JP2012098183A - Power supply apparatus and testing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源の安定化技術に関する。 The present invention relates to a power supply stabilization technique.
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)テクノロジを用いたCPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、メモリなどの半導体集積回路(以下、DUTという)を試験する際、DUT内のフリップフロップやラッチは、クロックが供給される動作中は電流が流れ、クロックが停止すると回路が静的な状態となって電流が減少する。したがって、DUTの動作電流(負荷電流)の合計は、試験の内容などに応じて時々刻々と変動する。 When testing a semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as DUT) such as a CPU (Central Processing Unit), DSP (Digital Signal Processor), and memory using CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) technology, flip-flops and latches in the DUT are When the clock is supplied, a current flows, and when the clock is stopped, the circuit becomes static and the current decreases. Therefore, the total operating current (load current) of the DUT varies from moment to moment depending on the contents of the test.
DUTに電力を供給する電源回路はたとえばレギュレータを用いて構成され、理想的には負荷電流にかかわらず一定の電力を供給可能である。しかしながら実際の電源回路は、無視できない出力インピーダンスを有し、また電源回路とDUTの間にも無視できないインピーダンス成分が存在するため、負荷変動によって電源電圧が変動してしまう。 A power supply circuit that supplies power to the DUT is configured using, for example, a regulator, and can ideally supply constant power regardless of the load current. However, an actual power supply circuit has an output impedance that cannot be ignored, and an impedance component that cannot be ignored exists between the power supply circuit and the DUT, so that the power supply voltage fluctuates due to load fluctuations.
電源電圧の変動は、DUTの試験マージンに深刻な影響を及ぼす。また電源電圧の変動は、試験装置内のその他の回路ブロック、たとえばDUTに供給するパターンを生成するパターン発生器や、パターンの遷移タイミングを制御するためのタイミング発生器の動作に影響を及ぼし、試験精度を悪化させる。 The fluctuation of the power supply voltage seriously affects the test margin of the DUT. In addition, fluctuations in the power supply voltage affect the operation of other circuit blocks in the test apparatus, such as a pattern generator that generates a pattern to be supplied to the DUT, and a timing generator that controls the pattern transition timing. Deteriorating accuracy.
特許文献2に記載の技術では、被試験デバイスに電源電圧を供給するメインの電源に加えて、ドライバの出力によってオン、オフが制御されるスイッチを含む補償回路が設けられる。そして、被試験デバイスに供給されるテストパターンに応じて発生しうる電源電圧の変動をキャンセルするように、スイッチ素子に対する補償用の制御パターンをテストパターンに対応付けて定義しておく。実試験時には、テストパターンを被試験デバイスに供給しつつ、補償回路のスイッチを制御パターンに応じてスイッチングすることにより、電源電圧を一定に保つことができる。
In the technique described in
特許文献2の図1の構成では、DUTに供給すべき電源電圧VDDを生成するメインの電源とは別に、それよりも大きな電圧を生成する電源が必要となる。このような補助的な電源の追加は、システムを複雑化させる。
In the configuration of FIG. 1 of
本発明のある態様は係る状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、単一の電源によって、電源電圧を一定に保つことが可能な試験装置の提供にある。 An aspect of the present invention has been made in view of such a situation, and one of exemplary purposes of the aspect is to provide a test apparatus capable of keeping a power supply voltage constant with a single power supply. is there.
本発明のある態様は、半導体デバイスに電源電圧を供給する電源装置に関する。この電源装置は、半導体デバイスに電源電圧を供給する電源装置であって、半導体デバイスの電源端子に電力を供給するメイン電源と、電源端子と接地端子の間に設けられたソーススイッチを含み、ソーススイッチをノーマリオンとして電流を発生させ、スイッチングによってソーススイッチをオフしたときの電流の変化量を、ソース補償電流として半導体デバイスの電源端子に注入する電源補償回路と、を備える。 One embodiment of the present invention relates to a power supply apparatus that supplies a power supply voltage to a semiconductor device. The power supply apparatus is a power supply apparatus that supplies a power supply voltage to a semiconductor device, and includes a main power supply that supplies power to a power supply terminal of the semiconductor device, and a source switch provided between the power supply terminal and the ground terminal, A power supply compensation circuit that generates a current when the switch is normally turned on and injects a change amount of the current when the source switch is turned off by switching into a power supply terminal of the semiconductor device as a source compensation current.
本発明の別の態様は、被試験デバイスを試験する試験装置に関する。この試験装置は、被試験デバイスの電源端子に電力を供給するメイン電源と、電源端子と接地端子の間に設けられたソーススイッチを含み、ソーススイッチをノーマリオンとして電流を発生させ、スイッチングによってソーススイッチをオフしたときの電流の変化量を、ソース補償電流として被試験デバイスの電源端子に注入する電源補償回路と、そのひとつがソーススイッチに割り当てられ、別の少なくともひとつがそれぞれ被試験デバイスの少なくともひとつの入出力端子に割り当てられる、複数のドライバと、それぞれがドライバごとに設けられた複数のインタフェース回路であって、それぞれが入力されたパターン信号を整形して対応するドライバへと出力する、複数のインタフェース回路と、被試験デバイスの入出力端子に割り当てられたドライバが出力すべき試験信号を記述するテストパターンを、そのドライバに対応するインタフェース回路に対して出力するとともに、テストパターンに応じて定められた制御パターンを、ソーススイッチに割り当てられたドライバに対応するインタフェース回路に対して出力するパターン発生器と、を備える。 Another aspect of the present invention relates to a test apparatus for testing a device under test. This test apparatus includes a main power supply that supplies power to the power supply terminal of the device under test, and a source switch provided between the power supply terminal and the ground terminal. A power compensation circuit that injects the amount of change in current when the switch is turned off as a source compensation current to the power supply terminal of the device under test, one of which is assigned to the source switch, and at least one of the other is at least one of the devices under test A plurality of drivers assigned to one input / output terminal and a plurality of interface circuits each provided for each driver, each of which shapes the input pattern signal and outputs it to the corresponding driver Assigned to the I / O terminal of the device under test A test pattern describing a test signal to be output by a given driver is output to the interface circuit corresponding to the driver, and a control pattern determined according to the test pattern is output to the driver assigned to the source switch. A pattern generator for outputting to a corresponding interface circuit.
