JP2019052869A - Semiconductor device and semiconductor device control method - Google Patents

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Abstract

To suppress an increase in circuit area.SOLUTION: A semiconductor device includes: an oscillation unit 11 provided with a variable frequency oscillation circuit 11c for receiving a set value and outputting a signal of an oscillation frequency based on the set value; and a diagnosis unit 12 for supplying the set value to the oscillation unit 11, detecting an oscillation frequency change every time the set value is varied for each change unit, and determining the presence or absence of a characteristic defect of the variable frequency oscillation circuit 11c on the basis of a comparison result between an expected value of the change held in a holding circuit 12c in advance and the detected change.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体装置及び半導体装置の制御方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a method for controlling the semiconductor device.

従来、所定の発振周波数の信号を出力するPLL(Phase Locked Loop)回路を含む半導体装置の製造時に、LSI(Large Scale Integrated circuit)テスタなどの外部測定装置を用いて、発振周波数が適切な値であるか否かを診断する方法があった。しかし、外部測定装置による測定は、時間がかかり試験コストの増大につながる。そのため、半導体装置の内部に測定回路を設けて、PLL回路に含まれる可変周波数発振回路であるVCO(Voltage Control Oscillator)の発振周波数を測定する方法がある。   Conventionally, when manufacturing a semiconductor device including a PLL (Phase Locked Loop) circuit that outputs a signal having a predetermined oscillation frequency, an external measurement device such as an LSI (Large Scale Integrated circuit) tester is used to set the oscillation frequency to an appropriate value. There was a way to diagnose whether there was. However, measurement by an external measuring device takes time and leads to an increase in test cost. Therefore, there is a method in which a measurement circuit is provided inside the semiconductor device and the oscillation frequency of a VCO (Voltage Control Oscillator) that is a variable frequency oscillation circuit included in the PLL circuit is measured.

ところで、近年、コンピュータなどの電子装置の消費電力削減のために、プロセッサの動作クロック周波数を動的に切り替えることが行われている。このような電子装置に用いられるPLL回路は、設定値にしたがって帰還ループ内の分周回路の分周比を変更することにより、PLL回路への入力周波数の逓倍比(分周回路の分周比の逆数に等しい)を変更し、発振周波数を比較的広範囲に変える場合がある。   Recently, in order to reduce power consumption of electronic devices such as computers, the operation clock frequency of a processor is dynamically switched. The PLL circuit used in such an electronic device changes the frequency dividing ratio of the frequency dividing circuit in the feedback loop according to the set value, thereby multiplying the input frequency to the PLL circuit (frequency dividing ratio of the frequency dividing circuit). The oscillation frequency may be changed in a relatively wide range.

特開平11−2666号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-2666 特開2000−221239号公報JP 2000-212239 A 特開2006−41653号公報JP 2006-41653 A

上記のようなPLL回路に用いられる可変周波数発振回路は、製造時に生じる欠陥などによって、ある発振周波数領域では設定値に対応した発振周波数が得られない特性不良を示す場合がある。このような特性不良を検出するためには、広範囲の発振周波数領域にわたって、設定値に対応した値が得られるか否かを試験すればよい。しかし、半導体装置の内部に設けられた測定回路を用いて上記のような特性不良の検出を行う場合、各設定値に対応した発振周波数の期待値を保持するためのメモリ領域を半導体装置の内部に設けることになり、回路面積が増大する問題がある。   The variable frequency oscillation circuit used in the PLL circuit as described above may exhibit a characteristic failure in which an oscillation frequency corresponding to a set value cannot be obtained in a certain oscillation frequency region due to a defect that occurs during manufacture. In order to detect such a characteristic defect, it is only necessary to test whether or not a value corresponding to the set value is obtained over a wide range of oscillation frequencies. However, when the above characteristic failure is detected using a measurement circuit provided in the semiconductor device, a memory area for holding an expected value of the oscillation frequency corresponding to each set value is provided in the semiconductor device. There is a problem that the circuit area increases.

1つの側面では、本発明は、回路面積の増大を抑えられる半導体装置、及びその制御方法を提供することを目的とする。   In one aspect, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing an increase in circuit area and a control method thereof.

