JP2018032973A - Semiconductor integrated circuit and method of operating the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily check the state of a resistance change element.SOLUTION: A semiconductor integrated circuit includes a crossbar switch circuit, and a determination circuit 102 which measures the electric potential of a data output side wiring of a reconfigurable circuit including the crossbar switch circuit, compares the measured electric potential with a predetermined electric potential threshold, and, on the basis of the result of the comparison, determines a failure of the crossbar switch circuit targeted in the reconfigurable circuit.SELECTED DRAWING: Figure 23

Description

本発明は、半導体集積回路およびその動作方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit and an operation method thereof.

FPGA(Field−Programmable Gate Array)などの再構成可能回路(プログラマブル論理集積回路)は、論理演算回路の動作や論理演算回路の接続を記憶するメモリを書き換えることで、製造後であっても論理動作や配線接続の変更が可能である。メモリ素子として、SRAM(Static Random Access Memory)セル、アンチフューズ、フローティングゲートMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタなどを用いる。しかし、トランジスタと同じ層に形成するためチップ面積が大きくなり、製造コストの上昇や回路の動作速度の低下、動作電力の増大を招く。そこで、配線層に形成可能な抵抗変化素子を利用した再構成可能回路が提案されている(例えば、非特許文献1、特許文献1,2参照)。   Reconfigurable circuits (programmable logic integrated circuits) such as field-programmable gate arrays (FPGAs) rewrite the memory that stores the operation of the logic operation circuit and the connection of the logic operation circuit, so that the logic operation can be performed even after manufacturing. The wiring connection can be changed. As the memory element, an SRAM (Static Random Access Memory) cell, an antifuse, a floating gate MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, or the like is used. However, since it is formed in the same layer as the transistor, the chip area is increased, resulting in an increase in manufacturing cost, a decrease in circuit operation speed, and an increase in operating power. Thus, a reconfigurable circuit using a resistance change element that can be formed in a wiring layer has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1, Patent Documents 1 and 2).

図1(a)に示すように、抵抗変化素子(RE)は、第1の配線層(T1)と、第2の配線層(T2)と、第1の配線層および第2の配線層との間に形成された固体電解質材料(IC)とから構成される。図1(b)は、図1(a)に示した抵抗変化素子のシンボリック表現を示す図である。図1(c)に示すように、抵抗変化素子の両端に順バイアスのセット電圧(VSET)、あるいは逆バイアスのリセット電圧(VRST)を印加することでその抵抗値を変えることができる。低抵抗状態(ON状態)と高抵抗状態(OFF状態)との比は10の5乗、あるいはそれ以上となる。このため、上述した抵抗変化素子は、2つの配線間を電気的に接続、あるいは切断できるスイッチ手段として機能する。   As shown in FIG. 1A, the resistance change element (RE) includes a first wiring layer (T1), a second wiring layer (T2), a first wiring layer, and a second wiring layer. And a solid electrolyte material (IC) formed between the two. FIG. 1B is a diagram showing a symbolic expression of the variable resistance element shown in FIG. As shown in FIG. 1C, the resistance value can be changed by applying a forward bias set voltage (VSET) or a reverse bias reset voltage (VRST) to both ends of the variable resistance element. The ratio of the low resistance state (ON state) to the high resistance state (OFF state) is 10 to the fifth power or more. For this reason, the resistance change element described above functions as a switch unit that can electrically connect or disconnect between two wirings.

また、抵抗変化素子をスイッチ用途で用いる場合、1つのトランジスタと2つの対となる抵抗変化素子とを用いた相補型(1T2R)スイッチセル構造が提案されている(例えば、特許文献3,4参照。)。図1(d)は、1T2R構造のスイッチセルの一例を示す図である。図1(d)に示した1T2R構造のスイッチセルは、第1の抵抗変化素子の一方の端子と第二2の抵抗変化素子の一方の端子とトランジスタのドレイン端子とが接続されている。また、第1の抵抗変化素子および第二2の抵抗変化素子は、イオン電導層を用いた原子移動型素子である。また、1T2R構造のスイッチセルは、図2に示すように直交する信号線の交点近傍に配置され、クロスバースイッチ回路として信号パスの切り替え用途に用いられる。このため、図3に示すように、再構成可能回路においては、ロジックブロック間の接続や信号パスの切り替える機能ブロックを実装する際に使われる。なお、ある規模のロジックブロックと、そのロジックブロックへの接続やその近傍の信号パスを切り替える機能ブロックを1のロジックエレメント(LE)とみなす。ロジックエレメントをタイル状に並べて相互に接続し、より大規模な再構成可能回路を実現する。   In addition, when the variable resistance element is used for switching, a complementary (1T2R) switch cell structure using one transistor and two pairs of variable resistance elements has been proposed (see, for example, Patent Documents 3 and 4). .) FIG. 1D is a diagram illustrating an example of a switch cell having a 1T2R structure. In the 1T2R switch cell shown in FIG. 1D, one terminal of the first variable resistance element, one terminal of the second variable resistance element, and the drain terminal of the transistor are connected. The first resistance change element and the second resistance change element are atom transfer type elements using an ion conductive layer. Further, as shown in FIG. 2, the switch cell having the 1T2R structure is disposed in the vicinity of the intersection of the orthogonal signal lines, and is used for switching the signal path as a crossbar switch circuit. For this reason, as shown in FIG. 3, in the reconfigurable circuit, it is used when a functional block for switching between logic blocks or switching a signal path is mounted. Note that a logic block of a certain scale and a functional block for switching the connection to the logic block and a signal path in the vicinity thereof are regarded as one logic element (LE). Logic elements are arranged in tiles and connected together to achieve a larger scale reconfigurable circuit.

図4に示すように、タイル状に並べたLEの周辺には、スイッチセル内の抵抗変化素子を書き込む、また、書き込み後の状態を確認するための、アドレスデコーダやリード/ライトドライバ回路が配置され、接続される。図5や図6に示すように、あるスイッチ内の抵抗変化素子(RE1,RE2)に対して、ドライバから書き込み電圧を付与することで、抵抗変化素子を高(低)抵抗状態から低(高)抵抗状態へ変化させる。なお、所望のデータパスを実現できるスイッチパターンを基にクロスバースイッチ回路に存在する各スイッチセルをオン、オフする動作を、再構成可能回路のコンフィギュレーション動作(書き込み動作)と呼ぶ。   As shown in FIG. 4, an address decoder and a read / write driver circuit for writing resistance change elements in the switch cells and checking the state after writing are arranged around the LEs arranged in a tile shape. Connected. As shown in FIGS. 5 and 6, by applying a write voltage from the driver to the variable resistance elements (RE1, RE2) in a certain switch, the variable resistance element is changed from a high (low) resistance state to a low (high) ) Change to the resistance state. The operation of turning on / off each switch cell existing in the crossbar switch circuit based on a switch pattern that can realize a desired data path is called a configuration operation (write operation) of the reconfigurable circuit.

コンフィギュレーション動作後、抵抗変化素子に書き込んだ状態は不揮発であり、セット電圧(VSET)、もしくは、リセット電圧(VRST)以下の電圧下では状態が保持される。アプリケーション動作電圧(VDD、ただし、VDD<|VSET|またはVDD<|VRST|)において、図7に示すように所望のパスを通ってデータ(信号)処理が実行される。コンフィギュレーション動作によって書き込まれたスイッチ状態(パターン)に従って、信号を伝送してデータを処理させる動作を、再構成可能回路のアプリケーション動作と呼ぶ。   After the configuration operation, the state written in the variable resistance element is nonvolatile, and the state is maintained under a voltage equal to or lower than the set voltage (VSET) or the reset voltage (VRST). At an application operating voltage (VDD, where VDD <| VSET | or VDD <| VRST |), data (signal) processing is executed through a desired path as shown in FIG. The operation of transmitting a signal and processing data according to the switch state (pattern) written by the configuration operation is called an application operation of the reconfigurable circuit.

特許第4356542号Japanese Patent No. 4356542 国際公開第2012/043502号International Publication No. 2012/043502 国際公開第2013/190742号International Publication No. 2013/190742 国際公開第2014/030393号International Publication No. 2014/030393

M. Miyamura, et al., “First demonstration of logic mapping on nonvolatile programmable cell using complementary atom switch,” IEEE IEDM Dig. Tech. Papers, pages 10.6.1−10.6.4, 2012.M. Miyamura, et al., “First demonstration of logic mapping on nonvolatile programmable cell using complimentary atom switch,” I. IEDMT.

再構成可能回路の回路規模が大きくなり、論理ゲート相当で10万ゲート以上になると、使用される抵抗変化素子の個数も1メガを超えるようになる。このため、コンフィギュレーション動作後において、長期や高温環境下で保持、もしくは、アプリケーション動作を続けると、再構成可能回路内の抵抗変化素子の中には、ON状態からOFF状態に遷移してしまうビットが発生する(保持不良)。それにより、図8に示すように、保持不良が発生したスイッチ箇所では信号伝達が行われず、信号処理が正常に行われない。   When the circuit scale of the reconfigurable circuit becomes large and becomes equal to or more than 100,000 gates corresponding to logic gates, the number of resistance change elements used exceeds 1 mega. For this reason, after the configuration operation, there is a bit that changes from the ON state to the OFF state in the variable resistance element in the reconfigurable circuit if it is held in a long-term or high-temperature environment or the application operation is continued. Occurs (holding failure). As a result, as shown in FIG. 8, signal transmission is not performed at the switch location where the retention failure has occurred, and signal processing is not normally performed.

保持不良が発生した状態でアプリケーション動作をしないためにも、定期的に抵抗変化素子の状態をチェックすることが望ましい。しかしながら、所定の抵抗変化素子の状態をチェックするために、関連する経路上のすべての信号状態をチェック前後で変化しないようにケアしなければならない。このため、アプリケーション動作を停止・再起動する処理の複雑化、および、時間的オーバーヘッドが大きくなり、信号の応答性(リアルタイム性)を下げてしまうという問題点がある。一方、図9に示すように、抵抗変化素子の状態を読み出すための電圧・電流ドライバと、クロスバースイッチ回路に信号を出力するバッファの駆動力とがバッティングするため、アプリケーション動作と並行して抵抗変化素子の状態を読み出すことも困難となってしまうという問題点がある。   It is desirable to periodically check the state of the resistance change element so that the application operation is not performed in a state where the holding failure has occurred. However, in order to check the state of a given variable resistance element, care must be taken that all signal states on the associated path do not change before and after the check. For this reason, there is a problem that processing for stopping / restarting the application operation is complicated and time overhead is increased, and the response (real time) of the signal is lowered. On the other hand, as shown in FIG. 9, since the voltage / current driver for reading the state of the resistance change element and the driving force of the buffer that outputs a signal to the crossbar switch circuit are batting, the resistance in parallel with the application operation There is a problem that it is difficult to read the state of the change element.