これら態様によると、メイン電源の他に電源を用いない簡素なシステムにより、半導体デバイスの電源端子に、補助的な電流を注入し、電源電圧の変動を抑制できる。 According to these aspects, a simple system that does not use a power supply in addition to the main power supply can inject auxiliary current into the power supply terminal of the semiconductor device to suppress fluctuations in the power supply voltage.
ある態様において、ソーススイッチは、NチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であってもよい。
この場合、ソーススイッチのソース電位が接地電圧となるため、ゲートソース間電圧が電源電圧の変動の影響を受けにくくなる。その結果、安定した補償電流を生成できる。
In one embodiment, the source switch may be an N-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
In this case, since the source potential of the source switch becomes the ground voltage, the gate-source voltage is not easily affected by fluctuations in the power supply voltage. As a result, a stable compensation current can be generated.
電源補償回路は、電源端子と接地端子の間に設けられたシンクスイッチをさらに含み、シンクスイッチをノーマリオフとし、スイッチングによってシンクスイッチをオンしたときに流れる電流を、半導体デバイスとは別経路に引きこんでもよい。 The power supply compensation circuit further includes a sink switch provided between the power supply terminal and the ground terminal. The sink switch is normally off, and the current that flows when the sink switch is turned on by switching is drawn to a path different from that of the semiconductor device. But you can.
本発明のさらに別の態様も、電源装置である。この電源装置は、半導体デバイスの電源端子に電力を供給するメイン電源と、メイン電源の出力電圧より高い電圧を生成する補助電源と、補助電源の出力端子に接続されたキャパシタと、半導体デバイスの電源端子と補助電源の出力端子との間に設けられたPチャンネルMOSFETのソーススイッチを含み、ソーススイッチをスイッチングによりオンしたときに流れる電流を、ソース補償電流として半導体デバイスの電源端子に注入する電源補償回路と、を備える。 Yet another embodiment of the present invention is also a power supply device. The power supply apparatus includes a main power supply that supplies power to a power supply terminal of a semiconductor device, an auxiliary power supply that generates a voltage higher than an output voltage of the main power supply, a capacitor connected to the output terminal of the auxiliary power supply, and a power supply for the semiconductor device. A power supply compensation that includes a source switch of a P-channel MOSFET provided between the terminal and the output terminal of the auxiliary power supply, and injects a current that flows when the source switch is turned on by switching to the power supply terminal of the semiconductor device as a source compensation current A circuit.
この態様によると、補助電源の出力にキャパシタを接続し、その出力電圧を安定化させ、かつソーススイッチであるPチャンネルMOSFETのソースを補助電源の出力端子に接続することにより、ソーススイッチのオン抵抗の変動を抑制でき、正確な補償が可能となる。 According to this aspect, the capacitor is connected to the output of the auxiliary power supply, the output voltage is stabilized, and the source of the P-channel MOSFET that is the source switch is connected to the output terminal of the auxiliary power supply, whereby the on-resistance of the source switch Fluctuation can be suppressed, and accurate compensation becomes possible.
本発明のさらに別の態様の試験装置は、被試験デバイスの電源端子に電力を供給するメイン電源と、メイン電源の出力電圧より高い電圧を生成する補助電源と、補助電源の出力端子に接続されたキャパシタと、被試験デバイスの電源端子と補助電源の出力端子との間に設けられたPチャンネルMOSFETのソーススイッチを含み、ソーススイッチをスイッチングによりオンしたときに流れる電流を、ソース補償電流として被試験デバイスの電源端子に注入する電源補償回路と、そのひとつがソーススイッチに割り当てられ、別の少なくともひとつがそれぞれ被試験デバイスの少なくともひとつの入出力端子に割り当てられる、複数のドライバと、それぞれがドライバごとに設けられた複数のインタフェース回路であって、それぞれが入力されたパターン信号を整形して対応するドライバへと出力する、複数のインタフェース回路と、被試験デバイスの入出力端子に割り当てられたドライバが出力すべき試験信号を記述するテストパターンを、そのドライバに対応するインタフェース回路に対して出力するとともに、テストパターンに応じて定められた制御パターンを、ソーススイッチに割り当てられたドライバに対応するインタフェース回路に対して出力するパターン発生器と、を備える。 A test apparatus according to still another aspect of the present invention is connected to a main power supply that supplies power to a power supply terminal of a device under test, an auxiliary power supply that generates a voltage higher than the output voltage of the main power supply, and an output terminal of the auxiliary power supply. And a source switch of a P-channel MOSFET provided between the power supply terminal of the device under test and the output terminal of the auxiliary power supply, and a current flowing when the source switch is turned on by switching is measured as a source compensation current. A power supply compensation circuit that injects into the power supply terminal of the test device, one of which is assigned to the source switch, and at least one of the other is assigned to at least one input / output terminal of the device under test. A plurality of interface circuits provided for each, each of which is input A test pattern that describes the test signals that should be output by the driver assigned to the input / output terminals of the device under test, and multiple interface circuits that shape the output pattern signal and output it to the corresponding driver And a pattern generator for outputting a control pattern determined according to the test pattern to the interface circuit corresponding to the driver assigned to the source switch.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置などの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other between methods and apparatuses are also effective as an aspect of the present invention.
本発明のある態様によれば、簡便なシステムで電源電圧の変動を抑制できる。 According to an aspect of the present invention, fluctuations in power supply voltage can be suppressed with a simple system.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 In this specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are physically directly connected, or the member A and the member B are electrically connected. The case where it is indirectly connected through another member that does not affect the state is also included. Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as an electrical condition. It includes the case of being indirectly connected through another member that does not affect the connection state.
