JP2012073169A - On-chip jitter data acquisition circuit, and jitter measurement device and method - Google Patents

On-chip jitter data acquisition circuit, and jitter measurement device and method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an on-chip jitter data acquisition circuit that can perform jitter measurement without requiring a high-frequency probe.SOLUTION: An on-chip jitter data acquisition circuit 1 comprises: a variable delay part 10 that delays a clock signal with any one of plural delay amounts that can be selected by a delay amount selection signal; a phase comparison signal generation part 20 for generating a phase comparison signal by comparing the phase of the clock signal and the phase of the clock signal that has been delayed by the variable delay part; and a phase comparison signal acquisition part 30 for acquiring the phase comparison signal during a predetermined period.

Description

本発明は、オンチップジッタデータ取得回路、ジッタ測定装置、及びその方法に関する。具体的には、PLL回路で生成されるクロック信号など、半導体装置内部で生成されるクロック信号のテストを容易にするオンチップジッタデータ取得回路、ジッタ測定装置、及びその方法に関する。   The present invention relates to an on-chip jitter data acquisition circuit, a jitter measurement device, and a method thereof. Specifically, the present invention relates to an on-chip jitter data acquisition circuit, a jitter measurement device, and a method thereof that facilitate testing of a clock signal generated inside a semiconductor device such as a clock signal generated by a PLL circuit.

近年、半導体装置に搭載されるLSI(Large Scale Integration、大規模集積回路)の製造コストに占めるテスト工程におけるコスト、すなわちテストコストの増大が懸念されている。このため、テストコストを抑制するために、テスト容易化技術に関する研究開発が活発に行われている。デジタル回路のテスト容易化技術については、スキャンパス法、及びシグネチャアナリシス法などの様々な汎用テスト容易化手法が提案されている。しかしながら、アナログ回路のテスト容易化技術については、未だ開発途上の段階である。特にPLL(Phase Locked Loop)については、マイクロプロセッサ等のデジタルリッチなLSIにおいても必須となるため、テスト容易化への需要が大きい。このため、半導体装置に搭載されるPLLが生成するクロック信号のジッタを高精度、かつ容易に測定する回路、及び方法の研究開発が多く行われている。また、他のアナログ回路においても、半導体プロセスの微細化の進展、及び回路方式の改良などにより、例えばデジタル‐アナログコンバータ(ADC、analog to digital converter)において、ジッタが、ADCの性能の良否を決定する最も重要な指標の1つになりつつある。このように、半導体装置に搭載されるLSI回路の製造工程におけるテスト工程において、将来的にジッタ測定が最も重要なテスト項目の1つとなる可能性がある。   In recent years, there is a concern about an increase in test cost, that is, test cost, in the manufacturing cost of LSI (Large Scale Integration) mounted on a semiconductor device. For this reason, in order to reduce the test cost, research and development relating to test facilitating technology has been actively conducted. Various general-purpose test facilitating techniques such as a scan path method and a signature analysis method have been proposed for digital circuit test facilitating techniques. However, analog circuit testability technology is still in the development stage. In particular, a PLL (Phase Locked Loop) is indispensable even in a digital rich LSI such as a microprocessor, and thus there is a great demand for easy testability. For this reason, many researches and developments have been made on circuits and methods for easily measuring the jitter of a clock signal generated by a PLL mounted on a semiconductor device with high accuracy. In other analog circuits as well, due to progress in miniaturization of semiconductor processes and improvements in circuit systems, for example, in digital-to-analog converters (ADC), jitter determines the quality of ADC performance. It is becoming one of the most important indicators. In this way, jitter measurement may become one of the most important test items in the future in the test process in the manufacturing process of an LSI circuit mounted on a semiconductor device.

従来技術におけるジッタ測定回路は、基準クロック信号を採用している(非特許文献1、及び2を参照のこと)。基準クロック信号は、PLL回路など半導体装置の内部回路で生成されるクロック信号のジッタを測定するときに、基準となる信号であり、ジッタを有しないクロック信号を使用することが望ましいと考えられている。ところが、ジッタを有しないクロック信号を半導体装置200の内部で生成することは、一般的に困難である。このため、図18に示すように、基準クロック信号は、半導体装置200の外部からジッタ測定回路に与えられている。基準クロック信号を半導体装置200の外部から与える場合、周波数が高い信号(High-frequency input)を入力することができる高周波プローブ210により入力する必要がある。しかしながら、高周波プローブは、一般に高価であるため、基準クロック信号をLSIに入力するために、高周波プローブを使用すると、テストコストの増大を招く。また、入力用パッドからクロックをジッタ測定回路に伝搬させる過程でジッタが蓄積するおそれがある。このため、非特許文献3に示すように、基準クロック信号を使用しないジッタデータ測定回路を半導体装置300に搭載することが提案されている。しかしながら、非特許文献3で提案されるジッタデータ測定回路は、基準クロック信号を使用しないもの、図19に示すように周波数が高い出力信号(High-speed output)を測定する必要があるために、高周波プローブ310が必要になる。   A jitter measurement circuit in the prior art employs a reference clock signal (see Non-Patent Documents 1 and 2). The reference clock signal is a reference signal when measuring jitter of a clock signal generated in an internal circuit of a semiconductor device such as a PLL circuit, and it is considered desirable to use a clock signal having no jitter. Yes. However, it is generally difficult to generate a clock signal having no jitter inside the semiconductor device 200. Therefore, as shown in FIG. 18, the reference clock signal is given to the jitter measurement circuit from the outside of the semiconductor device 200. When the reference clock signal is supplied from the outside of the semiconductor device 200, the reference clock signal needs to be input by the high-frequency probe 210 that can input a high-frequency signal. However, since a high-frequency probe is generally expensive, using a high-frequency probe to input a reference clock signal to an LSI causes an increase in test cost. Further, jitter may accumulate in the process of propagating the clock from the input pad to the jitter measurement circuit. For this reason, as shown in Non-Patent Document 3, it is proposed to mount a jitter data measurement circuit that does not use a reference clock signal in the semiconductor device 300. However, the jitter data measurement circuit proposed in Non-Patent Document 3 does not use a reference clock signal, and it is necessary to measure an output signal (High-speed output) having a high frequency as shown in FIG. A high frequency probe 310 is required.

K. Jenkins, et al., “On-Chip Circuit for Measuring Period Jitter and Skew of Clock Distribution Network,” IEEE 2007 Custom Integrated Circuits Conference (CICC)., pp. 157-160, Sept. 2007.K. Jenkins, et al., “On-Chip Circuit for Measuring Period Jitter and Skew of Clock Distribution Network,” IEEE 2007 Custom Integrated Circuits Conference (CICC)., Pp. 157-160, Sept. 2007. K. Jenkins, et al., “A Scalable, Digital BIST Circuit for Measurement and Compensation of Static Phase Offset,” in Proc. IEEE VLSI Test Symp. (VTS), pp. 185-188, Jun. 2009.K. Jenkins, et al., “A Scalable, Digital BIST Circuit for Measurement and Compensation of Static Phase Offset,” in Proc. IEEE VLSI Test Symp. (VTS), pp. 185-188, Jun. 2009. M. Ishida, et al., “A Programmable On-Chip Picosecond Jitter-Measurement Circuit without a Reference-Clock Input,” in Proc. IEEE Int. Solid-State Circuits Conf. (ISSCC) pp. 512-513, Feb. 2005.M. Ishida, et al., “A Programmable On-Chip Picosecond Jitter-Measurement Circuit without a Reference-Clock Input,” in Proc. IEEE Int. Solid-State Circuits Conf. (ISSCC) pp. 512-513, Feb. 2005.

このように、従来のジッタ測定回路では、ジッタを測定するために高周波プローブを要するため、製造工程におけるテストコストが増加するという不具合があった。   As described above, the conventional jitter measurement circuit requires a high-frequency probe to measure jitter, and thus has a problem that the test cost in the manufacturing process increases.

そこで、本発明は、上述した不具合を解決することが可能なオンチップジッタデータ取得回路を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an on-chip jitter data acquisition circuit that can solve the above-described problems.

また、本発明は、高周波プローブを要さずにジッタ測定が可能なオンチップジッタデータ取得回路を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide an on-chip jitter data acquisition circuit capable of measuring jitter without requiring a high frequency probe.

上記目的を実現するため、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路は、クロック信号のジッタに関するデータを取得するオンチップジッタデータ取得回路であって、クロック信号を、遅延量選択信号で選択可能な複数の遅延量のいずれか1つの遅延量で遅延する可変遅延部と、クロック信号の位相と、可変遅延部で遅延されたクロック信号の位相とを比較して、位相比較信号を生成する位相比較信号生成部と、位相比較信号を所定の期間に亘り取得する位相比較信号取得部と、を有することを特徴とする。   To achieve the above object, an on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention is an on-chip jitter data acquisition circuit that acquires data relating to jitter of a clock signal, and the clock signal can be selected by a delay amount selection signal. Phase comparison that generates a phase comparison signal by comparing the phase of the variable delay unit that is delayed by one of a plurality of delay amounts, the phase of the clock signal, and the phase of the clock signal delayed by the variable delay unit It has a signal generation part and a phase comparison signal acquisition part which acquires a phase comparison signal over a predetermined period.

さらに、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路において、位相比較信号は、比較結果を示すパルス信号であり、位相比較信号取得部は、パルス信号の数をカウントするカウンタ回路であることが好ましい。このような構成を採用することで、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路は、比較的小さな回路規模で実現することができる。   Furthermore, in the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention, the phase comparison signal is preferably a pulse signal indicating a comparison result, and the phase comparison signal acquisition unit is preferably a counter circuit that counts the number of pulse signals. By adopting such a configuration, the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention can be realized with a relatively small circuit scale.

さらに、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路において、可変遅延部は、クロック信号を所与のオフセット遅延量で遅延させるオフセット遅延回路をさらに有することが好ましい。このような構成を採用することで、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路は、クロック信号と、遅延させたクロック信号との相関を低くして、双方の信号を互いに独立な信号にできる。   Furthermore, in the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention, the variable delay unit preferably further includes an offset delay circuit that delays the clock signal by a given offset delay amount. By adopting such a configuration, the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention can reduce the correlation between the clock signal and the delayed clock signal and make both signals independent of each other.