1つの実施態様では、設定値を受け、前記設定値に基づいた発振周波数の信号を出力する可変周波数発振回路を備えた発振部と、前記設定値を前記発振部に供給するとともに、前記設定値を変化単位ごとに変化させるたびに前記発振周波数の変化分を検出し、予め保持回路に保持された前記変化分の期待値と、検出された前記変化分との比較結果に基づいて、前記可変周波数発振回路の特性不良の有無を判定する診断部と、を有する半導体装置が提供される。   In one embodiment, an oscillation unit including a variable frequency oscillation circuit that receives a setting value and outputs a signal having an oscillation frequency based on the setting value, and supplies the setting value to the oscillation unit, and the setting value The amount of change in the oscillation frequency is detected each time the value is changed for each change unit, and the variable is determined based on a comparison result between the expected value of the change held in advance in the holding circuit and the detected change. There is provided a semiconductor device having a diagnostic unit that determines the presence or absence of characteristic defects in the frequency oscillation circuit.

また、1つの実施態様では、半導体装置の制御方法が提供される。   In one embodiment, a method for controlling a semiconductor device is provided.

1つの側面では、半導体装置の回路面積の増大を抑えられる。   In one aspect, an increase in circuit area of the semiconductor device can be suppressed.

第1の実施の形態の半導体装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the semiconductor device of 1st Embodiment. 第2の実施の形態の半導体装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the semiconductor device of 2nd Embodiment. 第2の実施の形態の半導体装置の診断部における各種信号や値の時間変化の一例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an example of a time change of various signals and a value in a diagnostic part of a semiconductor device of a 2nd embodiment. 可変周波数発振回路の診断時における半導体装置の制御方法の一例の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of an example of the control method of a semiconductor device at the time of the diagnosis of a variable frequency oscillation circuit. 診断処理の一例の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of an example of a diagnostic process. 可変周波数発振回路の理想的な特性の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the ideal characteristic of a variable frequency oscillation circuit. 不良箇所を有する特性の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the characteristic which has a defective location. 可変周波数発振回路の特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the characteristic of a variable frequency oscillation circuit. 第3の実施の形態の半導体装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the semiconductor device of 3rd Embodiment.

以下、発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態の半導体装置の一例を示す図である。
Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the semiconductor device according to the first embodiment.

半導体装置10は、発振部11と、診断部12とを有する。半導体装置10は、たとえば、LSIチップ上に製造される。
発振部11は、たとえば、図1に示すように、位相比較器11a、フィルタ11b、可変周波数発振回路11c、分周器11dを有するPLL回路である。
The semiconductor device 10 includes an oscillating unit 11 and a diagnostic unit 12. The semiconductor device 10 is manufactured on an LSI chip, for example.
For example, as shown in FIG. 1, the oscillating unit 11 is a PLL circuit having a phase comparator 11a, a filter 11b, a variable frequency oscillating circuit 11c, and a frequency divider 11d.

位相比較器11aは、基準信号(以下基準クロックという)CKrと分周器11dが出力する帰還信号との位相差を示す信号を出力する。なお、基準クロックCKrは、たとえば、LSIチップの外部端子を介して供給されてもよいし、LSIチップ上に設けられたクロック源から供給されてもよい。クロック源は、たとえば、水晶振動子である。   The phase comparator 11a outputs a signal indicating a phase difference between a reference signal (hereinafter referred to as a reference clock) CKr and a feedback signal output from the frequency divider 11d. The reference clock CKr may be supplied, for example, via an external terminal of the LSI chip, or may be supplied from a clock source provided on the LSI chip. The clock source is, for example, a crystal resonator.

フィルタ11bは、位相比較器11aが出力する信号に基づいて、可変周波数発振回路11cに供給する制御信号を出力する。
可変周波数発振回路11cは、フィルタ11bが出力する制御信号に基づいて、上記位相差を減らすように発振周波数を変化させる。さらに、可変周波数発振回路11cは、診断部12、または図示しない制御部から設定値を受け、その設定値に基づいた発振周波数の信号(出力信号OUT)を出力する。出力信号OUTは、たとえば、LSIチップ内の他の回路に供給されてもよいし、LSIチップの外部端子を介してLSIチップに接続された他の回路に供給されてもよい。
The filter 11b outputs a control signal to be supplied to the variable frequency oscillation circuit 11c based on the signal output from the phase comparator 11a.
The variable frequency oscillation circuit 11c changes the oscillation frequency so as to reduce the phase difference based on the control signal output from the filter 11b. Furthermore, the variable frequency oscillation circuit 11c receives a set value from the diagnosis unit 12 or a control unit (not shown), and outputs an oscillation frequency signal (output signal OUT) based on the set value. For example, the output signal OUT may be supplied to another circuit in the LSI chip, or may be supplied to another circuit connected to the LSI chip via an external terminal of the LSI chip.