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態に係る試験装置2の構成を示す回路図である。図1には試験装置2に加えて、試験対象の半導体デバイス(以下、DUTと称す)1が示される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a
DUT1は、複数のピンを備え、その中の少なくともひとつが電源電圧VDDを受けるための電源端子P1であり、別の少なくともひとつが接地端子P2である。複数の入出力(I/O)端子P3は、外部からのデータを受け、あるいは外部にデータを出力するために設けられており、試験時においては、試験装置2から出力される試験信号(テストパターン)STESTを受け、あるいは試験信号STESTに応じたデータを試験装置2に対して出力する。図1には、試験装置2の構成のうち、DUT1に対して試験信号を与える構成が示されており、DUT1からの信号を評価するための構成は省略されている。
The DUT 1 includes a plurality of pins, at least one of which is a power supply terminal P1 for receiving the power supply voltage V DD , and at least one other is a ground terminal P2. A plurality of input / output (I / O) terminals P3 are provided to receive data from the outside or to output data to the outside, and at the time of testing, test signals (tests) output from the
試験装置2は、メイン電源10、パターン発生器PG、複数のタイミング発生器TGおよび波形整形器FC、複数のドライバDR、電源補償回路12を備える。
The
試験装置2は複数n個のチャンネルCH1〜CHnを備えており、その中のいくつか(CH1〜CH4)がDUT1の複数のI/O端子P3に割り当てられる。図1では、n=6の場合が示されるが、実際の試験装置2のチャンネル数は、数百〜数千のオーダーである。
The
メイン電源10は、DUT1の電源端子P1に供給すべき電源電圧VDDを生成する。たとえばメイン電源10は、リニアレギュレータやスイッチングレギュレータなどで構成され、電源端子P1に供給される電源電圧VDDを、目標値と一致するようにフィードバック制御する。キャパシタCsは、電源電圧VDDを平滑化するために設けられる。メイン電源10は、DUT1に対する電源電圧の他、試験装置2内部のその他のブロックに対する電源電圧も生成する。メイン電源10からDUT1の電源端子P1への出力電流を、電源電流IDDと称する。
The main power supply 10 generates a power supply voltage V DD to be supplied to the power supply terminal P1 of the DUT 1. For example, the main power supply 10 is composed of a linear regulator, a switching regulator, and the like, and feedback-controls the power supply voltage V DD supplied to the power supply terminal P1 so as to coincide with the target value. The capacitor Cs is provided to smooth the power supply voltage V DD . The main power supply 10 generates a power supply voltage for other blocks inside the
メイン電源10は、有限の応答速度を有する電圧・電流源であるため、その負荷電流、つまりDUT1の動作電流IOPの急峻な変化に追従できない場合がある。たとえば動作電流IOPがステップ状に変化するとき、電源電圧VDDはオーバーシュート、あるいはアンダーシュートしたり、その後のリンギングをともなったりする。電源電圧VDDの変動は、DUT1の正確な試験を妨げる。なぜならDUT1にエラーが検出されたとき、それがDUT1の製造不良によるものなのか、電源電圧VDDの変動によるものなのかを区別することができないからである。 The main power supply 10 are the voltage and current source having a response speed of the finite, there is a case where the load current, i.e. can not follow the abrupt change in the operating current I OP of DUT1. For example, when the operating current I OP changes stepwise, the power supply voltage V DD may overshoot or undershoot, or be accompanied by subsequent ringing. Variations in the power supply voltage V DD prevent accurate testing of DUT 1. This is because when an error is detected in DUT 1, it cannot be distinguished whether it is due to defective manufacturing of DUT 1 or due to fluctuations in power supply voltage V DD .
電源補償回路12は、メイン電源10の応答速度を補うために設けられる。DUT1の設計者は、ある既知の試験信号STEST(テストパターンSPTN)が供給された状態において、DUT1の内部回路の動作率の時間推移を推定可能であるから、DUT1の動作電流IOPの時間波形を正確に予測することができる。ここでの予測とは、コンピュータシミュレーションを用いた計算や、同じ構成を有するデバイスを対象とした実測などが含まれ、特にその手法は限定されない。 The power supply compensation circuit 12 is provided to compensate for the response speed of the main power supply 10. DUT1 designers, in a state with a known test signal S TEST (test pattern S PTN) is supplied, because it is possible to estimate the temporal transition of the operation rate of the internal circuit of DUT1, the operating current I OP of DUT1 The time waveform can be accurately predicted. Here, the prediction includes calculation using computer simulation, actual measurement for devices having the same configuration, and the method is not particularly limited.
一方、メイン電源10の応答速度(利得、フィードバック帯域)が既知であれば、予測される動作電流IOPに応答してメイン電源10が生成する電源電流IDDもまた予測することができる。そうすると、予測される動作電流IOPと電源電流IDDの差分を、電源補償回路12によって補うことにより、電源電圧VDDを安定化することができる。
なお電源電圧VDD’と電源電流IDDの間には微分、もしくは積分関係が成り立つ。具体的には、メイン電源10ならびにメイン電源10から電源端子P1までの経路のインピーダンスが、容量性、誘導性、抵抗性のいずれが支配的であるかによって、電圧と電流の微分、積分の関係が定まる。
On the other hand, if the response speed (gain, feedback band) of the main power source 10 is known, the power source current I DD generated by the main power source 10 in response to the predicted operating current I OP can also be predicted. Then, the power supply voltage V DD can be stabilized by compensating the predicted difference between the operating current I OP and the power supply current I DD by the power supply compensation circuit 12.
A differential or integral relationship is established between the power supply voltage V DD ′ and the power supply current I DD . Specifically, depending on whether the impedance of the main power supply 10 and the path from the main power supply 10 to the power supply terminal P1 is dominant, capacitive, inductive, or resistive, the relationship between voltage and current differentiation and integration Is determined.