さらに、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路は、ジッタデータを取得する通常モードでは、クロック信号を可変遅延部に入力し、可変遅延回路の遅延量を較正する較正モードでは、可変遅延部で遅延されたクロック信号の反転信号を可変遅延部に入力するモード選択マルチプレクサと、通常モードでは、位相比較信号を位相比較信号取得部に入力し、較正モードでは、可変遅延部、及びモード選択マルチプレクサで構成されるリング発振部の発振信号を位相比較信号取得部に入力する出力選択マルチプレクサと、をさらに有することが好ましい。このような構成を採用することで、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路は、可変遅延部における遅延量を正確に知ることができ、より精度が高いジッタ測定を実現できる。   Further, the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention is configured such that in the normal mode for acquiring jitter data, the clock signal is input to the variable delay unit, and in the calibration mode for calibrating the delay amount of the variable delay circuit, the variable delay unit is used. In the normal mode, the phase selection signal is input to the phase comparison signal acquisition unit, and in the calibration mode, the variable delay unit and the mode selection multiplexer input the inverted signal of the delayed clock signal to the variable delay unit. It is preferable to further include an output selection multiplexer that inputs the oscillation signal of the configured ring oscillation unit to the phase comparison signal acquisition unit. By adopting such a configuration, the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention can accurately know the delay amount in the variable delay unit, and can realize jitter measurement with higher accuracy.

さらに、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路は、位相比較信号取得部を2つ以上有することが好ましい。このような構成を採用することで、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路は、ジッタ測定に加えてスキュー測定も可能になる。   Furthermore, the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention preferably has two or more phase comparison signal acquisition units. By adopting such a configuration, the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention can perform skew measurement in addition to jitter measurement.

さらに、本発明に係るジッタ測定方法は、オンチップで生成されるクロック信号のジッタを測定する方法であって、クロック信号を、所定の遅延量で遅延させて、遅延クロック信号を生成するステップと、クロック信号と、遅延クロック信号とを比較して、比較結果に基づいて、位相比較信号を生成するステップと、位相比較信号を所定の期間に亘り取得するステップと、取得された位相比較信号を処理して、ヒストグラムを作成するステップと、有することを特徴とする。   Further, the jitter measuring method according to the present invention is a method for measuring jitter of a clock signal generated on-chip, and includes a step of generating a delayed clock signal by delaying the clock signal by a predetermined delay amount; The step of comparing the clock signal with the delayed clock signal and generating a phase comparison signal based on the comparison result, the step of acquiring the phase comparison signal over a predetermined period, and the acquired phase comparison signal And processing to create a histogram.

本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路では、上記構成を採用することにより、高周波プローブを要せずにジッタ測定をすることが可能になった。   In the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention, it is possible to perform jitter measurement without using a high frequency probe by adopting the above configuration.

本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the on-chip jitter data acquisition circuit based on this invention. 図1に示すオンチップジッタデータ取得回路の可変遅延部の回路の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a circuit of a variable delay unit of the on-chip jitter data acquisition circuit illustrated in FIG. 1. 本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路のタイミングチャートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the timing chart of the on-chip jitter data acquisition circuit based on this invention. 本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路から生成できるヒストグラムの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the histogram which can be produced | generated from the on-chip jitter data acquisition circuit based on this invention. 本発明に係るジッタ測定方法のフローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flow of the jitter measuring method which concerns on this invention. 従来のジッタ測定と、本発明に係るジッタ測定との比較を示す図である。It is a figure which shows the comparison with the conventional jitter measurement and the jitter measurement which concerns on this invention. 本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路のシミュレーション結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the simulation result of the on-chip jitter data acquisition circuit based on this invention. 本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路のシミュレーション結果の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the simulation result of the on-chip jitter data acquisition circuit based on this invention. 本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路のシミュレーション結果の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the simulation result of the on-chip jitter data acquisition circuit based on this invention. 本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the on-chip jitter data acquisition circuit based on this invention. 従来のジッタデータと、本発明に係るジッタデータとの比較を示す図である。It is a figure which shows the comparison of the conventional jitter data and the jitter data based on this invention. 本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the on-chip jitter data acquisition circuit based on this invention. 本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the on-chip jitter data acquisition circuit based on this invention. 本発明に採用されるTDCの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of TDC employ | adopted as this invention. 本発明に係るジッタ測定方法のフローの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the flow of the jitter measuring method which concerns on this invention. 本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the on-chip jitter data acquisition circuit based on this invention. 本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the on-chip jitter data acquisition circuit based on this invention. ジッタ測定回路の先行技術の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the prior art of a jitter measurement circuit. ジッタ測定回路の先行技術の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the prior art of a jitter measurement circuit.

以下、添付図面を参照して、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路、ジッタ測定装置、及びその方法について詳細に説明する。それぞれの図面において、同一、又は類似する機能を有する構成素子には、同一、又は類似する符号が付される。したがって、先に説明した構成要素と同一、又は類似する機能を有する構成素子に関しては、改めて説明をしないことがある。   Hereinafter, an on-chip jitter data acquisition circuit, a jitter measurement device, and a method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In each drawing, components having the same or similar functions are denoted by the same or similar reference numerals. Therefore, a component having the same or similar function as the component described above may not be described again.

図1〜9を参照して、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路の一例、及びその方法の一例について説明する。図1において、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路の一例を示す。図1に示すように、半導体装置100上に形成されるオンチップジッタデータ取得回路1は、CLKin端子、及びSELdly端子の2つの入力端子と、出力端子CNToutと、可変遅延部10と、位相比較信号生成部20と、本実施形態ではカウンタ回路である位相比較信号取得部30とを有する。さらに、位相比較信号生成部20は、ラッチ回路21と、2入力AND素子23とを有する。オンチップジッタデータ取得回路1では、CLKin端子に入力されるクロック信号と、このクロック信号を所定の遅延量で遅延した信号とを位相比較信号生成部20が比較して、比較結果を示すパルス信号を生成する。位相比較信号取得部30は、位相比較信号生成部20が生成したパルス信号を取得して、パルス信号の数をカウントする。このような構成を有することにより、オンチップジッタデータ取得回路1は、CLKin端子に入力されるクロック信号のジッタを、高周波プローブを使用せずに、任意の周波数で測定することが可能になる。   An example of an on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention and an example of the method will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an example of an on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention. As shown in FIG. 1, the on-chip jitter data acquisition circuit 1 formed on the semiconductor device 100 includes two input terminals, a CLKin terminal and a SELdly terminal, an output terminal CNTout, a variable delay unit 10, and a phase comparison. It has the signal generation part 20 and the phase comparison signal acquisition part 30 which is a counter circuit in this embodiment. Further, the phase comparison signal generation unit 20 includes a latch circuit 21 and a two-input AND element 23. In the on-chip jitter data acquisition circuit 1, the phase comparison signal generator 20 compares the clock signal input to the CLKin terminal with a signal obtained by delaying the clock signal by a predetermined delay amount, and a pulse signal indicating the comparison result Is generated. The phase comparison signal acquisition unit 30 acquires the pulse signal generated by the phase comparison signal generation unit 20 and counts the number of pulse signals. With such a configuration, the on-chip jitter data acquisition circuit 1 can measure the jitter of the clock signal input to the CLKin terminal at an arbitrary frequency without using a high-frequency probe.

CLKin端子には、半導体装置100の内部に形成されるPLL回路などの回路で生成されるクロック信号などが入力される。このクロック信号は、理想的には一定のパルス幅を有し、かつ一定の周期ごとに入力される複数のパルス信号となる。しかしながら、半導体装置100内部に形成される回路で生成されるクロック信号は、製造条件、温度条件、半導体装置100内部に形成される他の回路の動作状態などの様々な動作条件により、ジッタ(Jitter)を有するおそれがある。このため、CLKin端子には、ジッタに起因して、それぞれのパルス信号に時間的なズレ、ゆらぎが生じることにより、実際には、周期、及びパルス幅が様々に相違する複数のパルス信号が入力されることになる。   A clock signal generated by a circuit such as a PLL circuit formed inside the semiconductor device 100 is input to the CLKin terminal. This clock signal ideally has a constant pulse width and becomes a plurality of pulse signals input at a constant cycle. However, a clock signal generated by a circuit formed in the semiconductor device 100 is jitter (Jitter) depending on various operating conditions such as manufacturing conditions, temperature conditions, and operating states of other circuits formed in the semiconductor device 100. ). For this reason, a plurality of pulse signals with different periods and pulse widths are actually input to the CLKin terminal due to the occurrence of time shifts and fluctuations in each pulse signal due to jitter. Will be.

SELdly端子には、可変遅延部10の遅延量を決定する信号が、半導体装置100の内部、又は外部から入力される。CLKin端子に入力されるクロック信号は、可変遅延部10に入力されて、SELdly端子に入力される信号に基づいて決定される遅延量で遅延されて、出力される。ラッチ回路21のD入力には、CLKin端子に入力されるクロック信号が入力される。一方、CK端子には、CLKin端子に入力されるクロック信号が、可変遅延部10において所定の遅延量で遅延されて入力される。このため、ラッチ回路21のCK端子には、D端子に入力されるクロック信号よりも、所定の遅延量だけ遅延した信号が入力される。可変遅延部10で与えられる遅延量は、任意の値に規定できる。例えば、クロック信号の周期Tの0.5倍から1.5倍までの遅延量を与えてもよい。   A signal for determining the delay amount of the variable delay unit 10 is input to the SELdly terminal from the inside or the outside of the semiconductor device 100. The clock signal input to the CLKin terminal is input to the variable delay unit 10, delayed by a delay amount determined based on the signal input to the SELdly terminal, and output. A clock signal input to the CLKin terminal is input to the D input of the latch circuit 21. On the other hand, the clock signal input to the CLKin terminal is input to the CK terminal after being delayed by a predetermined delay amount in the variable delay unit 10. Therefore, a signal delayed by a predetermined delay amount from the clock signal input to the D terminal is input to the CK terminal of the latch circuit 21. The delay amount given by the variable delay unit 10 can be defined to an arbitrary value. For example, a delay amount from 0.5 times to 1.5 times the period T of the clock signal may be given.

ラッチ回路21は、CK端子に入力される信号の立ち上がりエッジにおいて、D端子に入力される信号を保持してQ端子に出力する機能を有する。例えば、CK端子に入力される信号の立ち上がりエッジにおけるD端子の入力信号がLowレベルであれば、ラッチ回路21のQ端子にはLowレベルが出力される。また、CK端子に入力される信号の立ち上がりエッジにおけるD端子の入力信号がHighレベルであれば、ラッチ回路21のQ端子にはHighレベルが出力される。ラッチ回路21は、一般にDフリップフロップ回路とも称される。   The latch circuit 21 has a function of holding the signal input to the D terminal and outputting it to the Q terminal at the rising edge of the signal input to the CK terminal. For example, if the input signal of the D terminal at the rising edge of the signal input to the CK terminal is at the low level, the low level is output to the Q terminal of the latch circuit 21. Further, if the input signal of the D terminal at the rising edge of the signal input to the CK terminal is at a high level, the high level is output to the Q terminal of the latch circuit 21. The latch circuit 21 is generally also called a D flip-flop circuit.