分周器11dは、可変周波数発振回路11cの出力信号OUTを所定の分周比により分周した帰還信号を出力する。なお、分周器11dは、半導体装置10が搭載される電子装置において使用される複数の周波数に対応して、分周比が変更できるプログラマブル分周器であってもよいし、異なる分周比の分周器を複数有していてもよい。その場合、図示しない制御部(または診断部12)から供給される設定値に基づいて、使用される分周比(または分周器)が決定される。   The frequency divider 11d outputs a feedback signal obtained by dividing the output signal OUT of the variable frequency oscillation circuit 11c by a predetermined frequency division ratio. The frequency divider 11d may be a programmable frequency divider that can change the frequency division ratio corresponding to a plurality of frequencies used in the electronic device on which the semiconductor device 10 is mounted, or may have a different frequency division ratio. A plurality of frequency dividers may be provided. In that case, a frequency division ratio (or frequency divider) to be used is determined based on a set value supplied from a control unit (or diagnosis unit 12) (not shown).

なお、発振部11は、回路の少なくとも一部をデジタル回路としたデジタルPLL回路であってもよいし、回路の全部をアナログ回路としたアナログPLL回路であってもよい。発振部11がアナログPLL回路であり、設定値がデジタル信号である場合、設定値をアナログ信号に変換するD/A(Digital/Analogue)変換回路が用いられる。   The oscillating unit 11 may be a digital PLL circuit in which at least a part of the circuit is a digital circuit, or an analog PLL circuit in which the entire circuit is an analog circuit. When the oscillation unit 11 is an analog PLL circuit and the set value is a digital signal, a D / A (Digital / Analogue) conversion circuit that converts the set value into an analog signal is used.

診断部12は、設定値を発振部11に供給するとともに、その設定値を変化単位ごとに変化(増加または減少)させるたびに発振周波数の変化分を検出する。そして、診断部12は、予め保持された発振周波数の変化分の期待値と、検出された変化分との比較結果に基づいて、可変周波数発振回路11cの特性不良の有無を判定する。   The diagnosis unit 12 supplies a set value to the oscillation unit 11 and detects a change in the oscillation frequency every time the set value is changed (increased or decreased) for each change unit. Then, the diagnosis unit 12 determines whether or not there is a characteristic defect in the variable frequency oscillation circuit 11c based on the comparison result between the expected value of the change in the oscillation frequency held in advance and the detected change.

診断部12は、制御回路12a、周波数変化分検出回路12b、保持回路12c、不良有無判定回路12dを有する。
制御回路12aは、基準クロックCKrにより動作し、周波数変化分検出回路12b、保持回路12c、不良有無判定回路12dを動作させるための制御信号を出力する。また、制御回路12aは、設定値を可変周波数発振回路11cに供給する。
The diagnosis unit 12 includes a control circuit 12a, a frequency change detection circuit 12b, a holding circuit 12c, and a defect presence / absence determination circuit 12d.
The control circuit 12a operates in accordance with the reference clock CKr, and outputs a control signal for operating the frequency change detection circuit 12b, the holding circuit 12c, and the defect presence / absence determination circuit 12d. The control circuit 12a supplies the set value to the variable frequency oscillation circuit 11c.

周波数変化分検出回路12bは、可変周波数発振回路11cの出力信号OUTを受けて、設定値が増加または減少したときの発振周波数の変化分を検出する。周波数変化分検出回路12bの例については後述する。   The frequency change detection circuit 12b receives the output signal OUT of the variable frequency oscillation circuit 11c, and detects the change in the oscillation frequency when the set value increases or decreases. An example of the frequency change detection circuit 12b will be described later.

保持回路12cは、発振周波数の変化分の期待値を保持する。期待値は、発振周波数の変化分の上限値と、発振周波数の変化分の下限値とで表される。発振周波数の変化分の上限値と下限値との差分が小さいほど、不良有無の判定が厳しくなり、差分が大きいほど、不良有無の判定が緩くなる。期待値は、たとえば、要求される精度などに基づいて、予め回路シミュレーションなどを用いて決定される。   The holding circuit 12c holds an expected value corresponding to a change in the oscillation frequency. The expected value is represented by an upper limit value for the change in the oscillation frequency and a lower limit value for the change in the oscillation frequency. The smaller the difference between the upper limit value and the lower limit value of the change in the oscillation frequency, the more severe the determination of the presence / absence of defects, and the greater the difference, the weaker the determination of presence / absence of defects. The expected value is determined in advance using circuit simulation or the like based on, for example, required accuracy.