電源補償回路12は、ソーススイッチ12b、シンクスイッチ12cを備える。ソーススイッチ12b、シンクスイッチ12cはそれぞれ、NチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を利用したスイッチであり、制御信号SCNT1、SCNT2に応じて制御される。
The power supply compensation circuit 12 includes a
ソーススイッチ12bは、電源電圧VDDの低下を抑制するために、動作電流IOPに対して電源電流IDDが不足する電流成分を、補償パルス電流ISRC(ソースパルス電流)としてDUT1の電源端子P1に注入する。ソーススイッチ12bは、メイン電源10aの出力端子と接地端子の間に設けられ、そのゲートには、制御信号SCNT1が入力される。ソーススイッチ12bはノーマリオンであり、定常的なオン状態において所定レベルIDCの電流を発生する。
つまりメイン電源10の出力電流IDDは、定常的に、以下の式で与えられる。
IDD=IOP+IDC
The
That is, the output current I DD of the main power supply 10 is constantly given by the following equation.
I DD = I OP + I DC
ソーススイッチ12bが制御信号SCNT1に応じてオフすると、ソーススイッチ12bに流れる電流Isは急峻にゼロとなる。メイン電源10の応答は、ソーススイッチ12bのスイッチングに追従できないため、ソーススイッチ12bに流れる電流Isの減少分が、補償パルス電流ISRCとしてDUT1に注入される。
When the
図2は、ソーススイッチ12bにより生成される補償パルス電流ISRC(ICMP)を示す波形図である。ソーススイッチ12bは、制御信号SCNT1がハイレベルのときオン、ローレベルのときオフする。電源補償回路12は、ソースパルス電流ISRCをメイン電源10とは別経路から電源端子P1に注入する。実効的な補償電流ICMPの波形は、補償パルス電流ICMPの時間平均により与えられる。
FIG. 2 is a waveform diagram showing the compensation pulse current I SRC (I CMP ) generated by the
一方、シンクスイッチ12cは、電源電圧VDDの上昇を抑制するために、動作電流IOPに対して過剰な電源電流IDDをDUT1とは別経路に引きこむ。シンクスイッチ12cは、ソーススイッチ12bと同様に、メイン電源10aの出力端子と接地端子の間に設けられ、そのゲートには、制御信号SCNT2が入力される。シンクスイッチ12cはノーマリオフである。シンクスイッチ12cが制御信号SCNT2に応じてオンすると、補償パルス電流ISINK(シンクパルス電流ともいう)が生成される。メイン電源10は、シンクスイッチ12cの急速なオフに追従できないため、電源端子P1に流れ込む電源電流IDDから、シンクパルス電流ISINKがDUT1とは別経路に引きこまれる。
On the other hand, the
DUT1の電源端子P1に流れ込む動作電流IOP、メイン電源10が出力する電源電流IDD、および電源補償回路12が出力する補償電流ICMPの間には、電流保存則から、式(1)、(2)が成り立つ。
IOP=IDD+ICMP …(1)
ICMP=ISRC−ISINK …(2)
Between the operating current I OP flowing into the power terminal P 1 of the DUT 1, the power source current I DD output from the main power source 10, and the compensation current I CMP output from the power source compensation circuit 12, from the current conservation law, (2) holds.
I OP = I DD + I CMP (1)
I CMP = I SRC -I SINK ... (2)
つまり、補償電流ICMPの正の成分が、ソースパルス電流ISRCとしてソーススイッチ12bから供給され、補償電流ICMPの負の成分が、シンクパルス電流ISINKとしてシンクスイッチ12cから供給される。
That is, the positive component of the compensation current I CMP is supplied from the
ドライバDR1〜DR6のうち、ドライバDR6は、ソーススイッチ12bに割り当てられ、ドライバDR5はシンクスイッチ12cに割り当てられる。別の少なくともひとつのドライバDR1〜DR4は、それぞれ、DUT1の少なくともひとつのI/O端子P3に割り当てられる。
Of the driver DR 1 ~DR 6, the driver DR 6 is assigned to the
波形整形器FCおよびタイミング発生器TGをインタフェース回路4と総称する。複数の41〜46は、チャンネルCH1〜CH6ごと、言い換えればドライバDR1〜DR6ごとに設けられる。i番目(1≦i≦6)のインタフェース回路4iは、入力されたパターン信号SPTNiをドライバDRに適した信号形式に整形し、対応するドライバDRiへと出力する。 The waveform shaper FC and the timing generator TG are collectively referred to as an interface circuit 4. The plurality of 4 1 to 4 6 are provided for each of the channels CH 1 to CH 6 , in other words, for each of the drivers DR 1 to DR 6 . The i-th (1 ≦ i ≦ 6) interface circuit 4 i shapes the input pattern signal S PTNi into a signal format suitable for the driver DR, and outputs it to the corresponding driver DR i .
パターン発生器PGは、テストプログラムにもとづき、インタフェース回路41〜46に対するパターン信号SPTNを生成する。具体的にパターン発生器PGは、DUT1のI/O端子P3に割り当てられたドライバDR1〜DR4に対しては、各ドライバDRiが生成すべき試験信号STESTiを記述するテストパターンSPTNiを、そのドライバDRiに対応するインタフェース回路4iに対して出力する。テストパターンSPTNiは、試験信号STESTiの各サイクル(ユニットインターバル)におけるレベルを示すデータと、信号レベルが遷移するタイミングを記述するデータを含む。 The pattern generator PG generates a pattern signal SPTN for the interface circuits 4 1 to 4 6 based on the test program. Specifically, for the drivers DR 1 to DR 4 assigned to the I / O terminal P3 of the DUT 1, the pattern generator PG describes a test pattern S PTNi that describes the test signal S TESTi that each driver DR i should generate. Is output to the interface circuit 4 i corresponding to the driver DR i . The test pattern S PTNi includes data indicating the level in each cycle (unit interval) of the test signal S TESTi and data describing the timing at which the signal level transitions.
