩの動作を示す図。 本発明の実施例１に係るセンサＬＳＩのテスト工程を示す図。 本発明の実施例２に係る受信モジュールを示すブロック図。 本発明の実施例２に係る受信モジュールのテスト工程を示す図。

符号の説明

１ センサ部
２ 制御部
３ 記憶部
４、４ａ 動作モード制御部
５、５ａ 動作タイミング生成部
６ 受信部
１１ センサ
１２ 増幅回路
１３ 比較器
２１ ＲＦ部
２２ ベースバンド部
５０ センサＬＳＩ
６０ 受信モジュール
Ｐａ 動作時電力
Ｐｓ 待機時電力
Ｓｃｎｔ 制御信号
Ｓｄｓ 動作制御信号
Ｓｉｎ 入力信号
Ｓｍｓ モード制御信号
Ｓｏｕｔ 出力信号
Ｔａ、Ｔａａ〜Ｔａｃ 動作時間
Ｔｋｔ 回路立ち上げ時間
Ｔｍ、Ｔｍａ〜Ｔｍｃ 待機時間
Ｔｓ、Ｔｓａ〜Ｔｓｃ サイクルタイム
Ｔｔｕ 通信時間

Claims (5)

1. 動作状態と待機状態が周期的に設定される間欠動作部を有する回路部と、
   前記間欠動作部の間欠動作テストモードと前記間欠動作部の連続動作に対応する動作テストモードのいずれかを指定するモード制御信号を生成する動作モード制御部と、
   前記モード制御信号が入力され、前記モード制御信号に基づいて前記間欠動作部を動作或いは待機させる動作制御信号を生成し、前記動作制御信号を前記回路部に出力する動作タイミング生成部と、
   を具備することを特徴とする半導体装置。
2. 動作状態と待機状態が周期的に設定される間欠動作部を有する回路部と、
   前記間欠動作部の間欠動作テストモードと前記間欠動作部の所定期間動作に対応する動作テストモードのいずれかを指定するモード制御信号を生成する動作モード制御部と、
   前記モード制御信号が入力され、前記モード制御信号に基づいて前記間欠動作部を動作或いは待機させる動作制御信号を生成し、前記動作制御信号を前記回路部に出力する動作タイミング生成部と、
   を具備することを特徴とする半導体装置。
3. 前記動作テストモードは、前記間欠動作部の動作期間が前記間欠動作部の待機期間よりも長く設定されることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記動作モード制御部は、前記回路部に電源が供給されたとき、前記動作テストモードを指定し、所定時間経過後に前記間欠動作テストモードを指定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
5. 前記回路部、前記動作モード制御部、及び動作タイミング生成部は、同一半導体チップ或いは同一半導体モジュールに搭載されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。

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