2入力AND素子23は、一方の入力端子に入力されるラッチ回路21のQ端子からの出力信号と、他方の入力端子に入力されるクロック信号との論理積を出力する。このため、ラッチ回路21のQ端子からの出力信号がLowレベルである場合には、2入力AND素子23の出力端子から出力される信号は、常にLowレベルとなる。一方、ラッチ回路21のQ端子からの出力信号がHighレベルである場合には、2入力AND素子23の出力端子から出力される信号は、クロック信号の入力状態に従って変化する。すなわち、クロック信号がHighレベルである場合は、2入力AND素子23の出力端子から出力される信号は、Highレベルであり、クロック信号がLowレベルである場合は、2入力AND素子23の出力端子から出力される信号は、Lowレベルになる。この結果、ラッチ回路21のQ端子からの出力信号がHighレベルである場合には、ラッチ回路21のQ端子から出力される信号の立ち上がりと、クロック信号の立ち下がりとにより規定されるパルス幅を有するパルス信号が、2入力AND素子23の出力端子から出力されることになる。なお、この回路では、2入力AND素子23の一方の入力にCLKin端子からの信号が入力されるが、この信号の代わりに可変遅延部10から出力される信号を入力することができる。   The 2-input AND element 23 outputs a logical product of the output signal from the Q terminal of the latch circuit 21 input to one input terminal and the clock signal input to the other input terminal. For this reason, when the output signal from the Q terminal of the latch circuit 21 is at the low level, the signal output from the output terminal of the two-input AND element 23 is always at the low level. On the other hand, when the output signal from the Q terminal of the latch circuit 21 is at a high level, the signal output from the output terminal of the 2-input AND element 23 changes according to the input state of the clock signal. That is, when the clock signal is at high level, the signal output from the output terminal of the 2-input AND element 23 is at high level, and when the clock signal is at low level, the output terminal of the 2-input AND element 23 is output. The signal output from becomes a low level. As a result, when the output signal from the Q terminal of the latch circuit 21 is at a high level, the pulse width defined by the rising edge of the signal output from the Q terminal of the latch circuit 21 and the falling edge of the clock signal is set. The pulse signal is output from the output terminal of the 2-input AND element 23. In this circuit, a signal from the CLKin terminal is input to one input of the 2-input AND element 23, but a signal output from the variable delay unit 10 can be input instead of this signal.

2入力AND素子23の出力端子から出力されたパルス信号は、カウンタ回路30の入力端子に入力される。カウンタ回路30は、入力端子に入力されたパルス信号をカウントして、nビットのデジタル信号として、CNTout端子を介して、半導体装置10の外部に出力する。ここでnは、1以上の整数である。   The pulse signal output from the output terminal of the 2-input AND element 23 is input to the input terminal of the counter circuit 30. The counter circuit 30 counts the pulse signal input to the input terminal and outputs it as an n-bit digital signal to the outside of the semiconductor device 10 via the CNTout terminal. Here, n is an integer of 1 or more.

図2において、可変遅延部10の回路構成の一例を示す。図2に示すように、可変遅延部10は、粗調整遅延部11と、微調整遅延部14とを有することができる。粗調整遅延部11は、複数の遅延素子12a〜12nと、それぞれの遅延素子の出力端を選択的に出力するマルチプレクサ13とを有する。微調整遅延部14は、複数の遅延素子15a〜15cと、それぞれの遅延素子の出力端に一方の端子が接続されるキャパシタ16a、及び16bと、キャパシタ16a、及び16bの他方の端子に接続させるスイッチング素子17a、及び17bとを有する。キャパシタ16a、及び16bは、2つの電極板を金属配線層で形成して、双方の金属配線層間に形成される絶縁層を誘電体とすることで構成できる。スイッチング素子17a、及び17bは、nMOSトランジスタで形成できるが、pMOSトランジスタ、又はパラクタなどの他のスイッチング素子で形成してもよい。遅延素子12、及び15の個数は、それぞれの遅延素子の遅延量、及び測定対象のクロック信号の周期などに基づいて、適当な個数にできる。例えばクロック信号の周期Tの0倍から1倍までの遅延量を与えることができる。また、クロック信号の周期Tの0.5倍から1.5倍までの遅延量を与えてもよい。   FIG. 2 shows an example of the circuit configuration of the variable delay unit 10. As shown in FIG. 2, the variable delay unit 10 can include a coarse adjustment delay unit 11 and a fine adjustment delay unit 14. The coarse adjustment delay unit 11 includes a plurality of delay elements 12a to 12n and a multiplexer 13 that selectively outputs output terminals of the respective delay elements. The fine adjustment delay unit 14 is connected to a plurality of delay elements 15a to 15c, capacitors 16a and 16b having one terminal connected to an output terminal of each delay element, and the other terminals of the capacitors 16a and 16b. Switching elements 17a and 17b are included. The capacitors 16a and 16b can be configured by forming two electrode plates with a metal wiring layer and using an insulating layer formed between both metal wiring layers as a dielectric. The switching elements 17a and 17b can be formed of nMOS transistors, but may be formed of other switching elements such as pMOS transistors or varactors. The number of delay elements 12 and 15 can be set to an appropriate number based on the delay amount of each delay element and the period of the clock signal to be measured. For example, a delay amount from 0 to 1 times the period T of the clock signal can be given. Further, a delay amount from 0.5 to 1.5 times the period T of the clock signal may be given.

以下、図3〜5を参照して、オンチップジッタデータ取得回路1を使用して、クロック信号のジッタを測定する方法の一例を説明する。図3において、オンチップジッタデータ取得回路1のタイミングチャートの一例を示す。「CLK」で示されるパルス信号列は、PLL回路などで生成されて、オンチップジッタデータ取得回路1のCLKin端子に入力される測定対象のクロック信号であり、パルス信号CK1からCK8までの8個のパルス信号が示される。CLK信号の立ち上がりエッジ、及び立ち下がりエッジは実際には、負荷容量などのため、時間軸に対する傾き(slope)を有するが、ここでは説明を簡単にするため、エッジは時間軸に対して垂直で示される。破線で示される立ち上がりエッジ、及び立ち下がりエッジは、ジッタがない場合のエッジを表す。一方、実線で示される立ち上がりエッジ、及び立ち下がりエッジは、ジッタにより遷移したエッジを示す。図3においては、CK1、CK4,及びCK6が、ジッタによりパルス信号が早く立ち上がる方向に遷移し、CK2、CK3、CK5、及びCK8が、ジッタによりパルス信号が遅く立ち上がる方向に遷移する。「CLK with 0.95T delay」で示されるパルス信号列は、「CLK」で示されるパルス信号列を、可変遅延部10において、クロック信号の周期Tの0.95倍の遅延量で遅延させた信号列である。同様に、「CLK with 1.00T delay」、及び「CLK with 1.05T delay」で示されるパルス信号列はそれぞれ、可変遅延部10において、クロック信号の周期Tの1.00倍、及び1.05倍の遅延量で遅延させた信号列である。   Hereinafter, an example of a method for measuring jitter of a clock signal using the on-chip jitter data acquisition circuit 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows an example of a timing chart of the on-chip jitter data acquisition circuit 1. The pulse signal sequence indicated by “CLK” is a clock signal to be measured that is generated by a PLL circuit or the like and is input to the CLKin terminal of the on-chip jitter data acquisition circuit 1, and includes eight pulse signals CK1 to CK8. The pulse signal is shown. The rising edge and falling edge of the CLK signal actually have a slope with respect to the time axis due to the load capacity and the like, but here, for simplicity of explanation, the edge is perpendicular to the time axis. Indicated. A rising edge and a falling edge indicated by broken lines represent edges when there is no jitter. On the other hand, rising edges and falling edges indicated by solid lines indicate edges that have transitioned due to jitter. In FIG. 3, CK1, CK4, and CK6 transition in a direction in which the pulse signal rises early due to jitter, and CK2, CK3, CK5, and CK8 transition in a direction in which the pulse signal rises late due to jitter. The pulse signal sequence indicated by “CLK with 0.95T delay” is a signal obtained by delaying the pulse signal sequence indicated by “CLK” by a delay amount 0.95 times the period T of the clock signal in the variable delay unit 10. Is a column. Similarly, pulse signal sequences indicated by “CLK with 1.00T delay” and “CLK with 1.05T delay” are respectively 1.00 times and 1.05 times the period T of the clock signal in the variable delay unit 10. It is a signal sequence delayed by the delay amount.

「Output from 2-AND with 0.95T delay」で示される信号列は、「CLK」で示される信号列をラッチ回路21のD端子に入力し、「CLK with 0.95T delay」で示される信号列をラッチ回路21のCK端子に入力した場合に、2入力AND素子23の出力端子に出力される信号列を示す。ここでジッタがないと仮定した場合、「Output from 2-AND with 0.95T delay」で示される信号列は、1つのパルス信号も生じない。ジッタがない場合には、ラッチ回路21のCK端子に入力される「Output from 2-AND with 0.95T delay」の全ての立ち上がりエッジが、ラッチ回路21のD端子に入力される「CLK」パルス信号のLowレベルで生じるためである。しかしながら、図3に示す例では、パルス信号C3、及びC4の遷移量の加算値、並びにパルス信号C5、及びC6の遷移量の加算値がそれぞれ、双方のパルスの遅延差である0.05Tよりも大きいため、「Output from 2-AND with 0.95T delay」に2つのパルス信号が生じる。   For the signal sequence indicated by “Output from 2-AND with 0.95T delay”, the signal sequence indicated by “CLK” is input to the D terminal of the latch circuit 21, and the signal sequence indicated by “CLK with 0.95T delay” is input. A signal string output to the output terminal of the 2-input AND element 23 when input to the CK terminal of the latch circuit 21 is shown. Assuming that there is no jitter, the signal sequence indicated by “Output from 2-AND with 0.95T delay” does not generate one pulse signal. When there is no jitter, all the rising edges of “Output from 2-AND with 0.95T delay” input to the CK terminal of the latch circuit 21 are “CLK” pulse signals input to the D terminal of the latch circuit 21. This is because it occurs at a low level. However, in the example shown in FIG. 3, the added value of the transition amounts of the pulse signals C3 and C4 and the added value of the transition amounts of the pulse signals C5 and C6 are each from 0.05T which is the delay difference between both pulses. Therefore, two pulse signals are generated in “Output from 2-AND with 0.95T delay”.