またパターン発生器PGは、必要な補償電流ICMPに応じて定められた補償用の制御パターンSPTN_CMPを生成する。制御パターンSPTN_CMPは、ソーススイッチ12bに割り当てられたドライバDR6が生成すべき制御信号SCNT1を記述する制御パターンSPTN_CMP1と、シンクスイッチ12cに割り当てられたドライバDR5が生成すべき制御信号SCNT2を記述する制御パターンSPTN_CMP2を含む。制御パターンSPTN_CMP1、SPTN_CMP2はそれぞれ、各サイクルにおけるソーススイッチ12b、シンクスイッチ12cのオン、オフ状態を指定するデータと、オンオフを切りかえるタイミングを記述するデータを含む。
The pattern generator PG generates the control patterns S PTN_CMP for compensation which is determined according to the required compensation current I CMP. Control pattern S PTN_CMP includes a control signal S CNT1 describing control pattern S PTN_CMP1 to be generated driver DR 6 which is assigned to the
パターン発生器PGは、テストパターンSPTN1〜SPTN4にもとづいて、つまりDUT1の動作電流の変動に応じて、それを補償しうる制御パターンSPTN_CMP1、SPTN_CMP2を生成し、対応するインタフェース回路46、45に出力する。 The pattern generator PG generates control patterns S PTN_CMP1 and S PTN_CMP2 that can compensate for the test patterns S PTN1 to S PTN4 , that is, according to fluctuations in the operating current of the DUT 1, and corresponding interface circuits 4 6. 4 and 5 are output.
上述のように、テストパターンSPTN1〜SPTN4が既知であれば、DUT1の動作電流IOPの時間波形が予測でき、電源電圧VDDを一定に保つために発生すべき補償電流ICMP、すなわちISRC、ISINKの時間波形を計算することができる。
予測される動作電流IOPが電源電流IDDより大きい場合、電源補償回路12はソース補償電流ISRCを発生して不足する電流を補う。ソース補償電流ISRCに必要な電流波形は予測可能であるから、それが適切に得られるようにソーススイッチ12bを制御する。たとえばソーススイッチ12bを、パルス幅変調によって制御してもよい。あるいはパルス振幅変調、ΔΣ変調、パルス密度変調、パルス周波数変調などを利用してもよい。
As described above, if the test patterns S PTN1 to S PTN4 are known, the time waveform of the operating current I OP of the DUT 1 can be predicted, and the compensation current I CMP to be generated in order to keep the power supply voltage V DD constant, that is, The time waveforms of I SRC and I SINK can be calculated.
If the predicted operating current I OP is larger than the power supply current I DD , the power supply compensation circuit 12 generates a source compensation current I SRC to compensate for the insufficient current. Since the current waveform required for the source compensation current I SRC can be predicted, the
図3は、制御パターンを計算する方法の一例を示すフローチャートである。DUT1に与えるテストパターン、回路情報にもとづいて、DUT1の動作電流IOPが推定される(S100)。またメイン電源10に負荷としてDUT1が接続された状態において、DUT1にそのイベントが発生したときに、メイン電源10から出力される電源電流IDDを計算する(S102)。そして、理想電源を実現したい場合には、推定される動作電流IOPと電源電流IDDの差分を、電源補償回路12によって生成すべき補償電流ICMPとする(S104)。 FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a method for calculating a control pattern. Based on the test pattern and circuit information given to the DUT 1, the operating current I OP of the DUT 1 is estimated (S100). Further, when the DUT 1 is connected to the main power source 10 as a load, when the event occurs in the DUT 1, the power source current I DD output from the main power source 10 is calculated (S102). Then, when it is desired to achieve an ideal power is the difference between the estimated operating current I OP and the power supply current I DD, the compensation current I CMP to be generated by the power supply compensation circuit 12 (S104).
そして、生成すべき補償電流ICMPの波形に、ΔΣ変調、PWM(パルス幅変調)、PDM(パルス密度変調)、PAM(パルス振幅変調)、PFM(パルス周波数変調)などを施すことにより、ビットストリームの制御パターンSPTN_CMPを生成する(S106)。たとえば、補償電流ICMPをテストサイクルごとにサンプリングし、サンプリングされた補償電流ICMPをパルス変調してもよい。 Then, by applying ΔΣ modulation, PWM (pulse width modulation), PDM (pulse density modulation), PAM (pulse amplitude modulation), PFM (pulse frequency modulation), etc. to the waveform of the compensation current ICMP to be generated, a bit is obtained. A stream control pattern SPTN_CMP is generated (S106). For example, the compensation current ICMP may be sampled every test cycle, and the sampled compensation current ICMP may be pulse-modulated.