本発明の目的は、上述した課題を解決する半導体集積回路およびその動作方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit and an operation method thereof that solve the above-described problems.

本発明の半導体集積回路は、
クロスバースイッチ回路と、
前記クロスバースイッチ回路を含む再構成可能回路のデータ出力側配線の電位を測定し、該測定した電位と所定の電位閾値とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記再構成可能回路内の対象となるクロスバースイッチ回路の不良を判定する判定回路とを有する。
また、本発明の半導体集積回路の動作方法は、
クロスバースイッチ回路を含む再構成可能回路のデータ出力側配線の電位を測定し、該測定した電位と所定の電位閾値とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記再構成可能回路内の対象となるクロスバースイッチ回路の不良を判定する判定回路を、アプリケーション電圧が印加された再構成可能回路のアプリケーション動作時に動作させる。
The semiconductor integrated circuit of the present invention is
A crossbar switch circuit;
The potential of the data output side wiring of the reconfigurable circuit including the crossbar switch circuit is measured, and the measured potential is compared with a predetermined potential threshold. Based on the result of the comparison, the reconfigurable circuit And a determination circuit for determining a defect of the crossbar switch circuit to be subjected to the above.
Further, the operation method of the semiconductor integrated circuit of the present invention is as follows.
The potential of the data output side wiring of the reconfigurable circuit including the crossbar switch circuit is measured, the measured potential is compared with a predetermined potential threshold, and the reconfigurable circuit in the reconfigurable circuit is compared based on the comparison result. A determination circuit that determines a defect in the target crossbar switch circuit is operated during the application operation of the reconfigurable circuit to which the application voltage is applied.

以上説明したように、本発明においては、抵抗変化素子の状態を容易に確認することができる。   As described above, in the present invention, the state of the resistance change element can be easily confirmed.

抵抗値素子の構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of a resistance value element. 図1(a)に示した抵抗値素子のシンボリック表現を示す図である。It is a figure which shows the symbolic expression of the resistance value element shown to Fig.1 (a). 図1(a)に示した抵抗値素子の抵抗値を変化させるための動作方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the operation | movement method for changing the resistance value of the resistance value element shown to Fig.1 (a). 2つの抵抗値素子とトランジスタとから構成されたスイッチセルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the switch cell comprised from two resistance value elements and a transistor. 信号交点にスイッチセルが配置されたクロスバースイッチ回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the crossbar switch circuit by which the switch cell is arrange | positioned at the signal intersection. 再構成可能回路の基本構成(機能ブロック)の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the basic composition (functional block) of a reconfigurable circuit. スイッチセルの書き込み回路を含む再構成可能回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the reconfigurable circuit containing the write circuit of a switch cell. スイッチセルの抵抗変化素子(RE1)の書き込み方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the writing method of the resistance change element (RE1) of a switch cell. スイッチセルの抵抗変化素子(RE2)の書き込み方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the write-in method of the resistance change element (RE2) of a switch cell. コンフィギュレーションによりON・OFFスイッチパターンが書き込まれたクロスバースイッチにおける信号伝達(アプリケーション動作)の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the signal transmission (application operation | movement) in the crossbar switch in which the ON / OFF switch pattern was written by the configuration. ONからOFFに変化した保持不良ビットの発生による信号伝達不良およびフローティングノードの発生の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of signal transmission failure and generation | occurrence | production of a floating node by generation | occurrence | production of the retention defect bit which changed from ON to OFF. アプリケーション動作と、抵抗変化素子の状態を読み出し動作との同時実施による、抵抗変化素子の状態を読み出す用電圧・電流ドライバと、クロスバースイッチ回路へ信号を出力するバッファとの駆動力バッティングの一例を示す図である。An example of driving force batting between a voltage / current driver for reading the state of the resistance change element and a buffer for outputting a signal to the crossbar switch circuit by simultaneously executing the application operation and the state of reading the state of the resistance change element. FIG. クロスバースイッチのデータ出力側配線(RH)および駆動力判定回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the data output side wiring (RH) of a crossbar switch, and a driving force determination circuit. 図10に示した駆動力判定回路の内部構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the internal structure of the driving force determination circuit shown in FIG. 図10に示した駆動力判定回路の動作方法の一例を示す図である(保持不良が発生していない場合)。It is a figure which shows an example of the operation | movement method of the driving force determination circuit shown in FIG. 10 (when holding | maintenance defect does not generate | occur | produce). 保持不良の発生によるRH[m’]ノードのフローティング状態発生の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the floating state generation | occurrence | production of RH [m '] node by generation | occurrence | production of a holding defect. 図10に示した駆動力判定回路の動作方法の一例を示す図である(保持不良が発生している場合)。It is a figure which shows an example of the operation | movement method of the driving force determination circuit shown in FIG. 10 (when the holding defect has generate | occur | produced). 保持不良が発生しているかどうかの巡回チェックの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cyclic | annular check of whether the maintenance defect has generate | occur | produced. 巡回チェック時の動作フローの一例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an example of the operation | movement flow at the time of a patrol check. 信号の遷移前後における駆動力の判定チェック動作の禁止の様子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the prohibition state of the driving force determination check operation before and after signal transition. 保持不良発生検知後の、不良発生ビットの位置同定と修復までの動作フローの一例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an example of the operation | movement flow until the position identification of a defect occurrence bit after a holding defect generation | occurrence | production detection and repair. 図10に示した駆動力判定回路の内部構造の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the internal structure of the driving force determination circuit shown in FIG. 図11に示した駆動力判定回路の動作方法の一例を示す図である(保持不良が発生していない場合)。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an operation method of the driving force determination circuit illustrated in FIG. 11 (when no holding failure occurs). 図11に示した駆動力判定回路の動作方法を説明するためのフローチャートである。12 is a flowchart for explaining an operation method of the driving force determination circuit shown in FIG. 11. クロックのゲーティング領域情報と、巡回チェック条件の変更を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the gating area | region information of a clock, and a cyclic | annular check condition. 本発明の半導体集積回路の他の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows other embodiment of the semiconductor integrated circuit of this invention.

以下に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本形態におけるスイッチセルに用いる抵抗変化素子(図1(a)に示したもの)としては、遷移金属酸化物を用いたReRAM(Resistance Random Access Memory)や、イオン伝導体を用いたNanoBridge(登録商標)など、ある一定以上の電圧を所定時間以上印加することで抵抗状態が変化し、保持される抵抗変化素子であればよい。また、信号を継続的に通過させて使用する際のディスターブ耐性が高いという観点から、抵抗変化素子は、抵抗変化をさせための電圧の印加方向に極性がある、図1(c)に示したようなバイポーラ型の抵抗変化素子である。さらに、抵抗変化素子は、バイポーラ型の抵抗変化素子が、抵抗変化極性が対向するように2つ対向して直列につながり、2つのスイッチの接続点にスイッチ(トランジスタ)が配置されているという、図1(d)に示したような構成がより望ましい。また、図1(d)に示したスイッチセルにおいて、2つの抵抗変化素子は、低抵抗状態(ON状態)または高抵抗状態(OFF状態)にプログラム可能である。   As the variable resistance element (shown in FIG. 1A) used in the switch cell in this embodiment, ReRAM (Resistance Random Access Memory) using a transition metal oxide or NanoBridge (registered trademark) using an ionic conductor. ), Etc., as long as it is a resistance change element that changes and is held by applying a voltage of a certain level or more for a predetermined time or more. In addition, from the viewpoint of high disturbance resistance when the signal is continuously passed through and used, the resistance change element has a polarity in the direction of voltage application for resistance change, as shown in FIG. Such a bipolar variable resistance element. Furthermore, the resistance change element is a bipolar resistance change element, two are connected in series so that the resistance change polarity is opposite, and a switch (transistor) is arranged at a connection point of the two switches. A configuration as shown in FIG. 1D is more desirable. In the switch cell shown in FIG. 1D, the two resistance change elements can be programmed to a low resistance state (ON state) or a high resistance state (OFF state).

スイッチセルを用いて、信号パスを切り替えるためのクロスバースイッチ回路を構成する。クロスバースイッチ回路では、信号用配線(RV)とそれに直交する信号用配線(RH)とのクロスポイント近傍にスイッチセルが配置される。図1(d)に示したスイッチセルを用いる場合、図2に示すように2つの抵抗変化素子(RE[1],RE[2])の抵抗変化素子間で共有されていない側の電極TR1とTR2とにそれぞれ接続される。各スイッチセル内の抵抗変化素子の状態を変えることで、クロスバースイッチ内のRV信号線が、任意のRH信号線と電気的に接続され、信号を伝達できる。   A crossbar switch circuit for switching signal paths is configured using switch cells. In the crossbar switch circuit, a switch cell is disposed in the vicinity of a cross point between the signal wiring (RV) and the signal wiring (RH) orthogonal thereto. When the switch cell shown in FIG. 1D is used, the electrode TR1 on the side not shared between the resistance change elements of the two resistance change elements (RE [1], RE [2]) as shown in FIG. And TR2 respectively. By changing the state of the resistance change element in each switch cell, the RV signal line in the crossbar switch is electrically connected to an arbitrary RH signal line, and a signal can be transmitted.