「Output from 2-AND with 1.00T delay」で示される信号列は、「CLK」で示される信号列をラッチ回路21のD端子に入力し、「CLK with 1.00T delay」で示される信号列をラッチ回路21のCK端子に入力した場合に、2入力AND素子23の出力端子に出力される信号列を示す。ここでは、パルス信号C2の遷移量が、パルス信号C3の遷移量よりも若干大きい影響で、「Output from 2-AND with 0.95T delay」にさらに1つのパルス信号が加わり、3つのパルス信号が生じる。   For the signal sequence indicated by “Output from 2-AND with 1.00T delay”, the signal sequence indicated by “CLK” is input to the D terminal of the latch circuit 21, and the signal sequence indicated by “CLK with 1.00T delay” is input. A signal string output to the output terminal of the 2-input AND element 23 when input to the CK terminal of the latch circuit 21 is shown. Here, one pulse signal is added to “Output from 2-AND with 0.95T delay” due to the effect that the transition amount of the pulse signal C2 is slightly larger than the transition amount of the pulse signal C3, and three pulse signals are generated. .

「Output from 2-AND with 1.05T delay」で示される信号列は、「CLK」で示される信号列をラッチ回路21のD端子に入力し、「CLK with 1.05T delay」で示される信号列をラッチ回路21のCK端子に入力した場合に、2入力AND素子23の出力端子に出力される信号列を示す。ここでジッタがないと仮定した場合、「Output from 2-AND with 1.05T delay」で示される信号列は、「CLK」で示される全てのパルス信号に対応した8つのパルス信号が生成される。ジッタがない場合は、ラッチ回路21のCK端子に入力される「Output from 2-AND with 1.05T delay」の全ての立ち上がりエッジが、ラッチ回路21のD端子に入力される「CLK」パルス信号のHighレベルで生じるためである。しかしながら、この例では、パルス信号C1、及びC2遷移量の加算量が、双方のパルスの遅延差0.05Tよりも大きいため、「Output from 2-AND with 1.05T delay」にパルス信号が生じていないクロック信号が1つ存在する。   For the signal sequence indicated by “Output from 2-AND with 1.05T delay”, the signal sequence indicated by “CLK” is input to the D terminal of the latch circuit 21, and the signal sequence indicated by “CLK with 1.05T delay” is input. A signal string output to the output terminal of the 2-input AND element 23 when input to the CK terminal of the latch circuit 21 is shown. Assuming that there is no jitter, eight pulse signals corresponding to all pulse signals indicated by “CLK” are generated from the signal sequence indicated by “Output from 2-AND with 1.05T delay”. When there is no jitter, all the rising edges of “Output from 2-AND with 1.05T delay” input to the CK terminal of the latch circuit 21 correspond to the “CLK” pulse signal input to the D terminal of the latch circuit 21. This is because it occurs at a high level. However, in this example, since the addition amount of the transition amounts of the pulse signals C1 and C2 is larger than the delay difference 0.05T of both pulses, a pulse signal is generated in “Output from 2-AND with 1.05T delay”. There is one missing clock signal.

このように、オンチップジッタデータ取得回路1は、PLL回路などのクロック信号、及びそのクロック信号を適当な遅延量で遅延させた遅延クロック信号の立ち上がりエッジを、ラッチ回路21、及び2入力AND素子23で構成される位相比較信号生成部20で比較して、クロック信号の立ち上がりエッジの方が、位相が進んでいる場合にパルス信号をカウンタ回路30に出力する。ここで、クロック信号を遅延させる遅延量は、可変遅延部10によって、適当な遅延間隔で複数設定される。オンチップジッタデータ取得回路1は、設定された遅延量ごとに、生成されるパルス信号の数を所定の期間に亘りカウンタ回路30でカウントする。例えば、オンチップジッタデータ取得回路1は、クロック信号の周期Tを100分割した遅延量ごとに、パルス信号の数をカウントする。半導体装置100が、半導体試験装置500で試験されるときは、それぞれの遅延量ごとに所定の期間に亘りカウントされたパルス信号数は、CNTout端子に位置合わせされたプローブを介して読み出されて、半導体試験装置500が備える記憶装置510にそれぞれ記憶される。記憶装置510に記憶されたパルス信号数に基づいて、半導体試験装置500が備える中央演算装置(CPU、Central Processing Unit)520は、クロック信号が有するジッタ量を統計的に表すヒストグラムを生成する。   As described above, the on-chip jitter data acquisition circuit 1 uses the latch circuit 21 and the two-input AND element for the clock signal of the PLL circuit and the rising edge of the delayed clock signal obtained by delaying the clock signal by an appropriate delay amount. When the phase of the rising edge of the clock signal is advanced, the pulse signal is output to the counter circuit 30. Here, a plurality of delay amounts for delaying the clock signal are set by the variable delay unit 10 at appropriate delay intervals. The on-chip jitter data acquisition circuit 1 counts the number of generated pulse signals by the counter circuit 30 over a predetermined period for each set delay amount. For example, the on-chip jitter data acquisition circuit 1 counts the number of pulse signals for each delay amount obtained by dividing the period T of the clock signal by 100. When the semiconductor device 100 is tested by the semiconductor test device 500, the number of pulse signals counted over a predetermined period for each delay amount is read out via a probe aligned with the CNTout terminal. Are stored in the storage devices 510 included in the semiconductor test apparatus 500. Based on the number of pulse signals stored in the storage device 510, a central processing unit (CPU, Central Processing Unit) 520 included in the semiconductor test device 500 generates a histogram that statistically represents the jitter amount of the clock signal.

図4において、このように作成された2つのヒストグラムを、例示する。これらのヒストグラムは双方ともに、縦軸に、カウンタ回路30がカウントしたパルス信号数を示し、横軸に、可変遅延部10により遅延された遅延量を示す。図4(a)に示すヒストグラムは、ジッタが比較的小さい例であり、図4(b)に示すヒストグラムは、ジッタが比較的大きい例である。図4(a)、及び(b)のヒストグラムを比較すると、図4(a)に示すヒストグラムは、図4(b)に示すヒストグラムよりも、遅延量の増加に対して、パルス信号数の増加が急峻であることが分かる。ジッタが小さい場合、図3に示すようなジッタに起因するパルス信号の発生、又は不発生が生じる確率が低くなるため、遅延量の増加にするパルス信号数の増加が急峻になる。一方、ジッタが大きい場合、ジッタに起因するパルス信号の発生、又は不発生が生じる確率が高くなり、遅延量の増加にするパルス信号数の増加が緩やかになる。本発明では、図4に示すヒストグラムを利用して、出荷時の良品/不良品判定を行うことができる。例えば、ヒストグラムの立ち上がりが、所定の傾きよりも緩やかな場合には、不良品と判定でき、ヒストグラムの立ち上がりが、所定の傾きよりも急峻な場合には、良品と判定できる。   FIG. 4 illustrates two histograms created in this way. In both of these histograms, the vertical axis indicates the number of pulse signals counted by the counter circuit 30, and the horizontal axis indicates the delay amount delayed by the variable delay unit 10. The histogram shown in FIG. 4A is an example with relatively small jitter, and the histogram shown in FIG. 4B is an example with relatively large jitter. Comparing the histograms shown in FIGS. 4A and 4B, the histogram shown in FIG. 4A has an increase in the number of pulse signals with respect to the increase in the delay amount, compared to the histogram shown in FIG. 4B. It can be seen that is steep. When the jitter is small, the probability of occurrence or non-occurrence of a pulse signal due to jitter as shown in FIG. 3 is low, so that the increase in the number of pulse signals for increasing the delay amount becomes steep. On the other hand, when the jitter is large, the probability of occurrence or non-occurrence of the pulse signal due to the jitter increases, and the increase in the number of pulse signals that increases the delay amount becomes moderate. In the present invention, the non-defective / defective product can be determined at the time of shipment by using the histogram shown in FIG. For example, when the rising edge of the histogram is gentler than a predetermined inclination, it can be determined as a defective product, and when the rising edge of the histogram is steeper than the predetermined inclination, it can be determined as a non-defective product.

図5において、オンチップジッタデータ取得回路1を使用して、クロック信号のジッタを測定する方法のフローチャートを示す。ステップ101において、CPU520は、PLL回路などのクロック信号をオンチップジッタデータ取得回路1のCLKin端子に入力する。ステップ102において、CPU520は、クロック信号を遅延させる遅延量を決定する。ステップ103において、位相比較信号生成部20は、クロック信号、及びクロック信号を遅延させた信号の位相を比較して、その比較結果に基づいてパルス信号を出力する。ステップ104において、カウンタ回路30は、出力されたパルス信号数を所定の期間に亘りカウントして、CPU520は、カウント数を記憶装置510に記憶する。ステップ105において、CPU520は、所定の全ての遅延量で、ステップ101〜104の処理を実行か否かを判定する。処理が終了していない場合は、再度ステップ101〜104の処理を実行する。処理が終了している場合は、ステップ106において、CPU520は、記憶されたカウント数を適当に配列して、ヒストグラムを生成する。   FIG. 5 shows a flowchart of a method for measuring the jitter of a clock signal using the on-chip jitter data acquisition circuit 1. In step 101, the CPU 520 inputs a clock signal such as a PLL circuit to the CLKin terminal of the on-chip jitter data acquisition circuit 1. In step 102, the CPU 520 determines a delay amount for delaying the clock signal. In step 103, the phase comparison signal generation unit 20 compares the phases of the clock signal and the signal obtained by delaying the clock signal, and outputs a pulse signal based on the comparison result. In step 104, the counter circuit 30 counts the number of output pulse signals over a predetermined period, and the CPU 520 stores the count number in the storage device 510. In step 105, the CPU 520 determines whether or not to execute the processing in steps 101 to 104 with all predetermined delay amounts. If the processing has not ended, the processing of steps 101 to 104 is executed again. If the processing has been completed, in step 106, the CPU 520 appropriately arranges the stored count numbers to generate a histogram.

このように、オンチップジッタデータ取得回路1は、半導体装置100の内部に形成されるPLL回路などのクロック信号のジッタを、半導体装置100の外部から基準クロックを入力することなしに測定することができる。併せてオンチップジッタデータ取得回路1は、位相比較信号生成部20が生成したパルス信号の数を所定の期間に亘りカウンタ回路30がカウントした結果を、CPU520が統計的に処理するという方法を採用する。この方法では、統計的な手法を採用することによって、オンチップジッタデータ取得回路1は、数〔ps〕から数十〔ps〕程度の大きさであるジッタを直接測定することなく、ジッタを統計的に測定することが可能である。このため、オンチップジッタデータ取得回路1は、ジッタを直接測定する必要がなく、PLL回路などの高速なクロック信号の周期で出力される信号を検出することを要しない。したがって、オンチップジッタデータ取得回路1を採用して、ジッタを測定する場合には、半導体装置100に高速の入力信号を入力する必要がなく、また半導体装置100から高速の出力信号を検出する必要もない。このため、ジッタ測定において、高周波プローブを使用する必要はなく、テストコストの増加を抑制できる。   As described above, the on-chip jitter data acquisition circuit 1 can measure the jitter of a clock signal of a PLL circuit or the like formed inside the semiconductor device 100 without inputting a reference clock from the outside of the semiconductor device 100. it can. In addition, the on-chip jitter data acquisition circuit 1 employs a method in which the CPU 520 statistically processes the result of the counter circuit 30 counting the number of pulse signals generated by the phase comparison signal generation unit 20 over a predetermined period. To do. In this method, by adopting a statistical method, the on-chip jitter data acquisition circuit 1 statistically measures jitter without directly measuring jitter having a size of several [ps] to several tens [ps]. Can be measured automatically. For this reason, the on-chip jitter data acquisition circuit 1 does not need to directly measure jitter and does not need to detect a signal output at a high-speed clock signal period such as a PLL circuit. Therefore, when the on-chip jitter data acquisition circuit 1 is employed to measure jitter, it is not necessary to input a high-speed input signal to the semiconductor device 100, and it is necessary to detect a high-speed output signal from the semiconductor device 100. Nor. For this reason, it is not necessary to use a high-frequency probe in jitter measurement, and an increase in test cost can be suppressed.