以上が試験装置2の構成である。続いてその動作を説明する。
図4では、ソーススイッチ12bが生成する定常的な電流IDCの影響は無視している。図4は、動作電流IOP、電源電流IDD、ソース補償電流ISRCおよびソースパルス電流ISRCの一例を示す波形図である。ある試験信号STESTが供給されたDUT1の動作電流IOPがステップ状に増加したとする。これに応答して、メイン電源10から電源電流IDDが供給されるが、それは応答速度の制限から、理想的なステップ波形とはならず、DUT1に供給すべき電流が不足する。その結果、補償電流ISRCを供給しなければ、電源電圧VDDは破線で示すように低下する。
The above is the configuration of the
In FIG. 4, ignores the effects of constant current I DC source
電源補償回路12は、動作電流IOPと電源電流IDDの差分に対応するソース補償電流ICMPを生成する。ソース補償電流ICMPは、制御信号SCNT1に応じて生成されるソースパルス電流ISRCで与えられる。ソース補償電流ICMPは、動作電流IOPの変化直後に最大量必要であり、その後、徐々に低下させる必要がある。そこで、たとえばPWM(パルス幅変調)を用いてソーススイッチ12bのオン時間(デューティ比)を、時間とともに低下させることにより、必要なソース補償電流ICMPを生成できる。
The power supply compensation circuit 12 generates a source compensation current ICMP corresponding to the difference between the operating current IOP and the power supply current IDD . The source compensation current I CMP is given by the source pulse current I SRC generated according to the control signal S CNT1 . The source compensation current ICMP needs to be the maximum amount immediately after the change of the operating current IOP , and then needs to be gradually reduced. Therefore, for example, the necessary source compensation current ICMP can be generated by reducing the on-time (duty ratio) of the
試験装置2のすべてのチャンネルがテストレートに応じて同期動作する場合、制御信号SCNT1の周期は、DUT1に供給されるデータの周期(ユニットインターバル)、もしくはその整数倍、あるいは整数分の1に相当する。たとえばユニットインターバルが4nsのシステムにおいて、制御信号SCNT1の周期が4nsであれば、制御信号SCNT1に含まれる各パルスのオン期間TONが、0〜4nsの間で調節されうる。メイン電源10の応答速度は数百ns〜数μsのオーダーであるため、補償電流ICMPの波形は、制御信号SCNT1に含まれる数百個のパルスによって制御できる。ソース補償電流ISRCの波形から、それを生成するために必要な制御信号SCNT1を導出する方法については後述する。
When all the channels of the
反対に動作電流IOPが電源電流IDDより小さい場合、電源補償回路12はシンク補償電流ICMPが得られるように、シンクパルス電流ISINKを発生して、過剰な電流を引き抜く。 If the operating current I OP to the opposite is smaller than the power supply current I DD, the power supply compensation circuit 12 as the sink compensation current I CMP is obtained by generating a sync pulse current I SINK, pull the excessive current.
以上が試験装置2の動作である。
このように、電源補償回路12を設けることにより、メイン電源10の応答速度の不足を補い、図4に実線で示すように、電源電圧VDDを一定に保つことができる。この試験装置2は、以下の利点を有する。
The above is the operation of the
Thus, by providing the power supply compensation circuit 12, the shortage of the response speed of the main power supply 10 can be compensated, and the power supply voltage V DD can be kept constant as shown by the solid line in FIG. This
第1に、図1の試験装置2では、単一のメイン電源10を利用して、シンクとソース両方の補償電流を生成することができる。つまり、メイン電源10とは別の電源が不要となるため、システムが簡素化され、コストを下げることができる。
First, in the
また、ソーススイッチ12bおよびシンクスイッチ12cは、NチャンネルMOSFETで構成され、そのソースは接地される。したがって、MOSFETのゲートソース間電圧VGSは制御信号SCNTの電圧と一致し、電源電圧VDDの変動の影響を受けにくい。つまりMOSFETのオン抵抗が、電源電圧VDDの変動の影響を受けにくい。MOSFETのオン抵抗が変動すると、設計通りの補償電流ICMPを生成できなり、さらなる電源電圧VDDの変動を引き起こすことになる。これに対して図1の試験装置2によれば、電源電圧VDDが変動したとしても、補償電流ICMPの変動を防止できる。
The
また、NチャンネルMOSFETは、同サイズのPチャンネルMOSFETに比べて、オン抵抗が低いため、電源補償回路12を小型化できるという利点がある。 The N-channel MOSFET has an advantage that the power supply compensation circuit 12 can be downsized because the on-resistance is lower than that of the P-channel MOSFET of the same size.
なお、図1の電源補償回路12において、ソーススイッチ12bに流れる定常的な電流IDCは無駄な電流であり、メイン電源10の消費電力を増加させるという問題がある。この問題は、以下の処理により低減できる。
図5は、消費電力を低減するための制御方法を示す波形図である。初期状態において電流Is、IOP、IDDはいずれもゼロである。時刻t1に、DUT1の動作電流が変化することが既知であるとき、パターン発生器PGはそれに先だつ時刻t0から、制御信号SCNT1のデューティ比を徐々に上昇させ、ソーススイッチ12bに流れる電流Isを、メイン電源10が追従可能な速度にて、ゼロから所定電流IDCまで増加させる。これにともない、メイン電源10の出力電流IDDも増加する。この間の補償電流ICMPはゼロとなる。
Incidentally, in the power supply compensation circuit 12 in FIG. 1, constant current I DC flowing through the
FIG. 5 is a waveform diagram showing a control method for reducing power consumption. In the initial state, the currents Is, I OP , and I DD are all zero. At time t1, when it is known that the operating current of DUT1 changes, from the pattern generator PG time t0 preceding it, gradually increasing the duty ratio of the control signal S CNT1, a current Is flowing through the
時刻t1〜t2の間の動作は、図2を参照して説明した通りである。時刻t2に補償動作が完了すると、ソーススイッチ12bに流れる電流IDCが無駄となる。そこで、パターン発生器PGは、制御信号SCNT1のデューティ比を徐々に低下させ、ソーススイッチ12bに流れる電流Isを、メイン電源10が追従可能な速度でゼロまで低下させる。
図5の制御を行えば、無駄な電流(ハッチング)を減らすことができる。
The operation between times t1 and t2 is as described with reference to FIG. When the compensation operation is completed at time t2, the current I DC flowing through the
If the control of FIG. 5 is performed, useless current (hatching) can be reduced.
(第2の実施の形態)
図6は、第2の実施の形態に係る試験装置2aの構成を示すブロック図である。第1の実施の形態との相違点を説明する。
電源補償回路12は、補助電源12a、キャパシタCs2ソーススイッチ12b、シンクスイッチ12cを備える。補助電源12aは、メイン電源10よりも高い補助電圧Vxを生成する。補助電圧Vxの変動を抑制するために、その出力端子には平滑用のキャパシタCs2が設けられる。ソーススイッチ12bは、PチャンネルMOSFETで構成され、補助電源12aの出力端子と、DUT1の電源端子P1の間に設けられる。ソーススイッチ12bは、そのゲートにローレベルの制御信号SCNT1が入力されるとオンし、パルス状のソース補償電流ISRCを発生する。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the test apparatus 2a according to the second embodiment. Differences from the first embodiment will be described.