ロジックブロックとルーティング・コネクションブロックとを少なくとも有する再構成可能回路は、図3に示すように上述したクロスバースイッチ回路を少なくとも含む。再構成可能回路は、クロスバースイッチ回路内のスイッチを書き換えることでスイッチパターンに従った所望の信号処理を実行できる。なお、ロジックブロック内部のメモリを、クロスバースイッチ回路で実装しても良い。この場合、クロスバースイッチ回路の2つの入力信号線は、動作電圧(VDD)もしくはGNDと接続される。また、再構成可能回路は、スイッチを書き換えるために、図4に示すように、信号処理を実施するロジックブロックとルーティング・コネクションブロック以外に、各抵抗変化素子にアクセスするためのアドレスデコーダ、および、書き込み電流・電圧を供給するドライバを少なくとも含む。   A reconfigurable circuit having at least a logic block and a routing connection block includes at least the crossbar switch circuit described above as shown in FIG. The reconfigurable circuit can execute desired signal processing according to the switch pattern by rewriting the switch in the crossbar switch circuit. The memory inside the logic block may be mounted with a crossbar switch circuit. In this case, the two input signal lines of the crossbar switch circuit are connected to the operating voltage (VDD) or GND. Further, the reconfigurable circuit includes an address decoder for accessing each resistance change element, in addition to a logic block and a routing connection block for performing signal processing, as shown in FIG. It includes at least a driver for supplying a write current / voltage.

図1(d)に示したスイッチセルにおいては、アドレスデコーダ、および書き込みドライバを用いて、図5および図6に示すように各抵抗変化素子に電圧・電流を印加して、高抵抗状態(リセット状態)、および低抵抗状態(セット状態)にして、スイッチセルをオン・オフさせる。所望のデータ伝送経路を実現するスイッチパターンになるようにクロスバースイッチ回路に存在する各スイッチセルをオン・オフしておく動作を、再構成可能回路のコンフィギュレーション動作(書き込み動作)と呼ぶことにする。   In the switch cell shown in FIG. 1D, a voltage / current is applied to each variable resistance element as shown in FIG. 5 and FIG. State) and a low resistance state (set state), and the switch cell is turned on / off. The operation of turning on and off each switch cell existing in the crossbar switch circuit so as to achieve a switch pattern that realizes a desired data transmission path is referred to as a configuration operation (write operation) of the reconfigurable circuit. To do.

コンフィギュレーション動作後、抵抗変化素子に書き込んだ状態は、セット電圧(VSET)、もしくは、リセット電圧(VRST)以下の電圧下では状態が保持される。そのため、その後のアプリケーション動作電圧(VDD、ただしVDD<|VSET|またはVDD<|VRST|)においては、図7に示すように所望のパスを通ってデータ(信号)が処理される。コンフィギュレーション動作によって書き込まれたスイッチ状態(パターン)に従って、信号を伝送してデータを処理させる動作を、再構成可能回路のアプリケーション動作と呼ぶことにする。   The state written to the variable resistance element after the configuration operation is maintained under a voltage equal to or lower than the set voltage (VSET) or the reset voltage (VRST). Therefore, at the subsequent application operating voltage (VDD, where VDD <| VSET | or VDD <| VRST |), data (signal) is processed through a desired path as shown in FIG. The operation of transmitting data and processing data according to the switch state (pattern) written by the configuration operation will be referred to as an application operation of the reconfigurable circuit.

各クロスバースイッチの周辺には、書き込みドライバとクロスバースイッチ回路の間の接続/非接続、およびロジックブロック間の信号伝送バッファとクロスバースイッチ回路の間の接続/非接続を行うためのトランジスタからなるスイッチ素子が少なくとも配置されて、接続される。コンフィギュレーション動作時とアプリケーション動作時とにそれぞれのスイッチが開閉される(図5〜7)。   Transistors for connecting / disconnecting between the write driver and the crossbar switch circuit and connecting / disconnecting between the signal transmission buffer between the logic blocks and the crossbar switch circuit are arranged around each crossbar switch. At least a switching element is arranged and connected. Each switch is opened and closed during the configuration operation and during the application operation (FIGS. 5 to 7).

図5に示したようなコンフィギュレーション動作で導通状態になる上述したトランジスタスイッチの両端子のうち、クロスバースイッチ内の配線と接続されない側の端子、もしくは、デコード回路を介して電気的に上述した端子と同電位になるノードに対して、図10に示すように駆動力の判定回路(駆動力判定回路100)を接続する。駆動力判定回路100は、アプリケーション動作電圧であるVDD電位へプルアップ、もしくは、GND電位へプルダウンするための駆動回路(信号IN[n]の出力バッファ)が、判定対象となるノード(RH[m])に対してスイッチ素子を介して電気的に接続されて、上記対象ノードの電位レベルが正常にVDDもしくはGNDのどちらかになっているかを判定する。   Of the two terminals of the above-described transistor switch that is rendered conductive by the configuration operation as shown in FIG. 5, the terminal that is not connected to the wiring in the crossbar switch, or electrically described above via a decode circuit. A driving force determination circuit (driving force determination circuit 100) is connected to a node having the same potential as the terminal as shown in FIG. In the driving force determination circuit 100, a driving circuit (output buffer for the signal IN [n]) for pulling up to the VDD potential that is an application operating voltage or pulling down to the GND potential is a node (RH [m] ]) Is electrically connected via a switch element to determine whether the potential level of the target node is normally VDD or GND.

図11に示すように、駆動力判定回路100は、プリチャージ回路120と、電圧モニター回路である電位測定部130と、接続切り替えスイッチ(SW1,SW2)と、それらの動作タイミングを制御するコントロール回路である制御部110とを少なくとも含んでいれば良い。図12に示すように、駆動力判定回路100は、プリチャージ回路120を用いてVDD−GND間のある中間電位でノードをプリチャージしながら、評価対象のノードへアクセスする。プリチャージ回路120は、所定の電位までデータ出力側配線の電位を駆動後ハイインピーダンス状態にさせる。なお、プリチャージ回路120の中間電位はVDD/2が望ましい。SW1をOFF状態にすると同時にスイッチSW[m]をON状態にして、電位測定部130が測定する電圧レベルを評価する。電位測定部130は、データ出力側配線の電位を測定する。制御部110は、電位測定部130の観測電位がVDD電位に近い所定の電位閾値(Vth_high:第1の電位閾値)よりも高い、もしくは、GND電位に近い所定の電位閾値(Vth_low:第2の電位閾値)よりも低いかどうかを判定する。制御部110は、電位測定部130の観測電位がVDD電位に近い所定の電位もしくはGND電位に近い所定の電位となっていれば、クロスバーの評価対象ノード(RH[m])が、保持不良のないスイッチセルを介して入力信号回路(駆動回路、図10のIN[n]信号の出力バッファ)と正常に接続されていると判定する。一方、制御部110は、電位測定部130の観測電圧が、(Vth_high)よりも高くない、もしくは、(Vth_low)よりも低くない場合は、図13および図14のように保持不良が発生したと判定する。Vth_highは(VDD*0.7〜VDD*0.9)の間が望ましく、Vth_lowは(VDD*0.1〜VDD*0.3)の間が望ましい。   As shown in FIG. 11, the driving force determination circuit 100 includes a precharge circuit 120, a potential measurement unit 130 that is a voltage monitor circuit, connection changeover switches (SW1 and SW2), and a control circuit that controls the operation timings thereof. It is sufficient that at least the control unit 110 is included. As shown in FIG. 12, the driving force determination circuit 100 accesses the node to be evaluated while precharging the node with a certain intermediate potential between VDD and GND using the precharge circuit 120. The precharge circuit 120 drives the potential of the data output side wiring to a predetermined potential and sets it to a high impedance state after driving. The intermediate potential of the precharge circuit 120 is preferably VDD / 2. At the same time that SW1 is turned off, the switch SW [m] is turned on, and the voltage level measured by the potential measuring unit 130 is evaluated. The potential measuring unit 130 measures the potential of the data output side wiring. The control unit 110 has a predetermined potential threshold (Vth_low: second potential) nearer to the GND potential than the predetermined potential threshold (Vth_high: first potential threshold) near the VDD potential. It is determined whether it is lower than (potential threshold). When the observation potential of the potential measurement unit 130 is a predetermined potential close to the VDD potential or a predetermined potential close to the GND potential, the control unit 110 determines that the evaluation target node (RH [m]) of the crossbar is defective in holding. It is determined that the input signal circuit (the drive circuit, the output buffer for the IN [n] signal in FIG. 10) is normally connected via the switch cell having no connection. On the other hand, when the observation voltage of the potential measurement unit 130 is not higher than (Vth_high) or lower than (Vth_low), the control unit 110 determines that a holding failure has occurred as shown in FIGS. 13 and 14. judge. Vth_high is preferably between (VDD * 0.7 to VDD * 0.9), and Vth_low is preferably between (VDD * 0.1 to VDD * 0.3).

駆動力判定回路100はハイインピーダンスであり、クロスバースイッチ内の信号状態を変化させるとなく、抵抗変化素子がON状態からOFF状態に変化してないこと(保持不良が発生していないこと)を確認することができる。このため、保持不良チェックにおけるアプリケーション動作の停止、および、チェック後の復旧作業を行わずに保持不良の有無をチェックできる。   The driving force determination circuit 100 has high impedance, and it is confirmed that the resistance change element does not change from the ON state to the OFF state (no holding failure occurs) without changing the signal state in the crossbar switch. Can be confirmed. Therefore, it is possible to check whether there is a holding failure without stopping the application operation in the holding failure check and performing recovery work after the check.