さらに図1に示すように、オンチップジッタデータ取得回路1は、可変遅延部10、位相比較信号生成部20、及びカウンタ回路30によって構成される。図2に示すように、可変遅延部は、遅延素子12a〜n、マルチプレクサ13などにより構成され、位相比較信号取得部は、ラッチ回路21と、2入力AND素子23とにより構成される。また、カウンタ回路30は、当業者には明らかなように、複数のラッチ回路、及び排他的論理和素子などにより構成できる。このため、オンチップジッタデータ取得回路1は、比較的な小さな回路規模で実現可能であるという利点を有する。   Further, as shown in FIG. 1, the on-chip jitter data acquisition circuit 1 includes a variable delay unit 10, a phase comparison signal generation unit 20, and a counter circuit 30. As shown in FIG. 2, the variable delay unit includes delay elements 12 a to 12 n and a multiplexer 13, and the phase comparison signal acquisition unit includes a latch circuit 21 and a two-input AND element 23. Further, as will be apparent to those skilled in the art, the counter circuit 30 can be composed of a plurality of latch circuits, exclusive OR elements, and the like. For this reason, the on-chip jitter data acquisition circuit 1 has an advantage that it can be realized with a comparatively small circuit scale.

さらにまた、オンチップジッタデータ取得回路1を使用して、クロック信号のジッタを測定する方法では、基準クロック信号と比較することによりクロック信号のジッタを測定する従来の方法よりも必要とされる可変遅延素子の時間分解能が緩和されるという有利な効果を有する。この効果について、図6、及び7を参照して、以下に詳細に説明する。図6において、基準クロック信号を使用する従来の方法と、オンチップジッタデータ取得回路1を使用する方法と差異を示す。図6の左側に従来の方法を示し、図6の右側にオンチップジッタデータ取得回路1を使用する方法を示す。図6(a)において、双方の方法におけるトリガエッジを概念的に示す。左側に記載される従来の方法において、実線で示される1つのクロック信号について、遅延量を変化させた複数の基準クロック信号が破線矢印で示される。このように、従来の方法では、測定対象のクロック信号のエッジは、ある程度の(分散)を有しているが、基準クロック信号のトリガエッジは、(分散)を有さず時間軸に対して垂直となる。このため、基準クロックの遅延量を変化させてヒストグラムを生成するときに累積分布関数(CDF、cumulative distribution function)の分散は、測定対象のクロック信号のみに依存する。この場合の標準偏差をσとし、図6(b)に示すように分布とする仮定する。また、この場合の確率密度関数(PDF、probability density function)は、図6(c)に示す分布となると仮定する。   Furthermore, the method of measuring the jitter of the clock signal using the on-chip jitter data acquisition circuit 1 is more variable than the conventional method of measuring the jitter of the clock signal by comparing with the reference clock signal. This has the advantageous effect that the time resolution of the delay element is relaxed. This effect will be described in detail below with reference to FIGS. FIG. 6 shows a difference between a conventional method using a reference clock signal and a method using the on-chip jitter data acquisition circuit 1. A conventional method is shown on the left side of FIG. 6, and a method of using the on-chip jitter data acquisition circuit 1 is shown on the right side of FIG. FIG. 6A conceptually shows the trigger edge in both methods. In the conventional method described on the left side, a plurality of reference clock signals whose delay amounts are changed are indicated by broken line arrows for one clock signal indicated by a solid line. As described above, in the conventional method, the edge of the clock signal to be measured has a certain degree of (dispersion), but the trigger edge of the reference clock signal does not have (dispersion) and is relative to the time axis. It becomes vertical. For this reason, when a histogram is generated by changing the delay amount of the reference clock, the distribution of the cumulative distribution function (CDF) depends only on the clock signal to be measured. It is assumed that the standard deviation in this case is σ and the distribution is as shown in FIG. In this case, it is assumed that the probability density function (PDF) has the distribution shown in FIG.

次に、オンチップジッタデータ取得回路1を使用する方法について検討する。図6(a)の右側に示されるように、オンチップジッタデータ取得回路1を使用する方法では、破線で示される遅延クロック信号も、測定対象のクロック信号と同様に、エッジが、ある程度の(分散)を有している。また上述のように、測定対象のクロック信号と比較される遅延クロック信号は、測定対象のクロック信号よりも1周期進んだパルス信号である。ここで、クロック信号を形成する1つのパルス信号においてジッタが発生する確率と、そのパルス信号においてジッタが発生する確率とが完全に独立であると仮定する。この仮定が成り立つ場合には、累積分布関数の分散は、測定対象のクロック信号、及びそのクロック信号と独立である遅延クロック信号に依存するため、標準偏差は、従来の方法の
倍になる。すなわち、オンチップジッタデータ取得回路1を使用する方法では、標準偏差は、
になる。この結果、図6(b)の左側に示すように、オンチップジッタデータ取得回路1を使用する方法のCDFは、破線で示す従来の方法のCDFよりも分散が大きくなる。図6(c)において、双方の方法のPDFを示す。ここでも破線は、従来の方法のPDFを示し、実線は、オンチップジッタデータ取得回路1を使用する方法のPDFを示す。
Next, a method of using the on-chip jitter data acquisition circuit 1 will be considered. As shown on the right side of FIG. 6 (a), in the method using the on-chip jitter data acquisition circuit 1, the delay clock signal indicated by the broken line also has a certain amount of edge (like the clock signal to be measured). Dispersion). As described above, the delayed clock signal to be compared with the clock signal to be measured is a pulse signal advanced by one cycle from the clock signal to be measured. Here, it is assumed that the probability that jitter occurs in one pulse signal forming the clock signal and the probability that jitter occurs in the pulse signal are completely independent. If this assumption holds, the variance of the cumulative distribution function depends on the clock signal to be measured and the delayed clock signal that is independent of the clock signal, so the standard deviation is
Double. That is, in the method using the on-chip jitter data acquisition circuit 1, the standard deviation is
become. As a result, as shown on the left side of FIG. 6B, the CDF of the method using the on-chip jitter data acquisition circuit 1 has a larger dispersion than the CDF of the conventional method shown by the broken line. In FIG. 6 (c), PDFs of both methods are shown. Again, the broken line shows the PDF of the conventional method, and the solid line shows the PDF of the method using the on-chip jitter data acquisition circuit 1.

このように本発明に係る方法では、基準クロック信号を使用せずに、エッジが(分散)を有するクロック信号を遅延させた信号を使用することによって、累積分布関数の標準偏差を大きくすることができ、時間分解能への要求を緩和させることが可能である。図7において、従来の方法で行った場合と、オンチップジッタデータ取得回路1を使用した場合におけるジッタ測定のSPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)シミュレーション結果を示す。双方のシミュレーションにおいて、測定対象のクロック信号、及び基準クロック信号の周期は500〔ps〕の周期である。また、ジッタは、基準クロック信号に法性ホワイトガウスノイズ(AWGN、additive white Gaussian noise)を付加することにより生成される。図7(a)は、従来の方法によるシミュレーション結果を示す。ここでは、ラッチ回路21のD端子にジッタを有するクロック信号を入力し、可変遅延部10にジッタを有しないクロック信号を入力する。図7(b)は、オンチップジッタデータ取得回路1を使用した方法によるシミュレーション結果を示す。ここでは、ラッチ回路21のD端子、及び可変遅延部10の双方にジッタを有するクロック信号を入力する。このシミュレーションの結果が示すように、図7(b)に示されるオンチップジッタデータ取得回路1を使用した方法のシミュレーション結果は、図7(a)に示される従来の方法によるシミュレーション結果よりも分散が大きくなっている。これらの結果から、オンチップジッタデータ取得回路1を使用した方法は、ジッタ測定における時間分解能への要求が緩和できることが明らかである。一般に、CMOS技術の微細化技術が進展するにともなって、デバイスばらつきに起因して、時間分解能の向上が困難となる傾向がある。このため、オンチップジッタデータ取得回路1は、ジッタ測定における時間分解能への要求が緩和できるので、微細化が進むCMOS技術との親和性が高く、微細化が進むほど有効性が増してゆく回路であるといえる。   As described above, in the method according to the present invention, the standard deviation of the cumulative distribution function can be increased by using a signal obtained by delaying a clock signal whose edge has (dispersion) without using the reference clock signal. It is possible to relax the demand for time resolution. FIG. 7 shows a SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) simulation result of jitter measurement when the conventional method is used and when the on-chip jitter data acquisition circuit 1 is used. In both simulations, the period of the clock signal to be measured and the reference clock signal is 500 [ps]. The jitter is generated by adding legal white Gaussian noise (AWGN) to the reference clock signal. FIG. 7A shows a simulation result by a conventional method. Here, a clock signal having jitter is input to the D terminal of the latch circuit 21, and a clock signal having no jitter is input to the variable delay unit 10. FIG. 7B shows a simulation result by a method using the on-chip jitter data acquisition circuit 1. Here, a clock signal having jitter is input to both the D terminal of the latch circuit 21 and the variable delay unit 10. As shown in the simulation result, the simulation result of the method using the on-chip jitter data acquisition circuit 1 shown in FIG. 7B is more distributed than the simulation result of the conventional method shown in FIG. Is getting bigger. From these results, it is clear that the method using the on-chip jitter data acquisition circuit 1 can alleviate the demand for time resolution in jitter measurement. Generally, as CMOS technology miniaturization technology advances, it tends to be difficult to improve time resolution due to device variations. For this reason, the on-chip jitter data acquisition circuit 1 can alleviate the demand for time resolution in jitter measurement, and thus has a high affinity with CMOS technology that is increasingly miniaturized, and its effectiveness increases as the miniaturization progresses. You can say that.