The power supply compensation circuit 12 includes an
以上が試験装置2aの構成である。試験装置2aの動作は、図1の試験装置2と同様であり、電源電圧VDDの変動を抑制できる。
The above is the configuration of the test apparatus 2a. The operation of the test apparatus 2a is the same as that of the
試験装置2aは、ソーススイッチ12bとしてPチャンネルMOSFETを利用している。この利点は、ソーススイッチ12bをNチャンネルMOSFETで構成したときとの対比によって明確となる。ソーススイッチ12bをNチャンネルで構成すると、トランジスタのソースには電源電圧VDDが印加されることになるため、電源電圧VDDが変動すると、ゲートソース間電圧VGSがその影響を受ける。ゲートソース間電圧VGSが変動すると補償電流ISRCが変動して補償精度が低下し、さらなる電源電圧VDDの変動を引き起こす。
The test apparatus 2a uses a P-channel MOSFET as the
ここで補助電源12aおよびソーススイッチ12bの組み合わせが供給すべきソース電流ISRCは、メイン電源10およびキャパシタCsの組み合わせが供給すべき動作電流IOPに比べて小さい。したがって、補助電源12aの出力端子に接続するキャパシタCs2の容量を適切に設計すれば、補助電源12aの出力電圧Vxの変動は、電源電圧VDDの変動に比べて小さくできる。そしてソーススイッチ12bにPチャンネルMOSFETを用いると、ゲートソース間電圧VGSは電源電圧VDDの影響を受けにくくなるため、安定的な補償電流ISRCを生成できる。
Here, the source current I SRC to be supplied by the combination of the
実施の形態にもとづき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described based on the embodiments, the embodiments merely show the principle and application of the present invention, and the embodiments depart from the idea of the present invention defined in the claims. Many modifications and changes in the arrangement are allowed within the range not to be performed.
実施の形態では、補償電流ICMPによって、電源電圧の変動がゼロであるような、つまり出力インピーダンスがゼロの理想電源の環境を実現する場合を説明したが、本発明はそれに限定されない。つまり、意図的な電源電圧変動を引き起こすような補償電流ICMPの波形を計算し、その補償電流波形が得られるように制御パターンSPTN_CMPを規定しておいてもよい。この場合、制御パターンSPTN_CMPに応じて任意の電源環境をエミュレートすることが可能となる。 In the embodiment, a case has been described in which the compensation current ICMP realizes an ideal power supply environment in which the fluctuation of the power supply voltage is zero, that is, the output impedance is zero. However, the present invention is not limited thereto. In other words, to calculate the waveform of a compensation current I CMP to cause deliberate supply voltage variation, it may have been prescribed to control patterns S PTN_CMP as its compensation current waveform is obtained. In this case, an arbitrary power supply environment can be emulated according to the control pattern SPTN_CMP .
1…DUT、2…試験装置、PG…パターン発生器、TG…タイミング発生器、FC…波形整形器、4…インタフェース回路、DR…ドライバ、10…メイン電源、12…電源補償回路、12a…補助電源、12b…ソーススイッチ、12c…シンクスイッチ、P1…電源端子、P2…接地端子、P3…I/O端子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DUT, 2 ... Test apparatus, PG ... Pattern generator, TG ... Timing generator, FC ... Waveform shaper, 4 ... Interface circuit, DR ... Driver, 10 ... Main power supply, 12 ... Power supply compensation circuit, 12a ... Auxiliary Power supply, 12b ... source switch, 12c ... sink switch, P1 ... power supply terminal, P2 ... ground terminal, P3 ... I / O terminal.
Claims (10)
前記半導体デバイスの電源端子に電力を供給するメイン電源と、
前記電源端子と接地端子の間に設けられたソーススイッチを含み、前記ソーススイッチをノーマリオンとして電流を発生させ、スイッチングによって前記ソーススイッチをオフしたときの電流の変化量を、ソース補償電流として前記半導体デバイスの前記電源端子に注入する電源補償回路と、
を備えることを特徴とする電源装置。 A power supply device for supplying a power supply voltage to a semiconductor device,
A main power supply for supplying power to the power supply terminal of the semiconductor device;
A source switch provided between the power supply terminal and the ground terminal, generating a current with the source switch being normally on, and a change amount of the current when the source switch is turned off by switching as the source compensation current A power compensation circuit for injecting into the power terminal of the semiconductor device;
A power supply apparatus comprising:
前記電源端子と接地端子の間に設けられたシンクスイッチをさらに含み、前記シンクスイッチをノーマリオフとし、スイッチングによって前記シンクスイッチをオンしたときに流れる電流を、前記半導体デバイスとは別経路に引きこむことを特徴とする請求項1または2に記載の電源装置。 The power supply compensation circuit is:
A sink switch provided between the power supply terminal and the ground terminal; wherein the sink switch is normally off, and a current that flows when the sink switch is turned on by switching is drawn to a path different from the semiconductor device The power supply device according to claim 1, wherein:
前記被試験デバイスの電源端子に電力を供給するメイン電源と、
前記電源端子と接地端子の間に設けられたソーススイッチを含み、前記ソーススイッチをノーマリオンとして電流を発生させ、スイッチングによって前記ソーススイッチをオフしたときの電流の変化量を、ソース補償電流として前記被試験デバイスの前記電源端子に注入する電源補償回路と、
そのひとつが前記ソーススイッチに割り当てられ、別の少なくともひとつがそれぞれ前記被試験デバイスの少なくともひとつの入出力端子に割り当てられる、複数のドライバと、
それぞれが前記ドライバごとに設けられた複数のインタフェース回路であって、それぞれが入力されたパターン信号を整形して対応するドライバへと出力する、複数のインタフェース回路と、
前記被試験デバイスの入出力端子に割り当てられた前記ドライバが出力すべき試験信号を記述するテストパターンを、そのドライバに対応する前記インタフェース回路に対して出力するとともに、前記テストパターンに応じて定められた制御パターンを、前記ソーススイッチに割り当てられたドライバに対応する前記インタフェース回路に対して出力するパターン発生器と、
を備えることを特徴とする試験装置。 A test apparatus for testing a device under test,
A main power supply for supplying power to the power supply terminal of the device under test;
A source switch provided between the power supply terminal and the ground terminal, generating a current with the source switch being normally on, and a change amount of the current when the source switch is turned off by switching as the source compensation current A power compensation circuit that is injected into the power terminal of the device under test;
A plurality of drivers, one of which is assigned to the source switch and at least one of which is assigned to at least one input / output terminal of the device under test;