保持回路12cは、たとえば、フリップフロップを用いたレジスタなどである。なお、保持回路12cは、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)などのメモリであってもよい。   The holding circuit 12c is, for example, a register using a flip-flop. The holding circuit 12c may be a memory such as a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory).

不良有無判定回路12dは、予め保持回路12cに保持された発振周波数の変化分の期待値と、周波数変化分検出回路12bで検出された変化分との比較結果に基づいて、可変周波数発振回路11cの特性不良の有無を判定し、その判定結果ERRを出力する。   The defect presence / absence determination circuit 12d is based on the comparison result between the expected value of the change in the oscillation frequency held in the holding circuit 12c in advance and the change detected in the frequency change detection circuit 12b. The presence / absence of characteristic failure is determined, and the determination result ERR is output.

不良有無判定回路12dは、検出された変化分が上記のような上限値と下限値で表される期待値の範囲内である場合、不良がない旨を示す判定結果ERRを出力する。不良有無判定回路12dは、検出された変化分が上限値を超えるか、下限値を下回っている場合(期待値の範囲外である場合)、不良がある旨を示す判定結果ERRを出力する。   The defect presence / absence determination circuit 12d outputs a determination result ERR indicating that there is no defect when the detected change is within the expected value range represented by the upper limit value and the lower limit value as described above. The defect presence / absence determination circuit 12d outputs a determination result ERR indicating that there is a defect when the detected change exceeds the upper limit value or falls below the lower limit value (when it is outside the range of the expected value).

以下、可変周波数発振回路11cの診断時における、第1の実施の形態の半導体装置10の制御方法を説明する。なお、診断時には、PLL回路として動作を停止するために、フィルタ11bの出力は、たとえば、制御回路22aの制御のもと、無効になる。   Hereinafter, a control method of the semiconductor device 10 according to the first embodiment at the time of diagnosis of the variable frequency oscillation circuit 11c will be described. At the time of diagnosis, since the operation of the PLL circuit is stopped, the output of the filter 11b becomes invalid under the control of the control circuit 22a, for example.

制御回路12aが、可変周波数発振回路11cに、発振周波数の設定値を供給するとき、可変周波数発振回路11cは、その設定値に応じた発振周波数の出力信号OUTを出力する。所定期間後、制御回路12aは、設定値を変える。これにより、可変周波数発振回路11cは、変更した設定値に応じた発振周波数の出力信号OUTを出力する。   When the control circuit 12a supplies the set value of the oscillation frequency to the variable frequency oscillation circuit 11c, the variable frequency oscillation circuit 11c outputs an output signal OUT having an oscillation frequency corresponding to the set value. After a predetermined period, the control circuit 12a changes the set value. As a result, the variable frequency oscillation circuit 11c outputs an output signal OUT having an oscillation frequency corresponding to the changed set value.

周波数変化分検出回路12bは、設定値の変更前後の発振周波数から、発振周波数の変化分を検出し、出力する。
そして、不良有無判定回路12dは、検出された変化分が期待値の範囲内であれば不良がない旨を示す判定結果ERRを出力し、検出された変化分が期待値の範囲外である場合、不良がある旨を示す判定結果ERRを出力する。
The frequency change detection circuit 12b detects and outputs the change in the oscillation frequency from the oscillation frequency before and after the setting value is changed.
Then, the failure presence / absence determination circuit 12d outputs a determination result ERR indicating that there is no failure if the detected change is within the expected value range, and the detected change is outside the expected value range. The determination result ERR indicating that there is a defect is output.

以上の処理が、たとえば、全設定値に対して行われる。なお、不良有無判定回路12dは、1回でも不良を検出した後は、判定結果ERRを不良がある旨を示す値に固定してもよい。   The above processing is performed on all set values, for example. The defect presence / absence determination circuit 12d may fix the determination result ERR to a value indicating that there is a defect after detecting the defect even once.