図8において、図7と同様に従来の方法で行った場合と、オンチップジッタデータ取得回路1を使用した場合におけるジッタ測定のSPICEシミュレーション結果を示す。ここでは、ジッタの大きさを変化させた場合の分散を概念的に示す。図8から明らかなように、オンチップジッタデータ取得回路1を使用した方法のシミュレーション結果では、ジッタの大きさの変化に伴う分散の増加が、従来の方法のシミュレーション結果より大きい。これから、オンチップジッタデータ取得回路1を使用した方法は、ジッタが大きくなるほどジッタ測定における時間分解能への要求が緩和できることが明らかになる。また、その割合は、従来の方法よりも大きいことが理解されるであろう。   FIG. 8 shows a SPICE simulation result of jitter measurement when the conventional method is used as in FIG. 7 and when the on-chip jitter data acquisition circuit 1 is used. Here, the dispersion when the magnitude of jitter is changed is conceptually shown. As apparent from FIG. 8, in the simulation result of the method using the on-chip jitter data acquisition circuit 1, the increase in dispersion accompanying the change in the magnitude of jitter is larger than the simulation result of the conventional method. From this, it becomes clear that the method using the on-chip jitter data acquisition circuit 1 can alleviate the demand for time resolution in jitter measurement as the jitter increases. It will also be appreciated that the ratio is greater than conventional methods.

図9において、オンチップジッタデータ取得回路1のSPICEシミュレーション結果の一例を示す。ここで、プロセスは、180〔nm〕CMOSプロセスを用い、VDDは、1.8〔V〕であり、AWGNの振幅は、0.8〔V〕であり、クロック信号の周波数は、2〔GHz〕である。またグラフの掃引時間は、100〔ns〕であるので、最大カウント数は、200回になる。   FIG. 9 shows an example of a SPICE simulation result of the on-chip jitter data acquisition circuit 1. Here, the process uses a 180 [nm] CMOS process, VDD is 1.8 [V], the amplitude of AWGN is 0.8 [V], and the frequency of the clock signal is 2 [GHz]. ]. Since the sweep time of the graph is 100 [ns], the maximum count number is 200 times.

図10、及び11を参照して、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路の他の例について説明する。図10において、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路の他の例を示す。図10に示すように、半導体装置100上に形成されるオンチップジッタデータ取得回路2は、CLKin端子、及びSELdly端子の2つの入力端子と、出力端子CNToutと、可変遅延部10と、位相比較信号生成部20と、位相比較信号取得部30とに加えて、オフセット遅延回路17を有する。オフセット遅延回路17は、CLKin端子に入力されるクロック信号の周期の数倍〜10倍程度の遅延量を有することができる。また、好適にはオフセット遅延回路17の遅延量は、CLKin端子に入力されるクロック信号の周期の略整数倍の周期を有することができる。オンチップジッタデータ取得回路2は、クロック信号の周期の数倍〜10倍程度の遅延量を有するオフセット遅延回路17を備えることにより、ラッチ回路21のD端子に入力されるクロック信号と、CK端子に入力される遅延クロック信号との間の相関を低くして、独立な関係にすることが可能になる。   With reference to FIGS. 10 and 11, another example of the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention will be described. FIG. 10 shows another example of the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention. As shown in FIG. 10, the on-chip jitter data acquisition circuit 2 formed on the semiconductor device 100 includes two input terminals, a CLKin terminal and a SELdly terminal, an output terminal CNTout, a variable delay unit 10, and a phase comparison. In addition to the signal generation unit 20 and the phase comparison signal acquisition unit 30, an offset delay circuit 17 is provided. The offset delay circuit 17 can have a delay amount of several times to 10 times the period of the clock signal input to the CLKin terminal. Preferably, the delay amount of the offset delay circuit 17 can have a cycle that is substantially an integral multiple of the cycle of the clock signal input to the CLKin terminal. The on-chip jitter data acquisition circuit 2 includes an offset delay circuit 17 having a delay amount that is several times to 10 times the period of the clock signal, so that the clock signal input to the D terminal of the latch circuit 21 and the CK terminal It is possible to make the correlation with the delayed clock signal input to the low and independent relationship.

図11を参照して、オフセット遅延回路17を備えることにより、クロック信号との間の相関を低くなる概念を説明する。図11(a)において、典型的なクロック信号の自己相関関数を示す。1点鎖線で示す位置は、1周期離れた信号との相関を示し、破線で示す位置は、4周期離れた信号との相関を示す。これから、オフセット遅延回路17を備えて、遅延クロック信号の遅延量を大きくすることによる効果が統計的に明らかになる。すなわち、オフセット遅延回路により遅延クロック信号の遅延量を大きくすることにより、測定対象のクロック信号と、遅延クロック信号との間の相関が小さくなることが理解されるであろう。図11(b)において、従来の方法、オフセット遅延回路17を有さないオンチップジッタデータ取得回路1を使用する方法、及びオフセット遅延回路17を備えるジッタ回路2を使用する方法のシミュレーション結果の一例を示す。ここで、実線は、従来の方法であり、図7(a)に示す回路を使用する。1点鎖線は、オフセット遅延回路17を有さないオンチップジッタデータ取得回路1による方法であり、破線は、オフセット遅延回路17を備えるジッタ回路2を使用する方法である。この例では、オフセット遅延回路17を有さないオンチップジッタデータ取得回路1による方法によるシミュレーションが、自己相関に起因する測定誤差のために分散が大きくなった結果が示される。一般的には、このような現象は起こる可能性は、非常に低いものであるが、隣接するパルス信号を使用してジッタ測定をする場合に、自己相関に起因する測定誤差が生じる可能性があることが示される。しがたって、オフセット遅延回路17を備えるジッタ回路2は、オフセット遅延回路17を有さないオンチップジッタデータ取得回路1よりも測定誤差を小さくすることが可能である。   With reference to FIG. 11, the concept of reducing the correlation with the clock signal by providing the offset delay circuit 17 will be described. FIG. 11A shows an autocorrelation function of a typical clock signal. A position indicated by a one-dot chain line indicates a correlation with a signal separated by one cycle, and a position indicated by a broken line indicates a correlation with a signal separated by four cycles. From this, the effect of providing the offset delay circuit 17 and increasing the delay amount of the delayed clock signal becomes statistically clear. That is, it will be understood that the correlation between the clock signal to be measured and the delayed clock signal is reduced by increasing the delay amount of the delayed clock signal by the offset delay circuit. In FIG. 11B, an example of simulation results of the conventional method, the method using the on-chip jitter data acquisition circuit 1 without the offset delay circuit 17, and the method using the jitter circuit 2 including the offset delay circuit 17 are shown. Indicates. Here, the solid line is a conventional method, and the circuit shown in FIG. A one-dot chain line is a method using the on-chip jitter data acquisition circuit 1 that does not have the offset delay circuit 17, and a broken line is a method using the jitter circuit 2 including the offset delay circuit 17. In this example, the result of the simulation by the method using the on-chip jitter data acquisition circuit 1 that does not have the offset delay circuit 17 is increased due to the measurement error caused by autocorrelation. In general, the possibility of such a phenomenon occurring is very low, but measurement error due to autocorrelation may occur when jitter measurement is performed using adjacent pulse signals. It is shown that there is. Therefore, the jitter circuit 2 including the offset delay circuit 17 can reduce the measurement error as compared with the on-chip jitter data acquisition circuit 1 that does not include the offset delay circuit 17.

図12を参照して、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路のさらに他の例について説明する。図12において、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路の他の例を示す。図12に示すように、半導体装置100上に形成されるオンチップジッタデータ取得回路3は、CLKin端子、及びSELdly端子の2つの入力端子と、出力端子CNToutと、可変遅延部10と、位相比較信号生成部20と、位相比較信号取得部30とに加えて、モード選択マルチプレクサ41と、出力選択マルチプレクサ43と、反転素子45とを有する。反転素子45は、可変遅延部10の出力信号を反転させた信号を、モード選択マルチプレクサ41の一方の信号入力端子に入力する。モード選択マルチプレクサ41は、他方の入力端子にCLKin信号に入力されたクロック信号が入力される。モード選択マルチプレクサ41は、モード選択信号であるSELmode端子に入力される選択信号に基づき、入力される2つの信号のいずれか一方を可変遅延部10に出力する。以下、モード選択マルチプレクサ41が、CLKin信号に入力されたクロック信号を出力するモードを、通常モードと称する。通常モードでは、オンチップジッタデータ取得回路3は、CLKinに入力パルス信号のジッタを測定する。また、可変遅延部10の出力信号の反転信号を出力するモードを、較正モードと称する。較正モードでは、オンチップジッタデータ取得回路3は、可変遅延部10を構成する遅延素子12、及び15のそれぞれの遅延量を測定することが可能である。   With reference to FIG. 12, still another example of the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention will be described. FIG. 12 shows another example of the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention. As shown in FIG. 12, the on-chip jitter data acquisition circuit 3 formed on the semiconductor device 100 includes two input terminals, a CLKin terminal and a SELdly terminal, an output terminal CNTout, a variable delay unit 10, and a phase comparison. In addition to the signal generation unit 20 and the phase comparison signal acquisition unit 30, a mode selection multiplexer 41, an output selection multiplexer 43, and an inverting element 45 are included. The inverting element 45 inputs a signal obtained by inverting the output signal of the variable delay unit 10 to one signal input terminal of the mode selection multiplexer 41. The mode selection multiplexer 41 receives the clock signal input to the CLKin signal at the other input terminal. The mode selection multiplexer 41 outputs one of the two input signals to the variable delay unit 10 based on a selection signal input to the SELmode terminal that is a mode selection signal. Hereinafter, the mode in which the mode selection multiplexer 41 outputs the clock signal input to the CLKin signal is referred to as a normal mode. In the normal mode, the on-chip jitter data acquisition circuit 3 measures the jitter of the input pulse signal at CLKin. A mode for outputting an inverted signal of the output signal of the variable delay unit 10 is referred to as a calibration mode. In the calibration mode, the on-chip jitter data acquisition circuit 3 can measure the delay amounts of the delay elements 12 and 15 constituting the variable delay unit 10.