図15および図16に示すように、駆動力の判定回路による保持不良の有無チェックは、クロスバーのある出力信号線の正常動作を確認後、自動的に次の異なる出力信号線に対してチェック動作を実施させても良い。制御部110が、SW1をONとし、SW2をONとし、SW[m]をOFFとし、プリチャージを行う(ステップS1)。続いて、制御部110が、SW1をOFFとし、SW2をONとし、SW[m]をONとし、電位測定部130がデータ出力側配線の電位を測定する。制御部110は、電位測定部130が測定した電位VがVth_highよりも高いまたはVth_lowよりも低いかどうかを判定する(ステップS2)。電位測定部130が測定した電位VがVth_highよりも高いまたはVth_lowよりも低い場合、駆動力判定回路100はRH[m]をRH[m+1]とし、次の異なる出力信号線に対してチェック動作を実施する。一方、電位測定部130が測定した電位VがVth_highよりも高くなく、Vth_lowよりも低くない場合、制御部110は、RH[m]において保持不良検出をしたと判定し、再書き込み動作を行う(ステップS3)。
ただし、図17に示すように、アプリケーション動作中であっても、駆動力判定回路100は、再構成可能回路内部の信号ノードが遷移するタイミングの前後はチェック動作を実行しない。もしくは、駆動力判定回路100は、チェック動作を実施したとしてもその時に得たチェック結果は無視する。駆動力判定回路100は、クロックの立ち上がりで各データをフリップフロップでラッチするアプリケーションの場合は、フリップフロップのセットアップ・ホールド違反となる期間をチェック作業の禁止期間としても良い。
As shown in FIG. 15 and FIG. 16, the presence or absence of holding failure by the driving force determination circuit is automatically checked for the next different output signal line after confirming the normal operation of the output signal line with the crossbar. The operation may be performed. The control unit 110 turns on SW1, turns on SW2, turns off SW [m], and performs precharging (step S1). Subsequently, the control unit 110 turns off SW1, turns on SW2, turns on SW [m], and the potential measurement unit 130 measures the potential of the data output side wiring. The controller 110 determines whether the potential V measured by the potential measuring unit 130 is higher than Vth_high or lower than Vth_low (step S2). When the potential V measured by the potential measuring unit 130 is higher than Vth_high or lower than Vth_low, the driving force determination circuit 100 sets RH [m] to RH [m + 1] and performs a check operation on the next different output signal line. carry out. On the other hand, when the potential V measured by the potential measuring unit 130 is not higher than Vth_high and not lower than Vth_low, the control unit 110 determines that a holding failure has been detected in RH [m], and performs a rewrite operation ( Step S3).
However, as shown in FIG. 17, even during the application operation, the driving force determination circuit 100 does not execute the check operation before and after the timing at which the signal node inside the reconfigurable circuit transitions. Alternatively, even if the driving force determination circuit 100 performs the check operation, the check result obtained at that time is ignored. In the case of an application in which each data is latched by a flip-flop at the rising edge of the clock, the driving force determination circuit 100 may set a period during which the flip-flop setup / hold is violated as a check prohibition period.

保持不良検出後は、図18のフローチャートに示す処理の流れで保持不良のスイッチセルを修復しても良い。保持不良を検出後(ステップS11)、アプリケーションを停止させる(ステップS12)。不良が検出されたデータ線(RH[m’])上にあるスイッチセルをn’=0から順次、コンフィギュレーション動作と同様に各スイッチセルにアクセスし、Vset電圧よりも低い電圧を印加して流れる電流をモニターすることで、各抵抗変化素子の抵抗値を読み出す。スイッチセル内で抵抗変化素子の片側(RE1)を読み出し(ステップS13)、次に反対側(RE2)の抵抗値を読み出す(ステップS14)。RE1とRE2との状態不一致から不良スイッチ箇所を同定し(ステップS15,S16)、不良スイッチセル[n’,m’]のRE1とRE2とに対してセット動作(高抵抗から低抵抗状態へ遷移するように)をして不良セルを修復しても良い(ステップS17)。これにより、再構成可能回路のコンフィギュレーション用のスイッチパターンデータを再構成可能回路の外部から改めて読み出す必要がなくなる。   After the holding failure is detected, the switch cell having the holding failure may be repaired in the process flow shown in the flowchart of FIG. After detecting a holding failure (step S11), the application is stopped (step S12). The switch cells on the data line (RH [m ′]) where the defect is detected are sequentially accessed from n ′ = 0 in the same manner as the configuration operation, and a voltage lower than the Vset voltage is applied. The resistance value of each variable resistance element is read by monitoring the flowing current. One side (RE1) of the variable resistance element is read in the switch cell (step S13), and then the resistance value on the opposite side (RE2) is read (step S14). The defective switch location is identified from the state mismatch between RE1 and RE2 (steps S15 and S16), and the set operation is performed on RE1 and RE2 of the defective switch cell [n ′, m ′] (transition from high resistance to low resistance state) The defective cell may be repaired (step S17). This eliminates the need to read the switch pattern data for configuration of the reconfigurable circuit from the outside of the reconfigurable circuit.

なお、判定回路としては、図19に示すように、さらに定常電圧源・電流モニター回路を含んでいても良い。図19に示すように、駆動力判定回路101は、プリチャージ回路121と、電圧モニター回路である電位測定部131と、接続切り替えスイッチ(SW1,SW2,SW3)と、電流モニター回路である電流測定部141と、それらの動作タイミングを制御するコントロール回路である制御部111とを少なくとも含んでいれば良い。   As shown in FIG. 19, the determination circuit may further include a steady voltage source / current monitor circuit. As shown in FIG. 19, the driving force determination circuit 101 includes a precharge circuit 121, a potential measurement unit 131 that is a voltage monitor circuit, connection switching switches (SW1, SW2, and SW3), and a current measurement that is a current monitor circuit. It suffices to include at least the unit 141 and the control unit 111 that is a control circuit that controls the operation timing of the unit 141.

また、図20および図21に示すように、電位測定部131が測定した電位に応じた出力レベルを設定する。制御部111が、SW1をONとし、SW2をONとし、SW3をOFFとし、SW[m]をOFFとし、プリチャージを行う(ステップS21)。続いて、制御部111が、SW1をOFFとし、SW2をONとし、SW3をOFFとし、SW[m]をONとし、電位測定部131がデータ出力側配線の電位を測定する。制御部111は、電位測定部131が測定した電位VがVth_highよりも高い、またはVth_lowよりも低いかどうかを判定する(ステップS22)。電位測定部130が測定した電位VがVth_highよりも高い場合、電源回路の出力レベルをVDD−dVに設定する(ステップS23)。また、電位測定部130が測定した電位VがVth_lowよりも低い場合、電源回路の出力レベルをdVに設定する(ステップS24)。
その後、制御部111が、SW1をOFFとし、SW2をOFFとし、SW3をONとし、SW[m]をONとし、電流測定部141がデータ出力側配線に流れる電流を測定する。制御部111は、電流測定部141が測定した電流値の絶対値|Is|がIthよりも大きいかどうかを判定する(ステップS25)。電流測定部141が測定した電流値の絶対値|Is|がIthよりも大きい場合、駆動力判定回路101はRH[m]をRH[m+1]とし、次の異なる出力信号線に対してチェック動作を実施する。一方、電流測定部141が測定した電流値の絶対値|Is|がIthよりも大きくない場合、制御部111は、RH[m]において保持不良検出をしたと判定し、再書き込み動作を行う(ステップS26)。このように、判定対象ノードと電源回路の出力ノード間で電位差dVを発生させ、その際に流れる電流値をモニターできれば良い。駆動力判定回路101が、電流値が閾値(Ith)よりも大きいことを確認し、観測ノードが十分に低い抵抗を有するスイッチセルを介して入力信号回路(駆動回路)と接続されていると判断しても良い。信号は通すものの、伝達遅延に支障をきたすような不良スイッチセルを検出することが可能となる。電流閾値(Ith)は、100uAから0.1uAの間が望ましい。
Also, as shown in FIGS. 20 and 21, an output level corresponding to the potential measured by the potential measuring unit 131 is set. The control unit 111 turns on SW1, turns on SW2, turns off SW3, turns off SW [m], and performs precharging (step S21). Subsequently, the control unit 111 turns off SW1, turns on SW2, turns off SW3, turns on SW [m], and the potential measurement unit 131 measures the potential of the data output side wiring. The control unit 111 determines whether the potential V measured by the potential measurement unit 131 is higher than Vth_high or lower than Vth_low (step S22). When the potential V measured by the potential measuring unit 130 is higher than Vth_high, the output level of the power supply circuit is set to VDD-dV (step S23). When the potential V measured by the potential measuring unit 130 is lower than Vth_low, the output level of the power supply circuit is set to dV (step S24).
Thereafter, the control unit 111 turns off SW1, turns off SW2, turns on SW3, turns on SW [m], and the current measuring unit 141 measures the current flowing through the data output side wiring. The control unit 111 determines whether or not the absolute value | Is | of the current value measured by the current measurement unit 141 is larger than Ith (step S25). When the absolute value | Is | of the current value measured by the current measuring unit 141 is larger than Ith, the driving force determination circuit 101 sets RH [m] to RH [m + 1] and performs a check operation on the next different output signal line. To implement. On the other hand, when the absolute value | Is | of the current value measured by the current measuring unit 141 is not larger than Ith, the control unit 111 determines that a holding failure is detected in RH [m], and performs a rewrite operation ( Step S26). Thus, it is only necessary to generate a potential difference dV between the determination target node and the output node of the power supply circuit and to monitor the current value flowing at that time. The driving force determination circuit 101 confirms that the current value is larger than the threshold value (Ith), and determines that the observation node is connected to the input signal circuit (driving circuit) via a switch cell having a sufficiently low resistance. You may do it. Although a signal is passed, it is possible to detect a defective switch cell that impedes transmission delay. The current threshold (Ith) is preferably between 100 uA and 0.1 uA.

再構成可能回路は、クロック制御用のゲーティング回路を有していても良い。この場合、各ロジックエレメント、もしくは、ある一定のロジックエレメント単位で、ロジックエレメントに導入されるクロック信号をゲーティングできる。図22に示すように、ゲーティングコントローラからのゲーティング情報に基づいて、ゲーティング領域のロジックエレメント内のクロスバーのスイッチセルを検査する際、図17に示すようにチェック禁止区間を設定せずチェック動作を実施しても良い。すなわち、検査するロジックセルの状態に応じて、チェック条件を変えても良い。   The reconfigurable circuit may have a gating circuit for clock control. In this case, the clock signal introduced into the logic element can be gated in units of each logic element or a certain logic element. As shown in FIG. 22, when checking the crossbar switch cell in the logic element of the gating area based on the gating information from the gating controller, the check prohibition section is not set as shown in FIG. A check operation may be performed. That is, the check conditions may be changed according to the state of the logic cell to be inspected.