たとえば、実際に用いられる発振周波数を得るための特定の設定値だけを用いて診断が行われる場合、他の周波数帯において特性不良が発生していても検出されない可能性があるが、全設定値を用いて診断を行うことで、特性不良の検出ミスを防ぐことができる。特性不良の例を以下、説明する。   For example, when diagnosis is performed using only a specific set value for obtaining the oscillation frequency that is actually used, it may not be detected even if a characteristic failure occurs in other frequency bands. By making a diagnosis using, it is possible to prevent erroneous detection of characteristic defects. Examples of characteristic defects will be described below.

図1には、設定値を1ずつ大きくしていったときの(つまり変化単位=1ごと増加していったときの)、可変周波数発振回路11cの発振周波数の変化の例が示されている。横軸は設定値を表し、縦軸は発振周波数(単位はGHz)を表している。   FIG. 1 shows an example of a change in the oscillation frequency of the variable frequency oscillation circuit 11c when the set value is increased by 1 (that is, when the change unit is increased by 1). . The horizontal axis represents the set value, and the vertical axis represents the oscillation frequency (unit: GHz).

発振周波数と設定値との相関関係は、設定値の増加に比例して発振周波数が増加する線形性を示すことが望ましい。しかし、図1の例では、設定値がある値のときに、線形性が崩れている。このような不良がある場合、発振周波数を上げたいときに、期待したように発振周波数が上がらなくなる可能性がある。その場合、基準クロックCKrへの追従性が悪くなるため、帰還信号と基準クロックCKrとの位相ずれが生じる可能性がある。診断部12は、このような不良箇所を、発振周波数の変化分とその期待値との比較結果に基づいて検出する。   It is desirable that the correlation between the oscillation frequency and the set value exhibits linearity in which the oscillation frequency increases in proportion to the increase in the set value. However, in the example of FIG. 1, the linearity is broken when the set value is a certain value. When there is such a defect, there is a possibility that the oscillation frequency may not increase as expected when it is desired to increase the oscillation frequency. In such a case, the followability to the reference clock CKr is deteriorated, so that a phase shift between the feedback signal and the reference clock CKr may occur. The diagnosis unit 12 detects such a defective portion based on the comparison result between the change in the oscillation frequency and the expected value.

図1の例では、ある設定値における発振周波数faと、次の設定値における発振周波数fbとの差分が、他の隣接する設定値における発振周波数の差分よりも小さく、期待値の範囲外になっている。このため、不良有無判定回路12dは、可変周波数発振回路11cの特性不良がある旨を示す判定結果ERRを出力する。   In the example of FIG. 1, the difference between the oscillation frequency fa at a certain set value and the oscillation frequency fb at the next set value is smaller than the difference between the oscillation frequencies at other adjacent set values, and is outside the expected value range. ing. For this reason, the defect presence / absence determination circuit 12d outputs a determination result ERR indicating that there is a characteristic defect of the variable frequency oscillation circuit 11c.

以上のように、第1の実施の形態の半導体装置10は、設定値を変化させるたびに発振周波数の変化分とその期待値との比較結果に基づいて、可変周波数発振回路11cの特性不良の有無を判定する。   As described above, in the semiconductor device 10 of the first embodiment, the characteristic failure of the variable frequency oscillation circuit 11c is determined based on the comparison result between the change in the oscillation frequency and the expected value every time the set value is changed. Determine presence or absence.

各設定値に対応した発振周波数の期待値を保持する場合、設定値が多いときにメモリ領域が増えるため回路面積が増大するが、上記の半導体装置10では、発振周波数の変化分の期待値を保持するため、保持する期待値は最低1つで済む。発振周波数と設定値との関係が周波数帯によって変わるような特性をもつ可変周波数発振回路が用いられる場合も、保持する期待値が少なくて済む(後述の第3の実施の形態参照)。このため、期待値を保持するメモリ領域が小さくて済み、回路面積を縮小できる。また、これにより、1ウェハ当たりに製造できる半導体装置10の個数(または半導体装置10を含むLSIチップの数)を増やすことができ、1つの半導体装置10当たりの製造コストの増大を抑えられる。   When the expected value of the oscillation frequency corresponding to each set value is held, the memory area increases when the set value is large, so that the circuit area increases. However, in the semiconductor device 10 described above, the expected value for the change in the oscillation frequency is set. Since it is held, at least one expected value is held. Even when a variable frequency oscillation circuit having such a characteristic that the relationship between the oscillation frequency and the set value varies depending on the frequency band is used, the expected value to be held is small (see a third embodiment described later). For this reason, the memory area holding the expected value can be small, and the circuit area can be reduced. In addition, this makes it possible to increase the number of semiconductor devices 10 that can be manufactured per wafer (or the number of LSI chips including the semiconductor devices 10), and to suppress an increase in manufacturing cost per semiconductor device 10.