オンチップジッタデータ取得回路3における、可変遅延部10を構成する遅延素子12、及び15の遅延量の測定原理について、以下に詳細に説明する。較正モードでは、オンチップジッタデータ取得回路3は、可変遅延部10、反転素子45、及びマルチプレクサ43により、リング発振回路を形成する。リング発振回路の出力は、出力選択マルチプレクサ43を介してカウンタ回路30に入力される。較正モードでは、SELdly端子に入力される選択信号を適当に設定したのちに、カウンタ回路30が出力するパルス数を、適当な周期でカウントすることにより、可変遅延部10を構成する遅延素子12、及び15のそれぞれの遅延量を測定することができる。このように、可変遅延部10を構成する遅延素子12、及び15の実際の遅延量を測定することにより、オンチップジッタデータ取得回路3を使用するジッタ測定の測定精度を向上させることが可能である。   The measurement principle of the delay amounts of the delay elements 12 and 15 constituting the variable delay unit 10 in the on-chip jitter data acquisition circuit 3 will be described in detail below. In the calibration mode, the on-chip jitter data acquisition circuit 3 forms a ring oscillation circuit by the variable delay unit 10, the inverting element 45, and the multiplexer 43. The output of the ring oscillation circuit is input to the counter circuit 30 via the output selection multiplexer 43. In the calibration mode, after appropriately setting the selection signal input to the SELdly terminal, the number of pulses output from the counter circuit 30 is counted at an appropriate period, whereby the delay element 12 constituting the variable delay unit 10, And 15 respectively can be measured. As described above, by measuring the actual delay amount of the delay elements 12 and 15 constituting the variable delay unit 10, it is possible to improve the measurement accuracy of the jitter measurement using the on-chip jitter data acquisition circuit 3. is there.

図13を参照して、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路のさらに他の例について説明する。図13において、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路の他の例を示す。図13に示すように、半導体装置100上に形成されるオンチップジッタデータ取得回路4は、CLKin端子、及びSELdly端子の2つの入力端子と、出力端子CNToutと、可変遅延部10と、本実施形態では時間デジタル変換回路(Time-to-Digital Converter:TDC)である位相比較信号生成部25と、本実施形態では記憶回路である位相比較信号取得部32とを有する。オンチップジッタデータ取得回路4は、位相比較信号生成部として、TDC25を採用し、取得信号取得部として、記憶回路32を採用する点において、図12に示すオンチップジッタデータ取得回路3と相違する。また、可変遅延部10、反転素子45、及びマルチプレクサ43により形成されるリング発振回路の発振信号を取得する較正用カウンタ51を有する点においてもオンチップジッタデータ取得回路3と相違する。TDC25は、CLKinに入力されるクロック信号、及び可変遅延部10により所定の遅延量で遅延されたクロック信号の位相を比較して、比較結果をエンコード信号などのデジタル信号で出力する。TDC25から出力されたデジタル信号は、記憶回路32に記憶される。CPU520は、記憶回路32に記憶されたデジタル信号を任意の周期で読み出して、ジッタを統計的に測定するためにヒストグラムを生成する。なお、可変遅延部10については、可変にしなくてもジッタ測定が可能である。   A further example of the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 shows another example of the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention. As shown in FIG. 13, the on-chip jitter data acquisition circuit 4 formed on the semiconductor device 100 includes two input terminals, a CLKin terminal and a SELdly terminal, an output terminal CNTout, a variable delay unit 10, and the present embodiment. In the embodiment, it includes a phase comparison signal generation unit 25 that is a time-to-digital converter (TDC), and a phase comparison signal acquisition unit 32 that is a storage circuit in the present embodiment. The on-chip jitter data acquisition circuit 4 is different from the on-chip jitter data acquisition circuit 3 shown in FIG. 12 in that the TDC 25 is used as the phase comparison signal generation unit and the storage circuit 32 is used as the acquisition signal acquisition unit. . The present embodiment is also different from the on-chip jitter data acquisition circuit 3 in that it includes a calibration counter 51 that acquires an oscillation signal of a ring oscillation circuit formed by the variable delay unit 10, the inverting element 45, and the multiplexer 43. The TDC 25 compares the phase of the clock signal input to CLKin and the phase of the clock signal delayed by a predetermined delay amount by the variable delay unit 10, and outputs the comparison result as a digital signal such as an encode signal. The digital signal output from the TDC 25 is stored in the storage circuit 32. The CPU 520 reads out the digital signal stored in the storage circuit 32 at an arbitrary period, and generates a histogram for statistically measuring jitter. Note that the variable delay unit 10 can perform jitter measurement without being variable.

図14は、オンチップジッタデータ取得回路4において採用されるTDC25の回路構成の一例を示す図ある。図14に示すように、TDC25は、原クロックCKを所定の遅延量τ1ずつ順次遅延する複数の遅延素子(ノンインバータバッファ)65を直列に接続した遅延回路列(ディレイライン)と、このディレイラインで順次遅延された各遅延クロックCK1、CK2、CK3、…をデータ入力とし、被測定信号SCをクロック入力とする複数のDフリップフロップ67と、複数のDフリップフロップ67の出力Q1、Q2、Q3、…から原クロックCKに対する被測定信号のジッタを算出するエンコーダ回路69と、を有する。ノンインバータバッファ65は、例えばインバータを2段接続して実現する。接続するノンインバータバッファ65の個数は、予想される被測定信号SCのジッタの大きさをノンインバータバッファ65の遅延量で除した個数に所定の余裕を加えた個数以上必要である。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the TDC 25 employed in the on-chip jitter data acquisition circuit 4. As shown in FIG. 14, the TDC 25 includes a delay circuit row (delay line) in which a plurality of delay elements (non-inverter buffers) 65 that sequentially delay the original clock CK by a predetermined delay amount τ1, and the delay line. The delay clocks CK 1, CK 2, CK 3,... That are sequentially delayed in step S 1 are used as data inputs, and a plurality of D flip-flops 67 that receive the signal to be measured SC as clock inputs, and outputs Q 1, Q 2, Q 3 of the plurality of D flip-flops 67. ,... And an encoder circuit 69 for calculating jitter of the signal under measurement with respect to the original clock CK. The non-inverter buffer 65 is realized by connecting, for example, two stages of inverters. The number of non-inverter buffers 65 to be connected must be equal to or greater than the number obtained by dividing the expected magnitude of jitter of the signal SC to be measured by the delay amount of the non-inverter buffer 65 plus a predetermined margin.

図15において、オンチップジッタデータ取得回路4を使用して、クロック信号のジッタを測定する方法のフローチャートを示す。ステップ201において、CPU520は、PLL回路などのクロック信号をオンチップジッタデータ取得回路4のCLKin端子に入力する。ステップ202において、CPU520は、クロック信号を遅延させる遅延量を決定する。ステップ203において、TDCである位相比較信号生成部25は、クロック信号、及びクロック信号を遅延させた信号の位相を比較して、その比較結果に基づいてエンコード信号を所定の期間に亘り出力し、ステップ204において、記憶回路32は、出力されたエンコード信号を記憶する。ステップ205において、CPU520は、所定の全ての遅延量で、ステップ201〜204の処理を実行か否かを判定する。処理が終了していない場合は、再度ステップ201〜204の処理を実行する。処理が終了している場合は、ステップ206において、CPU520は、記憶回路32に記憶されたエンコード信号を、通常のプローブで読み出し可能な周期で読み出して、適当に配列することによって、ヒストグラムを生成する。   FIG. 15 shows a flowchart of a method for measuring the jitter of a clock signal using the on-chip jitter data acquisition circuit 4. In step 201, the CPU 520 inputs a clock signal such as a PLL circuit to the CLKin terminal of the on-chip jitter data acquisition circuit 4. In step 202, the CPU 520 determines a delay amount for delaying the clock signal. In step 203, the phase comparison signal generation unit 25, which is a TDC, compares the phase of the clock signal and the signal obtained by delaying the clock signal, and outputs an encoded signal over a predetermined period based on the comparison result. In step 204, the storage circuit 32 stores the output encoded signal. In step 205, the CPU 520 determines whether or not to execute the processes in steps 201 to 204 with all the predetermined delay amounts. If the process has not ended, the processes of steps 201 to 204 are executed again. If the processing has been completed, in step 206, the CPU 520 generates a histogram by reading the encoded signals stored in the storage circuit 32 at a period that can be read by a normal probe and arranging them appropriately. .

図16を参照して、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路のさらに他の例について説明する。図16において、本発明に係るオンチップジッタデータ取得回路の他の例を示す。図16に示すように、半導体装置100上に形成されるオンチップジッタデータ取得回路5は、これまで説明したジッタ回路と同様に、PLL回路のクロック信号のジッタを測定するとともに、図16において3つで示される複数の経路間のスキュー(skew)を測定することができる。DUT(被測定回路、Device Under Test)1〜3はそれぞれ、PLL回路のクロック出力端子と、ラッチ回路21のD端子との間の経路に存在する論理回路である。PLL回路のクロック出力端子と、ラッチ回路21のD端子との間の経路には、DUTの回路遅延量、配線層の容量性カップリング、及び配線層の抵抗により生じる配線遅延量、クロック出力端子に対する各素子のゲート容量などの様々な要因により、様々な遅延量を有する可能性がある。オンチップジッタデータ取得回路5は、それぞれの経路を通過したクロック信号と、可変遅延部10で所定の遅延量で遅延されたクロック信号とを比較することにより、それぞれの経路を通過したジッタを測定するとともに、経路間のスキューを測定することができる。なお、図16に示すオンチップジッタデータ取得回路5では、ラッチ回路20、カウンタ回路30、及びCNTout端子をそれぞれ3つずつ有しているが、これらは、2つ、又は4つ以上であってもよい。   A further example of the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 16 shows another example of the on-chip jitter data acquisition circuit according to the present invention. As shown in FIG. 16, the on-chip jitter data acquisition circuit 5 formed on the semiconductor device 100 measures the jitter of the clock signal of the PLL circuit as in the jitter circuit described so far. It is possible to measure the skew between a plurality of paths indicated by two. Each of DUTs (Device Under Test) 1 to 3 is a logic circuit existing in a path between the clock output terminal of the PLL circuit and the D terminal of the latch circuit 21. In the path between the clock output terminal of the PLL circuit and the D terminal of the latch circuit 21, the circuit delay amount of the DUT, the capacitive coupling of the wiring layer, the wiring delay amount caused by the resistance of the wiring layer, and the clock output terminal Depending on various factors such as the gate capacitance of each element, there may be various delay amounts. The on-chip jitter data acquisition circuit 5 measures the jitter that has passed through each path by comparing the clock signal that has passed through each path with the clock signal that has been delayed by a predetermined delay amount by the variable delay unit 10. In addition, skew between paths can be measured. Note that the on-chip jitter data acquisition circuit 5 shown in FIG. 16 has three latch circuits 20, three counter circuits 30, and three CNTout terminals, but these are two, or four or more. Also good.