(実施例1)
図1(a)〜(d)に示したようなスイッチセルに用いる抵抗変化素子として、イオン伝導体を用いたNanoBridge(登録商標)を用いる。図1(c)に示すように、抵抗変化素子はある一定以上の電圧を所定時間以上印加することで抵抗状態が変化し、保持される。また、抵抗変化素子は、抵抗変化をさせるための電圧の印加方向に極性があるバイポーラ型である。また、抵抗変化素子の低抵抗状態(ON状態)と高抵抗状態(OFF状態)の比は10の5乗、あるいはそれ以上である。スイッチセル内では、図1(d)に示すように、バイポーラ型の抵抗変化素子が2つ対向して直列につながり、2つのスイッチの接続点にトランジスタが配置(接続)される。
Example 1
As the variable resistance element used in the switch cell as shown in FIGS. 1A to 1D, NanoBridge (registered trademark) using an ion conductor is used. As shown in FIG. 1C, the resistance change state of the variable resistance element is changed and maintained by applying a voltage of a certain level or higher for a predetermined time or longer. The resistance change element is a bipolar type having a polarity in the direction of application of a voltage for changing resistance. Further, the ratio of the low resistance state (ON state) to the high resistance state (OFF state) of the variable resistance element is 10 to the fifth power or more. In the switch cell, as shown in FIG. 1D, two bipolar variable resistance elements are connected in series to face each other, and a transistor is arranged (connected) at the connection point of the two switches.

上述したスイッチセルを用いて、信号パスを切り替えるためのクロスバースイッチ回路を構成する。図2に示すように、クロスバースイッチ回路では、信号用配線(RV)とそれに直交する信号用配線(RH)とのクロスポイント近傍にスイッチセルが配置され、2つの抵抗変化素子(RE[1],RE[2])の抵抗変化素子間で共有されていない側の電極TR1とTR2とにそれぞれ接続される。各スイッチセル内の抵抗変化素子の状態を変えることで、クロスバースイッチ内のRV信号線が、任意のRH信号線と電気的に接続され、信号を伝達できるようになる。   A crossbar switch circuit for switching signal paths is configured using the above-described switch cell. As shown in FIG. 2, in the crossbar switch circuit, a switch cell is arranged in the vicinity of a cross point between a signal wiring (RV) and a signal wiring (RH) orthogonal thereto, and two resistance change elements (RE [1] ], RE [2]) are connected to the electrodes TR1 and TR2 on the side not shared between the variable resistance elements. By changing the state of the resistance change element in each switch cell, the RV signal line in the crossbar switch is electrically connected to an arbitrary RH signal line and can transmit a signal.

ロジックブロックとルーティング・コネクションブロックとをベースとした再構成可能回路は、図3に示すように上述したクロスバースイッチ回路を含む。クロスバースイッチ回路内のスイッチを書き換えることでスイッチパターンに従った所望の信号伝搬を実行し、信号処理を行うことができる。なお、スイッチを書き換えるために図4に示すように、信号処理を実施するロジックブロックおよびルーティング・コネクションブロック以外に、各抵抗変化素子にアクセスするためのアドレスデコーダ、および電流・電圧を供給するドライバ回路を有する。   The reconfigurable circuit based on the logic block and the routing / connection block includes the crossbar switch circuit described above as shown in FIG. By rewriting the switch in the crossbar switch circuit, desired signal propagation according to the switch pattern can be executed and signal processing can be performed. In order to rewrite the switch, as shown in FIG. 4, in addition to the logic block for performing signal processing and the routing / connection block, an address decoder for accessing each resistance change element, and a driver circuit for supplying current / voltage Have

アドレスデコーダおよび書き込みドライバを用いて、図5および図6に示すように各抵抗変化素子を高抵抗状態(リセット状態)、および低抵抗状態(セット状態)にする。高抵抗状態から低抵抗状態にすることをセット動作、低抵抗状態から高抵抗状態にする動作をリセット動作と呼ぶ。また、所望のデータ伝送経路を実現するスイッチパターンになるようにクロスバーに存在する各スイッチセルをオン、OFF状態にしておく動作を、再構成可能回路のコンフィギュレーション動作(書き込み動作)とする。   Using the address decoder and the write driver, each resistance change element is set to a high resistance state (reset state) and a low resistance state (set state) as shown in FIGS. The operation from the high resistance state to the low resistance state is called a set operation, and the operation from the low resistance state to the high resistance state is called a reset operation. In addition, an operation of turning on and off each switch cell existing in the crossbar so as to obtain a switch pattern that realizes a desired data transmission path is a configuration operation (write operation) of the reconfigurable circuit.

コンフィギュレーション動作後、抵抗変化素子に書き込んだ状態は、セット電圧(VSET)、もしくは、リセット電圧(VRST)以下の電圧下では状態が保持される。その後のアプリケーション動作電圧(VDD、ただしVDD<|VSET|またはVDD<|VRST|)においては、図7に示すように所望のパスを通ってデータ(信号)処理が実行できる。コンフィギュレーション動作によって書き込まれたスイッチ状態(パターン)に従って、信号を伝送してデータを処理させる動作を、再構成可能回路のアプリケーション動作とする。   The state written to the variable resistance element after the configuration operation is maintained under a voltage equal to or lower than the set voltage (VSET) or the reset voltage (VRST). At the subsequent application operating voltage (VDD, where VDD <| VSET | or VDD <| VRST |), data (signal) processing can be executed through a desired path as shown in FIG. An operation of transmitting a signal and processing data according to a switch state (pattern) written by the configuration operation is an application operation of the reconfigurable circuit.

なお、各クロスバースイッチの周辺には、書き込みドライバとクロスバースイッチ回路の間、およびロジックブロック間の信号伝送バッファとクロスバースイッチ回路の間の接続、非接続を行うためのトランジスタからなるスイッチ素子が配置されている。図5〜7に示すような構成を有し、コンフィギュレーション動作時、アプリケーション動作時にそれぞれのスイッチが開閉する。   In addition, a switch element including transistors for connecting and disconnecting between the write driver and the crossbar switch circuit and between the signal transmission buffer and the crossbar switch circuit between the logic blocks is provided around each crossbar switch. Is arranged. 5-7, each switch opens and closes during configuration operation and application operation.

図5に示したコンフィギュレーション動作に導通状態になるトランジスタスイッチの両端子のうち、クロスバースイッチ内の配線と接続されない側の端子、もしくは、デコード回路を介して電気的に上述した端子と同電位になるノードに対して、駆動力判定回路100を図10に示すように接続する。駆動力判定回路100は、アプリケーション動作電圧であるVDD電位へプルアップ、もしくはGND電位へプルダウンするための駆動回路(信号IN[n]の出力バッファ)が、判定対象となるノード(RH[m])に対してスイッチ素子を介して電気的に接続されて、対象ノードの電位レベルが正常にVDDとGNDとのどちらかになっているかを判定する。   Of the two terminals of the transistor switch that becomes conductive in the configuration operation shown in FIG. 5, the terminal that is not connected to the wiring in the crossbar switch, or the same electrical potential as the terminal described above electrically via the decode circuit As shown in FIG. 10, the driving force determination circuit 100 is connected to the node to be. In the driving power determination circuit 100, a driving circuit (output buffer for the signal IN [n]) for pulling up to the VDD potential that is the application operating voltage or pulling down to the GND potential is a node (RH [m]) to be determined. ) Is electrically connected via a switch element to determine whether the potential level of the target node is normally VDD or GND.

図11に示すように、駆動力判定回路100は、プリチャージ回路120と、電圧モニター回路である電位測定部130と、接続切り替えスイッチ(SW1,SW2)と、それらの動作タイミングを制御するコントロール回路である制御部110とを有する。図12に示すように、SW1をON状態にし、プリチャージ回路120を用いてVDD−GND間のある中間電位(VDD/2)でノードをプリチャージしながら、評価対象のノードへアクセスするためのアドレスデコードを済ませておく。また、あらかじめSW2をON状態にしておくことで、ノードと電源モニター回路とを電気的に接続しておく。次に、SW1をOFF状態にすると同時、もしくは、少し遅れたタイミングでスイッチSW[m]をON状態にする。SW[m]を開閉して所定時間経過後、制御部110は、電位測定部130が測定した電圧レベルを評価する。電位測定部130が測定した電位がVDD電位に近い所定の電位(Vth_high=VDD*0.9)よりも高い、もしくはGND電位に近い所定の電位(Vth_low =VDD*0.1)よりも低い値になっている場合、制御部110は、クロスバーの評価対象ノード(RH[m])が保持不良のないスイッチセルを介して入力信号回路(駆動回路、図10のIN[n]信号の出力バッファ)と正常に接続されていると判断する。   As shown in FIG. 11, the driving force determination circuit 100 includes a precharge circuit 120, a potential measurement unit 130 that is a voltage monitor circuit, connection changeover switches (SW1 and SW2), and a control circuit that controls the operation timings thereof. And a control unit 110. As shown in FIG. 12, the SW1 is turned on, and the precharge circuit 120 is used to access the node to be evaluated while precharging the node at a certain intermediate potential (VDD / 2) between VDD and GND. Complete address decoding. Further, the node and the power supply monitor circuit are electrically connected by previously turning on SW2. Next, the switch SW [m] is turned on at the same time when the SW1 is turned off or at a slightly delayed timing. After a predetermined time has elapsed after opening and closing SW [m], control unit 110 evaluates the voltage level measured by potential measuring unit 130. The potential measured by the potential measuring unit 130 is higher than a predetermined potential close to the VDD potential (Vth_high = VDD * 0.9) or lower than a predetermined potential close to the GND potential (Vth_low = VDD * 0.1). In this case, the control unit 110 outputs the input signal circuit (driving circuit, IN [n] signal in FIG. 10) via the switch cell in which the evaluation target node (RH [m]) of the crossbar has no retention failure. Buffer)).

一方、保持不良が発生し、図13に示すように対象ノード(RH[m’])が入力信号回路(信号IN[n’]の出力バッファ)と正常に接続されなくなった場合にフローティング状態になる。図14に示すように、ノードはVDDにプルアップ、もしくはGNDにプルダウンされないため、電位測定部130が測定した電位は、(Vth_high)よりも高くなく、(Vth_low)よりも低くなく、保持不良が発生したと判断できる。   On the other hand, when a holding failure occurs and the target node (RH [m ′]) is not normally connected to the input signal circuit (the output buffer of the signal IN [n ′]) as shown in FIG. Become. As shown in FIG. 14, since the node is not pulled up to VDD or pulled down to GND, the potential measured by the potential measuring unit 130 is not higher than (Vth_high), lower than (Vth_low), and there is a retention failure. It can be determined that it occurred.