A plurality of interface circuits each provided for each of the drivers, and each of the plurality of interface circuits for shaping and outputting the input pattern signal to a corresponding driver;
A test pattern describing a test signal to be output by the driver assigned to the input / output terminal of the device under test is output to the interface circuit corresponding to the driver, and determined according to the test pattern. A pattern generator for outputting the control pattern to the interface circuit corresponding to the driver assigned to the source switch;
A test apparatus comprising:
前記電源端子と接地端子の間に設けられたシンクスイッチをさらに含み、前記シンクスイッチをノーマリオフとし、スイッチングによって前記シンクスイッチをオンしたときに流れる電流を、前記被試験デバイスとは別経路に引きこむように構成されることを特徴とする請求項4または5に記載の試験装置。 The power supply compensation circuit is:
It further includes a sink switch provided between the power supply terminal and the ground terminal. The sink switch is normally off, and the current that flows when the sink switch is turned on by switching is drawn to a path different from that of the device under test. The test apparatus according to claim 4, wherein the test apparatus is configured to be configured to be configured to be
前記半導体デバイスの電源端子に電力を供給するメイン電源と、
前記メイン電源の出力電圧より高い電圧を生成する補助電源と、
前記補助電源の出力端子に接続されたキャパシタと、
前記半導体デバイスの前記電源端子と前記補助電源の出力端子との間に設けられたPチャンネルMOSFETのソーススイッチを含み、前記ソーススイッチをスイッチングによりオンしたときに流れる電流を、ソース補償電流として前記半導体デバイスの前記電源端子に注入する電源補償回路と、
を備えることを特徴とする電源装置。 A power supply device for supplying a power supply voltage to a semiconductor device,
A main power supply for supplying power to the power supply terminal of the semiconductor device;
An auxiliary power source that generates a voltage higher than the output voltage of the main power source;
A capacitor connected to the output terminal of the auxiliary power source;
A source switch of a P-channel MOSFET provided between the power supply terminal of the semiconductor device and the output terminal of the auxiliary power supply, and a current flowing when the source switch is turned on by switching is defined as a source compensation current A power compensation circuit that injects into the power terminal of the device;
A power supply apparatus comprising:
前記電源端子と接地端子の間に設けられたシンクスイッチをさらに含み、前記シンクスイッチをスイッチングによってオンしたときに流れる電流を、前記半導体デバイスとは別経路に引きこむことを特徴とする請求項7に記載の電源装置。 The power supply compensation circuit is:
8. The method according to claim 7, further comprising a sink switch provided between the power supply terminal and the ground terminal, wherein a current flowing when the sink switch is turned on by switching is drawn to a path different from the semiconductor device. The power supply device described in 1.
前記被試験デバイスの電源端子に電力を供給するメイン電源と、
前記メイン電源の出力電圧より高い電圧を生成する補助電源と、
前記補助電源の出力端子に接続されたキャパシタと、
前記被試験デバイスの前記電源端子と前記補助電源の出力端子との間に設けられたPチャンネルMOSFETのソーススイッチを含み、前記ソーススイッチをスイッチングによりオンしたときに流れる電流を、ソース補償電流として前記被試験デバイスの前記電源端子に注入する電源補償回路と、
そのひとつが前記ソーススイッチに割り当てられ、別の少なくともひとつがそれぞれ前記被試験デバイスの少なくともひとつの入出力端子に割り当てられる、複数のドライバと、
それぞれが前記ドライバごとに設けられた複数のインタフェース回路であって、それぞれが入力されたパターン信号を整形して対応するドライバへと出力する、複数のインタフェース回路と、
前記被試験デバイスの入出力端子に割り当てられた前記ドライバが出力すべき試験信号を記述するテストパターンを、そのドライバに対応する前記インタフェース回路に対して出力するとともに、前記テストパターンに応じて定められた制御パターンを、前記ソーススイッチに割り当てられたドライバに対応する前記インタフェース回路に対して出力するパターン発生器と、
を備えることを特徴とする試験装置。 A test apparatus for testing a device under test,
A main power supply for supplying power to the power supply terminal of the device under test;
An auxiliary power source that generates a voltage higher than the output voltage of the main power source;
A capacitor connected to the output terminal of the auxiliary power source;
A source switch of a P-channel MOSFET provided between the power supply terminal of the device under test and the output terminal of the auxiliary power supply, and a current that flows when the source switch is turned on by switching as the source compensation current A power compensation circuit that is injected into the power terminal of the device under test;
A plurality of drivers, one of which is assigned to the source switch and at least one of which is assigned to at least one input / output terminal of the device under test;
A plurality of interface circuits each provided for each of the drivers, and each of the plurality of interface circuits for shaping and outputting the input pattern signal to a corresponding driver;
A test pattern describing a test signal to be output by the driver assigned to the input / output terminal of the device under test is output to the interface circuit corresponding to the driver, and determined according to the test pattern. A pattern generator for outputting the control pattern to the interface circuit corresponding to the driver assigned to the source switch;
A test apparatus comprising:
前記電源端子と接地端子の間に設けられたシンクスイッチをさらに含み、前記シンクスイッチをスイッチングによってオンしたときに流れる電流を、前記被試験デバイスとは別経路に引きこむことを特徴とする請求項9に記載の試験装置。 The power supply compensation circuit is:
A sink switch provided between the power supply terminal and the ground terminal is further included, and a current that flows when the sink switch is turned on by switching is drawn into a path different from the device under test. 9. The test apparatus according to 9.
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