なお、LSIテスタなどの外部測定装置を用いて、可変周波数発振回路11cを診断する場合、たとえば、スキャンイン端子を用いた設定値の入力処理や、スキャンアウト端子からの出力信号の取得処理の繰り返しなどによって、診断時間が長期化する。これに対し、半導体装置10は、上記のような診断部12が半導体装置10の内部に設けられているため、上記のような入力処理や取得処理を省くことができ、診断時間の長期化を抑制できる。また、診断時間の長期化を抑制できるため、試験コストの増大を抑えられる。   When diagnosing the variable frequency oscillation circuit 11c by using an external measurement device such as an LSI tester, for example, repeated setting value input processing using a scan-in terminal and output signal acquisition processing from a scan-out terminal. As a result, the diagnosis time becomes longer. In contrast, in the semiconductor device 10, since the diagnosis unit 12 as described above is provided inside the semiconductor device 10, the input process and the acquisition process as described above can be omitted, and the diagnosis time can be prolonged. Can be suppressed. Moreover, since the diagnosis time can be prevented from being prolonged, an increase in test cost can be suppressed.

(第2の実施の形態)
図2は、第2の実施の形態の半導体装置の一例を示す図である。
半導体装置20は、デジタルPLL回路21と、診断部22を有する。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a semiconductor device according to the second embodiment.
The semiconductor device 20 includes a digital PLL circuit 21 and a diagnostic unit 22.

デジタルPLL回路21は、位相比較器21a、フィルタ21b、可変周波数発振回路21c、分周器21dを有する。
位相比較器21aは、基準クロックCKrと分周器21dが出力する帰還信号との位相差を示すデジタル信号を出力する。
The digital PLL circuit 21 includes a phase comparator 21a, a filter 21b, a variable frequency oscillation circuit 21c, and a frequency divider 21d.
The phase comparator 21a outputs a digital signal indicating the phase difference between the reference clock CKr and the feedback signal output from the frequency divider 21d.

フィルタ21bは、デジタルフィルタであり、位相比較器21aが出力するデジタル信号に含まれる高周波数成分を除去し、たとえば、位相を進めるまたは位相を遅らせる旨を指示する制御値を可変周波数発振回路21cに供給する。   The filter 21b is a digital filter, removes high-frequency components contained in the digital signal output from the phase comparator 21a, and provides, for example, a control value indicating that the phase is advanced or delayed to the variable frequency oscillation circuit 21c. Supply.

可変周波数発振回路21cは、周波数制御部21c1と、可変周波数発振部21c2とを有する。周波数制御部21c1は、フィルタ21bが出力する制御値に基づいて、上記位相差を減らすように可変周波数発振部21c2が出力する出力信号OUTの発振周波数を変化させる。なお、診断時には、たとえば、制御回路22aからの制御のもと、フィルタ21bの出力は無効になる。そして、診断時には、周波数制御部21c1は、診断部22からデジタル信号である設定値を受け、その設定値に基づいた発振周波数の出力信号OUTを、可変周波数発振部21c2に出力させる。このような可変周波数発振回路21cは、DCO(Digitally Controlled Oscillator)とも呼ばれる。   The variable frequency oscillation circuit 21c includes a frequency control unit 21c1 and a variable frequency oscillation unit 21c2. The frequency control unit 21c1 changes the oscillation frequency of the output signal OUT output from the variable frequency oscillation unit 21c2 so as to reduce the phase difference based on the control value output from the filter 21b. At the time of diagnosis, for example, the output of the filter 21b becomes invalid under the control of the control circuit 22a. At the time of diagnosis, the frequency control unit 21c1 receives a setting value that is a digital signal from the diagnosis unit 22, and causes the variable frequency oscillation unit 21c2 to output an output signal OUT having an oscillation frequency based on the setting value. Such a variable frequency oscillation circuit 21c is also called a DCO (Digitally Controlled Oscillator).