駆動力判定回路100は、ハイインピーダンスであるため、正常にアプリケーション動作していれば、クロスバー内のすべての信号線は電気的にVDDもしくはGND電位となるように駆動されており、駆動力判定回路100と接続されてもクロスバースイッチ内の信号状態を変化させることがない。仮に、変動したとしても、OUT[m]として後段で信号を受け取るCMOS(Complementary MOS)回路の反転閾値を超える継続的な変動ではなく、データの誤送は起こさない。このため、データ誤送を引き起こすことなく、抵抗変化素子がON状態からOFF状態に変化してないこと、すなわち、保持不良が発生していないことを確認することができる。従って、アプリケーション動作の停止、およびチェック後の復旧作業を行わずに保持不良の有無をチェックできる。   Since the driving force determination circuit 100 has high impedance, if the application operation is normally performed, all signal lines in the crossbar are driven so as to be electrically at the VDD or GND potential. Even when connected to the circuit 100, the signal state in the crossbar switch is not changed. Even if it fluctuates, it is not a continuous fluctuation that exceeds the inversion threshold of a CMOS (Complementary MOS) circuit that receives a signal in the subsequent stage as OUT [m], and erroneous data transmission does not occur. For this reason, it is possible to confirm that the resistance change element has not changed from the ON state to the OFF state, that is, no retention failure has occurred without causing erroneous data transmission. Therefore, it is possible to check whether there is a holding defect without stopping the operation of the application and performing recovery work after the check.

図15および図16に示すように、駆動力判定回路100が行う保持不良の有無チェックは、クロスバーのある出力信号線の正常動作を確認後、自動的に次の異なる出力信号線に対してチェック動作を実施する。ただし、図17に示すように、駆動力判定回路100は、アプリケーション動作中であっても、再構成可能回路内部の信号ノードが遷移するタイミングの前後はチェック動作を実行しない。もしくは、駆動力判定回路100は、チェック動作を実施したとしてもその時に得たチェック結果は無視する。例えば、クロックの立ち上がりで各データをフリップフロップでラッチするアプリケーションの場合、駆動力判定回路100は、フリップフロップのセットアップ・ホールド違反となる期間をチェック作業の禁止期間とする。   As shown in FIG. 15 and FIG. 16, the driving force determination circuit 100 checks whether there is a holding defect and automatically checks the normal operation of the output signal line with the crossbar, and then automatically checks the next different output signal line. Perform check operation. However, as illustrated in FIG. 17, the driving force determination circuit 100 does not perform the check operation before and after the timing at which the signal node in the reconfigurable circuit transitions even during the application operation. Alternatively, even if the driving force determination circuit 100 performs the check operation, the check result obtained at that time is ignored. For example, in the case of an application in which each data is latched by a flip-flop at the rising edge of the clock, the driving power determination circuit 100 sets a period during which the flip-flop setup / hold is violated as a prohibited period for the check operation.

図18は、保持不良検出後の処理の流れの一例を示すフローチャートである。保持不良を検出後(ステップS11)、アプリケーションを停止させる(ステップS12)。不良が検出されたデータ線(RH[m’])上にあるスイッチセルをn’=0から順次、コンフィギュレーション動作と同様に各スイッチセルにアクセスし、Vset電圧よりも低い電圧を印加して流れる電流をモニターすることで、各抵抗変化素子の抵抗値を読み出す。スイッチセル内で抵抗変化素子の片側(RE1)を読み出し(ステップS13)、次に反対側(RE2)の抵抗値を読み出す(ステップS14)。RE1とRE2との状態不一致から不良スイッチ箇所を同定する(ステップS15,S16)。保持不良の発生確率(F)は、150℃保管でも、数ppm/年のオーダーである。このため、同一のスイッチセル内で2つの抵抗変化素子が同時に保持不良で低抵抗状態から高抵抗状態に変化する確率は、FxF/2(=〜10の12乗)ときわめて低く、RE1とRE2との片側のみ高抵抗状態になっているスイッチセルが信号経路を断絶させた不良スイッチセル[n’,m’]と判定できる。不良スイッチセル[n’,m’]のRE1とRE2とに対してセット動作(高抵抗から低抵抗状態へ戻す)をして不良セルを修復する(ステップS17)。これにより、再度アプリケーション動作を実行できるようになる。このようにRE1とRE2との状態不一致から不良スイッチ箇所を同定することで、再構成可能回路のコンフィギュレーション用のスイッチパターンデータを再構成可能回路の外部から改めて読み出し、参照する必要がなくなる。   FIG. 18 is a flowchart illustrating an example of the flow of processing after detection of a holding failure. After detecting a holding failure (step S11), the application is stopped (step S12). The switch cells on the data line (RH [m ′]) where the defect is detected are sequentially accessed from n ′ = 0 in the same manner as the configuration operation, and a voltage lower than the Vset voltage is applied. The resistance value of each variable resistance element is read by monitoring the flowing current. One side (RE1) of the variable resistance element is read in the switch cell (step S13), and then the resistance value on the opposite side (RE2) is read (step S14). A defective switch location is identified from the state mismatch between RE1 and RE2 (steps S15 and S16). The occurrence probability (F) of retention failure is on the order of several ppm / year even at 150 ° C. storage. For this reason, the probability that two resistance change elements in the same switch cell change from the low resistance state to the high resistance state at the same time due to poor holding is as low as FxF / 2 (= 10 to the 12th power), and RE1 and RE2 It can be determined that the switch cell in a high resistance state on only one side is a defective switch cell [n ′, m ′] in which the signal path is cut off. A set operation (returns from the high resistance to the low resistance state) is performed on RE1 and RE2 of the defective switch cell [n ′, m ′] to repair the defective cell (step S17). As a result, the application operation can be executed again. By identifying the defective switch location from the state mismatch between RE1 and RE2, the switch pattern data for configuration of the reconfigurable circuit need not be read again from outside the reconfigurable circuit and referenced.

(実施例2)
図19に示すように、駆動力判定回路101は、プリチャージ回路121と、電圧モニター回路である電位測定部131と、接続切り替えスイッチ(SW1,SW2,SW3)と、電流モニター回路である電流測定部141と、それらの動作タイミングを制御するコントロール回路である制御部111とを少なくとも含んでいれば良い。図20および図21に示すように、SW1をON状態にし、プリチャージ回路121を用いてVDD−GND間のある中間電位(VDD/2)でノードをプリチャージしつつ、評価対象のノードへアクセスするためのアドレスデコードを済ませておく。また、あらかじめSW2をON状態にしておくことで、ノードと電源モニター回路とを電気的に接続しておく。次に、SW1をOFF状態にすると同時、もしくは、少し遅れたタイミングでスイッチSW[m]をON状態にする。SW[m]を開閉して所定の時間が経過した後、制御部111は、電位測定部131が測定した電圧レベルを判定する。電位測定部131が測定した電位がVDD電位に近い所定の電位(Vth_high=VDD*0.9)よりも高い、もしくはGND電位に近い所定の電位(Vth_low=VDD*0.1)よりも低い場合、クロスバーの評価対象ノード(RH[m])は、保持不良のないスイッチセルを介して入力信号回路(駆動回路、図10のIN[n]信号の出力バッファ)と電気的に接続されていると判定する。
(Example 2)
As shown in FIG. 19, the driving force determination circuit 101 includes a precharge circuit 121, a potential measurement unit 131 that is a voltage monitor circuit, connection switching switches (SW1, SW2, and SW3), and a current measurement that is a current monitor circuit. It suffices to include at least the unit 141 and the control unit 111 that is a control circuit that controls the operation timing of the unit 141. As shown in FIG. 20 and FIG. 21, the SW1 is turned on, and the precharge circuit 121 is used to precharge the node at a certain intermediate potential (VDD / 2) between VDD and GND, while accessing the node to be evaluated. To complete the address decoding. Further, the node and the power supply monitor circuit are electrically connected by previously turning on SW2. Next, the switch SW [m] is turned on at the same time when the SW1 is turned off or at a slightly delayed timing. After a predetermined time has elapsed after opening and closing SW [m], the control unit 111 determines the voltage level measured by the potential measurement unit 131. When the potential measured by the potential measuring unit 131 is higher than a predetermined potential close to the VDD potential (Vth_high = VDD * 0.9) or lower than a predetermined potential close to the GND potential (Vth_low = VDD * 0.1) The node to be evaluated (RH [m]) of the crossbar is electrically connected to the input signal circuit (driving circuit, output buffer for the IN [n] signal in FIG. 10) via a switch cell having no retention failure. It is determined that

次に、電位測定部131が測定した電位がVth_highよりも高い場合は電源回路の出力レベルをVDD−dV(=VDD*0.9)に設定し、Vth_lowよりも低い場合は電源回路の出力レベルをdV(=VDD*0.1)に設定する。SW2をOFF状態に戻し、SW3をON状態にすることで、判定対象ノードと電源回路の出力ノードとの間で電位差dV(=0.1V)を発生させ、その際に流れる電流値を電流測定部141が測定する。制御部11は、電流測定部141が測定した電流値の絶対値が閾値(Ith)、例えば10uAを超える値であれば、クロスバーの評価対象ノード(RH[m])は、少なくとも10kΩ以下の直列抵抗以下のスイッチセルを介して入力信号回路(駆動回路)と、正常に接続されていると判定する。   Next, when the potential measured by the potential measuring unit 131 is higher than Vth_high, the output level of the power supply circuit is set to VDD−dV (= VDD * 0.9), and when lower than Vth_low, the output level of the power supply circuit is set. Is set to dV (= VDD * 0.1). By returning SW2 to the OFF state and turning SW3 to the ON state, a potential difference dV (= 0.1V) is generated between the determination target node and the output node of the power supply circuit, and the current value flowing at that time is measured. The unit 141 measures. When the absolute value of the current value measured by the current measuring unit 141 is a value exceeding a threshold value (Ith), for example, 10 uA, the control unit 11 has a crossbar evaluation target node (RH [m]) of at least 10 kΩ or less. It is determined that the input signal circuit (drive circuit) is normally connected via a switch cell having a series resistance or less.

一方、保持不良が発生し、図13に示すように対象ノード(RH[m’])が入力信号回路(信号IN[n’]の出力バッファ)と正常に接続されなくなった場合、フローティング状態になる。このため、ノードはVDDにプルアップ、もしくはGNDにプルダウンされないため、モニターした電圧は、(Vth_high)を超えず、もしくは(Vth_low)を下回らず、保持不良が発生したと判定できる。   On the other hand, when a retention failure occurs and the target node (RH [m ′]) is not normally connected to the input signal circuit (the output buffer of the signal IN [n ′]) as shown in FIG. Become. Therefore, since the node is not pulled up to VDD or pulled down to GND, the monitored voltage does not exceed (Vth_high) or falls below (Vth_low), and it can be determined that a holding failure has occurred.