また図17に示すオンチップジッタデータ取得回路6のように、カウンタ回路30、及びCNTout端子を複数配置する代わりに、複数の2入力AND素子の出力を、SELin端子に入力させる信号に基づいて選択的に出力するマルチプレクサ61と、1つのカウンタ回路30、及びCNTout端子を配置することもできる。このような構成を採用することにより、カウンタ回路30の数を1つにできるため、オンチップジッタデータ取得回路6は、回路規模を比較的小さくすることができる。   Also, as in the on-chip jitter data acquisition circuit 6 shown in FIG. 17, instead of arranging a plurality of counter circuits 30 and CNTout terminals, the outputs of a plurality of 2-input AND elements are selected based on signals input to the SELin terminals. It is also possible to arrange an output multiplexer 61, one counter circuit 30, and a CNTout terminal. By adopting such a configuration, the number of counter circuits 30 can be reduced to one, so that the circuit scale of the on-chip jitter data acquisition circuit 6 can be made relatively small.

以上、添付図面を参照しながら本発明に係るいくつかの実施形態を説明してきたが、本発明の精神、及び範囲を逸脱せずに、各種の変形例があり得るのはいうまでもない。本明細書において、位相比較信号生成部として、ラッチ回路、及び2入力AND素子を有する回路と、TDCを有する回路が例示されるが、クロック信号、及びクロック信号を遅延させた信号の位相を比較できる他の回路構成を使用することができる。また、位相比較信号取得部として、位相比較信号に関する情報を取得できる他の回路を使用してもよい。   As mentioned above, although several embodiment which concerns on this invention has been described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that there may be various modifications, without deviating from the spirit and scope of this invention. In this specification, examples of the phase comparison signal generation unit include a latch circuit, a circuit having a two-input AND element, and a circuit having a TDC, but the phase of a clock signal and a signal obtained by delaying the clock signal are compared. Other possible circuit configurations can be used. Moreover, you may use the other circuit which can acquire the information regarding a phase comparison signal as a phase comparison signal acquisition part.

また例えば、位相比較信号生成部20を構成するラッチ回路21は、Q端子の信号をリセットするReset端子を有してもよい。また、ラッチ回路21は、CK端子に入力される信号の立ち上がりエッジではなく、CK端子に入力される信号の立ち下がりエッジにおいて、D端子に入力される信号を保持してQ端子に出力してもよい。さらに、ラッチ回路21は、D端子に入力される信号の反転信号を保持してQN端子に出力してもよい。   Further, for example, the latch circuit 21 constituting the phase comparison signal generation unit 20 may have a Reset terminal that resets the signal of the Q terminal. The latch circuit 21 holds the signal input to the D terminal and outputs it to the Q terminal at the falling edge of the signal input to the CK terminal instead of the rising edge of the signal input to the CK terminal. Also good. Further, the latch circuit 21 may hold an inverted signal of the signal input to the D terminal and output it to the QN terminal.

また本明細書では、TDCにより位相比較信号生成部25を構成するオンチップジッタデータ取得回路4において、図15に示すTDCを採用しているが、副尺(バーニア:Vernier)ディレイラインTDCを採用してもよい。さらに、TDCとして、自己較正機能を有するTDCを採用してもよい。   In this specification, the on-chip jitter data acquisition circuit 4 that constitutes the phase comparison signal generation unit 25 by TDC adopts the TDC shown in FIG. 15, but adopts a vernier (Vernier) delay line TDC. May be. Further, a TDC having a self-calibration function may be adopted as the TDC.

1、2、3、4、5、6 オンチップジッタデータ取得回路
10 可変遅延部
12、14 遅延素子
17 オフセット遅延部
20、25 位相比較信号生成部
21 ラッチ回路
23 2入力AND素子
30、32 位相比較信号取得部
100 半導体装置
500 半導体試験装置
510 記憶装置
520 CPU
1, 2, 3, 4, 5, 6 On-chip jitter data acquisition circuit 10 Variable delay unit 12, 14 Delay element 17 Offset delay unit 20, 25 Phase comparison signal generation unit 21 Latch circuit 23 2-input AND element 30, 32 Phase Comparison signal acquisition unit 100 Semiconductor device 500 Semiconductor test device 510 Storage device 520 CPU

Claims (11)

クロック信号のジッタに関するデータを取得するオンチップジッタデータ取得回路であって、
前記クロック信号を、遅延量選択信号で選択可能な複数の遅延量のいずれか1つの遅延量で遅延する可変遅延部と、
前記クロック信号の位相と、前記可変遅延部で遅延されたクロック信号の位相とを比較して、位相比較信号を生成する位相比較信号生成部と、
前記位相比較信号を所定の期間に亘り取得する位相比較信号取得部と、
を有することを特徴とするオンチップジッタデータ取得回路。
An on-chip jitter data acquisition circuit for acquiring data relating to jitter of a clock signal,
A variable delay unit that delays the clock signal by one of a plurality of delay amounts selectable by a delay amount selection signal;
A phase comparison signal generator that compares the phase of the clock signal with the phase of the clock signal delayed by the variable delay unit to generate a phase comparison signal;
A phase comparison signal acquisition unit for acquiring the phase comparison signal over a predetermined period;
An on-chip jitter data acquisition circuit comprising:
前記位相比較信号は、前記比較の結果を示すパルス信号であり、前記位相比較信号取得部は、前記パルス信号の数をカウントするカウンタ回路である請求項1に記載のオンチップジッタデータ取得回路。   The on-chip jitter data acquisition circuit according to claim 1, wherein the phase comparison signal is a pulse signal indicating a result of the comparison, and the phase comparison signal acquisition unit is a counter circuit that counts the number of the pulse signals. 前記第位相比較信号生成部は、時間デジタル変換回路であり、前記位相比較信号取得部は、前記時間デジタル変換回路が出力する前記位相比較信号を記憶する記憶部である請求項1に記載のオンチップジッタデータ取得回路。   The on-state according to claim 1, wherein the first phase comparison signal generation unit is a time digital conversion circuit, and the phase comparison signal acquisition unit is a storage unit that stores the phase comparison signal output by the time digital conversion circuit. Chip jitter data acquisition circuit. 前記可変遅延部は、前記クロック信号を所与のオフセット遅延量で遅延させるオフセット遅延回路をさらに有する請求項1〜3のいずれか一項に記載のオンチップジッタデータ取得回路。   The on-chip jitter data acquisition circuit according to claim 1, wherein the variable delay unit further includes an offset delay circuit that delays the clock signal by a given offset delay amount. 前記オフセット遅延量は、前記クロック信号の周期の略整数倍の遅延量である請求項4に記載のオンチップジッタデータ取得回路。   The on-chip jitter data acquisition circuit according to claim 4, wherein the offset delay amount is a delay amount that is substantially an integral multiple of the period of the clock signal. ジッタデータを取得する通常モードでは、前記クロック信号を前記可変遅延部に入力し、前記可変遅延回路の遅延量を較正する較正モードでは、前記可変遅延部で遅延されたクロック信号の反転信号を前記可変遅延部に入力するモード選択マルチプレクサと、
前記通常モードでは、前記パルス信号を前記カウンタ回路に入力し、前記較正モードでは、前記可変遅延部、及び前記モード選択マルチプレクサで構成されるリング発振部の発振信号を前記カウンタ回路に入力する出力選択マルチプレクサと、
をさらに有する請求項2に記載のオンチップジッタデータ取得回路。
In the normal mode for acquiring jitter data, the clock signal is input to the variable delay unit, and in the calibration mode for calibrating the delay amount of the variable delay circuit, an inverted signal of the clock signal delayed by the variable delay unit is used. A mode selection multiplexer for input to the variable delay unit;
In the normal mode, the pulse signal is input to the counter circuit. In the calibration mode, an output signal is input to the counter circuit that receives the oscillation signal of the ring oscillation unit configured by the variable delay unit and the mode selection multiplexer. A multiplexer,
The on-chip jitter data acquisition circuit according to claim 2, further comprising:
ジッタデータを取得する通常モードでは、前記クロック信号を前記可変遅延部に入力し、前記可変遅延回路の遅延量を較正する較正モードでは、前記可変遅延部で遅延されたクロック信号の反転信号を前記可変遅延部に入力するモード選択マルチプレクサと、
前記可変遅延部、及び前記モード選択マルチプレクサで構成されるリング発振部の発振信号をカウントする較正用カウンタ回路と、
をさらに有する請求項3に記載のオンチップジッタデータ取得回路。
In the normal mode for acquiring jitter data, the clock signal is input to the variable delay unit, and in the calibration mode for calibrating the delay amount of the variable delay circuit, an inverted signal of the clock signal delayed by the variable delay unit is used. A mode selection multiplexer for input to the variable delay unit;
A calibration counter circuit that counts oscillation signals of a ring oscillation unit configured by the variable delay unit and the mode selection multiplexer;
The on-chip jitter data acquisition circuit according to claim 3, further comprising:
前記位相比較信号取得部を2つ以上有する請求項1〜7のいずれか一項に記載のオンチップジッタデータ取得回路。   The on-chip jitter data acquisition circuit according to claim 1, comprising two or more phase comparison signal acquisition units. クロック信号を生成するクロック信号生成回路と、
前記クロック信号生成部が生成したクロック信号のジッタに関するデータを取得する請求項1〜8のいずれか一項に記載のオンチップジッタデータ取得回路と、
を備える半導体装置。
A clock signal generation circuit for generating a clock signal;
The on-chip jitter data acquisition circuit according to any one of claims 1 to 8, which acquires data relating to jitter of a clock signal generated by the clock signal generation unit,
A semiconductor device comprising:
請求項9に記載の半導体装置を試験する半導体試験装置であって、
前記比較信号取得部が取得したデータを前記半導体装置から読み出すプローブと、
前記プローブが読み出したデータを記憶する記憶部と、
前記記憶部が記憶したデータを統計的に処理して作成されるヒストグラムに基づいて、前記半導体装置のジッタ量を判定する処理部と、
を有する半導体試験装置。
A semiconductor test apparatus for testing the semiconductor device according to claim 9,
A probe for reading out the data acquired by the comparison signal acquisition unit from the semiconductor device;
A storage unit for storing data read by the probe;
A processing unit for determining a jitter amount of the semiconductor device based on a histogram created by statistically processing data stored in the storage unit;
A semiconductor test apparatus.
オンチップで生成されるクロック信号のジッタを測定する方法であって、
前記クロック信号を、所定の遅延量で遅延させて、遅延クロック信号を生成するステップと、
前記クロック信号と、前記遅延クロック信号とを比較して、前記比較結果に基づいて、位相比較信号を生成するステップと、
前記位相比較信号を所定の期間に亘り取得するステップと、
前記取得された位相比較信号を処理して、ヒストグラムを作成するステップと、
を有することを特徴とする方法。
A method for measuring jitter of a clock signal generated on-chip,
Delaying the clock signal by a predetermined delay amount to generate a delayed clock signal;
Comparing the clock signal with the delayed clock signal and generating a phase comparison signal based on the comparison result;
Obtaining the phase comparison signal over a predetermined period;
Processing the acquired phase comparison signal to create a histogram;
A method characterized by comprising:
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