クロスバースイッチ内の信号状態の変動は、OUT[m]として後段で信号を受け取るCMOS回路の反転閾値を超える変動ではなく、データの誤送は起こさない。したがって、誤送を引き起こすことなく、抵抗変化素子がON状態からOFF状態に変化してないこと、すなわち、保持不良が発生していないことを確認することができる。このため、アプリケーション動作の停止、およびチェック後の復旧作業を行わずに、保持不良の有無をチェックできる。   The change in the signal state in the crossbar switch is not a change exceeding the inversion threshold of the CMOS circuit that receives a signal in the subsequent stage as OUT [m], and no erroneous data transmission occurs. Therefore, it is possible to confirm that the resistance change element has not changed from the ON state to the OFF state, that is, no holding failure has occurred without causing erroneous sending. Therefore, it is possible to check whether there is a retention failure without stopping the operation of the application and performing recovery work after the check.

上述した駆動回路は、データの誤送は起こさない範囲で、差分電位dV(=0.1V)を継続的に印加できる。測定した電流値から、入力信号回路(信号IN[n’]の出力バッファ)と、対象ノード(RH[m’])との間を接続するスイッチセルの抵抗値を算出することが可能である。ON状態(〜1kΩ)からOFF状態(〜100MΩ)に遷移する前駆的現象でON状態が高抵抗側(〜10kΩ)へシフトする段階で保持不良を検出することができる。   The drive circuit described above can continuously apply the differential potential dV (= 0.1 V) within a range that does not cause erroneous data transmission. From the measured current value, it is possible to calculate the resistance value of the switch cell that connects between the input signal circuit (the output buffer of the signal IN [n ′]) and the target node (RH [m ′]). . Holding failure can be detected at the stage where the ON state shifts to the high resistance side (-10 kΩ) by a precursory phenomenon that transitions from the ON state (˜1 kΩ) to the OFF state (˜100 MΩ).

(実施例3)
再構成可能回路は、クロック制御用のゲーティング回路を有しており、各ロジックエレメント、もしくはある一定のロジックエレメント単位で、ロジックエレメントに導入されるクロック信号をゲーティングできる。これにより、信号処理をしなくてよいロジックエレメントのクロックを止め、再構成可能回路の消費電力を低減できる。図22のようにゲーティングコントローラからのゲーティング情報に基づいて、ゲーティング領域のロジックエレメント内のクロスバーのスイッチセルを検査する際、図17に示すようにチェック禁止区間を設定せずチェック動作を実施する。
(Example 3)
The reconfigurable circuit includes a gating circuit for clock control, and can gate a clock signal introduced to the logic element in units of each logic element or a certain logic element. Thereby, the clock of the logic element which does not need to perform signal processing is stopped, and the power consumption of the reconfigurable circuit can be reduced. When checking the crossbar switch cell in the logic element of the gating area based on the gating information from the gating controller as shown in FIG. 22, the check operation is performed without setting the check prohibition section as shown in FIG. To implement.

本発明は、以下の効果を奏する。アプリケーション動作時におけるクロスバースイッチ内の信号状態を変化させるとなく、抵抗変化素子がON状態からOFF状態に変化していない、すなわち、保持不良が発生していないことを適宜確認することができる。このため保持不良チェックにおいて、アプリケーション動作を停止・再起動する処理の複雑化を回避し、さらに時間的オーバーヘッドがない。   The present invention has the following effects. Without changing the signal state in the crossbar switch during the application operation, it can be appropriately confirmed that the resistance change element has not changed from the ON state to the OFF state, that is, no holding failure has occurred. For this reason, in the holding failure check, it is possible to avoid complicated processing for stopping and restarting the application operation, and there is no time overhead.

(他の実施の形態)
図23は、本発明の他の実施の形態を示す図である。図23に示した半導体集積回路は、クロスバースイッチ回路と、駆動力判定回路102とを有する。駆動力判定回路102は、クロスバースイッチ回路を含む再構成可能回路のデータ出力側配線の電位を測定する。また、駆動力判定回路102は、測定した電位と所定の電位閾値とを比較する。また、駆動力判定回路102は、比較の結果に基づいて、再構成可能回路内の対象となるクロスバースイッチ回路の不良を判定する。
(Other embodiments)
FIG. 23 is a diagram showing another embodiment of the present invention. The semiconductor integrated circuit illustrated in FIG. 23 includes a crossbar switch circuit and a driving force determination circuit 102. The driving force determination circuit 102 measures the potential of the data output side wiring of the reconfigurable circuit including the crossbar switch circuit. The driving force determination circuit 102 compares the measured potential with a predetermined potential threshold value. Further, the driving force determination circuit 102 determines a defect of the target crossbar switch circuit in the reconfigurable circuit based on the comparison result.

このように、再構成可能回路のデータ出力側配線の電位を測定し、測定した電圧値に基づいて、クロスバースイッチ回路の不良を判定するため、抵抗変化素子の状態を容易に確認することができる。   As described above, the potential of the data output side wiring of the reconfigurable circuit is measured, and the defect of the crossbar switch circuit is determined based on the measured voltage value, so that the state of the resistance change element can be easily confirmed. it can.

上述した駆動力判定回路100〜102それぞれに設けられた各構成要素が行う処理は、目的に応じてそれぞれ作製された論理回路で行うようにしても良い。また、処理内容を手順として記述したコンピュータプログラム(以下、プログラムと称する)を駆動力判定回路100〜102それぞれにて読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを駆動力判定回路100〜102それぞれに読み込ませ、実行するものであっても良い。駆動力判定回路100〜102それぞれにて読取可能な記録媒体とは、フロッピー(登録商標)ディスク、光磁気ディスク、DVD(Digital Versatile Disc)、CD(Compact Disc)、Blu−ray(登録商標) Discなどの移設可能な記録媒体の他、駆動力判定回路100〜102それぞれに内蔵されたROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のメモリやHDD(Hard Disc Drive)等を指す。この記録媒体に記録されたプログラムは、駆動力判定回路100〜102それぞれに設けられたCPU(Central Processing Unit)にて読み込まれ、CPUの制御によって、上述したものと同様の処理が行われる。ここで、CPUは、プログラムが記録された記録媒体から読み込まれたプログラムを実行するコンピュータとして動作するものである。   The processing performed by each component provided in each of the driving force determination circuits 100 to 102 described above may be performed by a logic circuit that is produced according to the purpose. Further, a computer program (hereinafter referred to as a program) in which processing contents are described as a procedure is recorded on a recording medium readable by each of the driving force determination circuits 100 to 102, and the program recorded on the recording medium is determined as a driving force. The circuits 100 to 102 may be read and executed. Recording media that can be read by each of the driving force determination circuits 100 to 102 include a floppy (registered trademark) disk, a magneto-optical disk, a DVD (Digital Versatile Disc), a CD (Compact Disc), and a Blu-ray (registered trademark) Disc. In addition to a transferable recording medium such as the above, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a HDD (Hard Disc Drive), or the like built in each of the driving force determination circuits 100 to 102 is indicated. The program recorded on the recording medium is read by a CPU (Central Processing Unit) provided in each of the driving force determination circuits 100 to 102, and the same processing as described above is performed under the control of the CPU. Here, the CPU operates as a computer that executes a program read from a recording medium on which the program is recorded.

上記の実施の形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
(付記1)クロスバースイッチ回路と、
前記クロスバースイッチ回路を含む再構成可能回路のデータ出力側配線の電位を測定し、該測定した電位と所定の電位閾値とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記再構成可能回路内の対象となるクロスバースイッチ回路の不良を判定する判定回路とを有する半導体集積回路。
(付記2)前記判定回路は、前記測定した電位が、第1の電位閾値以下であり、かつ第2の閾値以上である場合、前記クロスバースイッチ回路が不良であると判定する、付記1に記載の半導体集積回路。
(付記3)前記クロスバースイッチ回路は、抵抗変化素子を用いたスイッチセルを用いて構成され、
前記スイッチセルは、低抵抗状態または高抵抗状態にプログラム可能な第1の抵抗変化素子と第2の抵抗変化素子と少なくとも1つのトランジスタとから構成され、前記第1の抵抗変化素子の一方の端子と前記第2の抵抗変化素子の一方の端子と前記トランジスタのドレイン端子とが接続された、付記2に記載の半導体集積回路。
(付記4)前記第1の抵抗変化素子および前記第2の抵抗変化素子は、バイポーラ型の抵抗変化素子であり、抵抗変化極性が対向するように配置されている、付記3に記載の半導体集積回路。
(付記5)前記判定回路は、
所定の電位まで前記データ出力側配線の電位を駆動後ハイインピーダンス状態にさせるプリチャージ回路と、
前記データ出力側配線の電位を測定する電圧モニター回路とを有する、付記1から4のいずれか1項に記載の半導体集積回路。
(付記6)前記判定回路は、定常電圧の印加と印加時に流れる電流値を測定し、該測定した電流値と所定の電流閾値とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記再構成可能回路内の対象となるクロスバースイッチ回路の不良を判定する、付記1から5のいずれか1項に記載の半導体集積回路。
(付記7)付記1から6のいずれか1項に記載の半導体集積回路が有する判定回路を、アプリケーション電圧が印加された再構成可能回路のアプリケーション動作時に動作させる動作方法。
(付記8)アプリケーション動作時のクロスバースイッチ内の配線の信号が変化する前後において前記判定回路を動作させない、または、前記判定回路における判定結果を無視する、付記7に記載の動作方法。
(付記9)前記半導体集積回路がクロックゲーティング回路を有する場合、前記クロックゲーティング回路からのゲーティング情報に基づいて、前記判定回路の判定条件を変更する、付記7または請求項8に記載の動作方法。
(付記10)付記1から6のいずれか1項に記載の半導体集積回路が有する判定回路と電気的に接続されていないエラーを検査ノードが検出した後、アプリケーションを停止する処理と、
前記エラーを検出したノードと接続されたスイッチセルの2つの抵抗変化素子の抵抗値を測定する処理と、
前記2つの抵抗変化素子の一方の抵抗変化素子が高抵抗状態であり、他方の抵抗変化素子が低抵抗状態である場合に前記スイッチセルを不良セルと判定する処理と、
前記判定された不良セルに対して、該不良セル内の2つの抵抗変化素子に対して高抵抗から低抵抗状態へ遷移するようにセット動作を行う処理とを行う動作方法。
(付記11)前記第1の抵抗変化素子および第2の抵抗変化素子が、イオン電導層を用いた原子移動型素子である、付記4に記載の半導体集積回路。
(付記12)クロスバースイッチ回路を含む再構成可能回路のデータ出力側配線と接続され、該配線の電位を測定する電位測定部と、
前記電位測定部が測定した電位と、あらかじめ設定された値とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記再構成可能回路内の対象となるクロスバースイッチ回路の不良を判定する制御部とを有する判定回路。
A part or all of the above embodiment can be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.
(Appendix 1) Crossbar switch circuit;
The potential of the data output side wiring of the reconfigurable circuit including the crossbar switch circuit is measured, and the measured potential is compared with a predetermined potential threshold. Based on the result of the comparison, the reconfigurable circuit A semiconductor integrated circuit having a determination circuit for determining a defect of a crossbar switch circuit to be subjected to
(Supplementary note 2) In Supplementary note 1, the determination circuit determines that the crossbar switch circuit is defective when the measured potential is equal to or less than a first potential threshold value and equal to or greater than a second threshold value. The semiconductor integrated circuit as described.
(Supplementary Note 3) The crossbar switch circuit is configured using a switch cell using a resistance change element,
The switch cell includes a first variable resistance element, a second variable resistance element, and at least one transistor that can be programmed to a low resistance state or a high resistance state, and one terminal of the first variable resistance element. The semiconductor integrated circuit according to appendix 2, wherein one terminal of the second variable resistance element and a drain terminal of the transistor are connected.
(Supplementary note 4) The semiconductor integrated circuit according to supplementary note 3, wherein the first resistance change element and the second resistance change element are bipolar resistance change elements, and are arranged so that resistance change polarities face each other. circuit.
(Supplementary Note 5) The determination circuit includes:
A precharge circuit for driving the potential of the data output side wiring to a predetermined potential to be in a high impedance state after driving;
The semiconductor integrated circuit according to any one of appendices 1 to 4, further comprising: a voltage monitor circuit that measures a potential of the data output side wiring.
(Appendix 6) The determination circuit measures the current value that flows at the time of application of the steady voltage, compares the measured current value with a predetermined current threshold value, and reconfigurable based on the result of the comparison 6. The semiconductor integrated circuit according to any one of appendices 1 to 5, wherein a defect of a target crossbar switch circuit in the circuit is determined.
(Supplementary note 7) An operation method for operating the determination circuit included in the semiconductor integrated circuit according to any one of supplementary notes 1 to 6 during an application operation of a reconfigurable circuit to which an application voltage is applied.
(Supplementary note 8) The operation method according to supplementary note 7, wherein the determination circuit is not operated before or after the signal of the wiring in the crossbar switch during application operation is changed, or the determination result in the determination circuit is ignored.
(Supplementary Note 9) When the semiconductor integrated circuit includes a clock gating circuit, the judgment condition of the judgment circuit is changed based on gating information from the clock gating circuit. How it works.
(Additional remark 10) The process which stops an application after a test | inspection node detects the error which is not electrically connected with the determination circuit which the semiconductor integrated circuit of any one of additional remark 1 to 6 has,
A process of measuring resistance values of two resistance change elements of the switch cell connected to the node that has detected the error;
A process of determining the switch cell as a defective cell when one of the two variable resistance elements is in a high resistance state and the other variable resistance element is in a low resistance state;
An operation method of performing a set operation on the determined defective cell so as to shift the two resistance change elements in the defective cell from a high resistance state to a low resistance state.
(Supplementary note 11) The semiconductor integrated circuit according to supplementary note 4, wherein the first variable resistance element and the second variable resistance element are atomic transfer type elements using an ion conductive layer.
(Supplementary Note 12) A potential measuring unit connected to the data output side wiring of the reconfigurable circuit including the crossbar switch circuit and measuring the potential of the wiring;
A control unit that compares the potential measured by the potential measurement unit with a preset value, and determines a defect of a target crossbar switch circuit in the reconfigurable circuit based on a result of the comparison; A determination circuit.

100,101 駆動力判定回路
102 判定回路
110,111 制御部
120,121 プリチャージ回路
130,131 電位測定部
141 電流測定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,101 Driving force determination circuit 102 Determination circuit 110,111 Control part 120,121 Precharge circuit 130,131 Potential measurement part 141 Current measurement part

Claims (10)

クロスバースイッチ回路と、
前記クロスバースイッチ回路を含む再構成可能回路のデータ出力側配線の電位を測定し、該測定した電位と所定の電位閾値とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記再構成可能回路内の対象となるクロスバースイッチ回路の不良を判定する判定回路とを有する半導体集積回路。
A crossbar switch circuit;
The potential of the data output side wiring of the reconfigurable circuit including the crossbar switch circuit is measured, and the measured potential is compared with a predetermined potential threshold. Based on the result of the comparison, the reconfigurable circuit A semiconductor integrated circuit having a determination circuit for determining a defect of a crossbar switch circuit to be subjected to
請求項1に記載の半導体回路において、
前記判定回路は、前記測定した電位が、第1の電位閾値以下であり、かつ第2の閾値以上である場合、前記クロスバースイッチ回路が不良であると判定する半導体集積回路。
The semiconductor circuit according to claim 1,
The determination circuit is a semiconductor integrated circuit that determines that the crossbar switch circuit is defective when the measured potential is not more than a first potential threshold and not less than a second threshold.
請求項2に記載の半導体集積回路において、
前記クロスバースイッチ回路は、抵抗変化素子を用いたスイッチセルを用いて構成され、
前記スイッチセルは、低抵抗状態または高抵抗状態にプログラム可能な第1の抵抗変化素子と第2の抵抗変化素子と少なくとも1つのトランジスタとから構成され、前記第1の抵抗変化素子の一方の端子と前記第2の抵抗変化素子の一方の端子と前記トランジスタのドレイン端子とが接続された半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 2,
The crossbar switch circuit is configured using a switch cell using a resistance change element,
The switch cell includes a first variable resistance element, a second variable resistance element, and at least one transistor that can be programmed to a low resistance state or a high resistance state, and one terminal of the first variable resistance element. And a first terminal of the second variable resistance element and a drain terminal of the transistor.
請求項3に記載の半導体集積回路において、
前記第1の抵抗変化素子および前記第2の抵抗変化素子は、バイポーラ型の抵抗変化素子であり、抵抗変化極性が対向するように配置されている半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 3,
The first variable resistance element and the second variable resistance element are bipolar variable resistance elements, and are arranged so that resistance change polarities face each other.
請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体集積回路において、
前記判定回路は、
所定の電位まで前記データ出力側配線の電位を駆動後ハイインピーダンス状態にさせるプリチャージ回路と、
前記データ出力側配線の電位を測定する電圧モニター回路とを有する半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein
The determination circuit includes:
A precharge circuit for driving the potential of the data output side wiring to a predetermined potential to be in a high impedance state after driving;
A semiconductor integrated circuit having a voltage monitor circuit for measuring a potential of the data output side wiring;
請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体集積回路において、
前記判定回路は、定常電圧の印加と印加時に流れる電流値を測定し、該測定した電流値と所定の電流閾値とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記再構成可能回路内の対象となるクロスバースイッチ回路の不良を判定する半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to any one of claims 1 to 5,
The determination circuit applies a steady voltage and measures a current value flowing at the time of application, compares the measured current value with a predetermined current threshold, and based on a result of the comparison, an object in the reconfigurable circuit The semiconductor integrated circuit which judges the defect of the crossbar switch circuit which becomes.
請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体集積回路が有する判定回路を、アプリケーション電圧が印加された再構成可能回路のアプリケーション動作時に動作させる動作方法。   An operation method for operating the determination circuit included in the semiconductor integrated circuit according to claim 1 during an application operation of a reconfigurable circuit to which an application voltage is applied. 請求項7に記載の動作方法において、
アプリケーション動作時のクロスバースイッチ内の配線の信号が変化する前後において前記判定回路を動作させない、または、前記判定回路における判定結果を無視する動作方法。
The operation method according to claim 7,
An operation method in which the determination circuit is not operated before or after the signal of the wiring in the crossbar switch during application operation is changed, or the determination result in the determination circuit is ignored.
請求項7または請求項8に記載の動作方法において、
前記半導体集積回路がクロックゲーティング回路を有する場合、前記クロックゲーティング回路からのゲーティング情報に基づいて、前記判定回路の判定条件を変更する動作方法。
The operating method according to claim 7 or claim 8,
When the semiconductor integrated circuit includes a clock gating circuit, an operation method for changing a determination condition of the determination circuit based on gating information from the clock gating circuit.
請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体集積回路が有する判定回路と電気的に接続されていないエラーを検査ノードが検出した後、アプリケーションを停止する処理と、
前記エラーを検出したノードと接続されたスイッチセルの2つの抵抗変化素子の抵抗値を測定する処理と、
前記2つの抵抗変化素子の一方の抵抗変化素子が高抵抗状態であり、他方の抵抗変化素子が低抵抗状態である場合に前記スイッチセルを不良セルと判定する処理と、
前記判定された不良セルに対して、該不良セル内の2つの抵抗変化素子に対して高抵抗から低抵抗状態へ遷移するようにセット動作を行う処理とを行う動作方法。
A process of stopping an application after the inspection node detects an error that is not electrically connected to the determination circuit included in the semiconductor integrated circuit according to any one of claims 1 to 6,
A process of measuring resistance values of two resistance change elements of the switch cell connected to the node that has detected the error;
A process of determining the switch cell as a defective cell when one of the two variable resistance elements is in a high resistance state and the other variable resistance element is in a low resistance state;
An operation method of performing a set operation on the determined defective cell so as to shift the two resistance change elements in the defective cell from a high resistance state to a low resistance state.
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WO2020183738A1 (en) * 2019-03-13 2020-09-17 Nec Corporation Xnor gate and binary convolution circuit

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