分周器21dは、可変周波数発振回路21cの出力信号OUTを所定の分周比により分周した帰還信号を出力する。なお、分周器21dは、半導体装置20が搭載される電子装置において使用される複数の周波数に対応して、分周比が変更できるプログラマブル分周器であってもよいし、異なる分周比の分周器を複数有していてもよい。その場合、図示しない制御部(または診断部22)から供給される設定値に基づいて、使用される分周比(または分周器)が決定される。   The frequency divider 21d outputs a feedback signal obtained by dividing the output signal OUT of the variable frequency oscillation circuit 21c by a predetermined frequency division ratio. The frequency divider 21d may be a programmable frequency divider capable of changing the frequency division ratio corresponding to a plurality of frequencies used in the electronic device on which the semiconductor device 20 is mounted, or may have a different frequency division ratio. A plurality of frequency dividers may be provided. In that case, a frequency division ratio (or frequency divider) to be used is determined based on a set value supplied from a control unit (or diagnosis unit 22) (not shown).

診断部22は、制御回路22a、カウンタ22b、保持回路22c、減算器22d、保持回路22e、比較回路部22f、保持回路22gを有する。
制御回路22aは、カウンタ22a1、設定変更指示部22a2、設定値生成部22a3、カウント値判定部22a4、同期化ラッチ回路部22a5を有する。
The diagnosis unit 22 includes a control circuit 22a, a counter 22b, a holding circuit 22c, a subtractor 22d, a holding circuit 22e, a comparison circuit unit 22f, and a holding circuit 22g.
The control circuit 22a includes a counter 22a1, a setting change instruction unit 22a2, a setting value generation unit 22a3, a count value determination unit 22a4, and a synchronization latch circuit unit 22a5.

カウンタ22a1は、基準クロックCKrのパルス数をカウントする。
設定変更指示部22a2は、カウンタ22a1が所定数のパルス数をカウントするたびに、設定値の変更を指示する信号chgを出力する。
The counter 22a1 counts the number of pulses of the reference clock CKr.
The setting change instruction unit 22a2 outputs a signal chg for instructing change of the set value every time the counter 22a1 counts a predetermined number of pulses.

設定値生成部22a3は、設定値の変更を指示する信号chgを受けた場合、設定値を1増やして出力する。設定値の変更を指示する信号chgが供給されていない場合、設定値生成部22a3は、基準クロックCKrに同期したタイミングで、同じ設定値を出力し続ける。   When receiving the signal chg instructing to change the set value, the set value generating unit 22a3 increases the set value by 1 and outputs the signal. When the signal chg for instructing the change of the set value is not supplied, the set value generation unit 22a3 continues to output the same set value at a timing synchronized with the reference clock CKr.

カウント値判定部22a4は、カウンタ22a1のカウント値を受けて、出力タイミングが異なる4つのパルス信号を出力する。
同期化ラッチ回路部22a5は、カウント値判定部22a4が出力する4つのパルス信号を、出力信号OUTに同期したタイミングで出力する。以下、同期化ラッチ回路部22a5が出力する4つの信号を、測定制御信号str/stp、リセット信号rst、コピー制御信号cpy、結果取り込み制御信号jdgという。
The count value determination unit 22a4 receives the count value of the counter 22a1 and outputs four pulse signals having different output timings.
The synchronization latch circuit unit 22a5 outputs the four pulse signals output from the count value determination unit 22a4 at a timing synchronized with the output signal OUT. Hereinafter, the four signals output from the synchronization latch circuit unit 22a5 are referred to as a measurement control signal str / stp, a reset signal rst, a copy control signal cpy, and a result capture control signal jdg.

測定制御信号str/stpは、可変周波数発振回路21cの発振周波数を測定する期間を、カウンタ22bに指示する信号である。
リセット信号rstは、カウンタ22bをリセットするために用いられる。
The measurement control signal str / stp is a signal that instructs the counter 22b during a period for measuring the oscillation frequency of the variable frequency oscillation circuit 21c.
The reset signal rst is used to reset the counter 22b.

コピー制御信号cpyは、保持回路22cに、カウンタ22bのカウント値cntを取り込むタイミングを指示する信号である。コピー制御信号cpyは、制御回路22aが出力している設定値の1つ前の設定値に基づくカウント値cntを保持回路22cが出力するように、カウント値判定部22a4によって出力タイミングが調整されている。   The copy control signal cpy is a signal that instructs the holding circuit 22c when to take in the count value cnt of the counter 22b. The output timing of the copy control signal cpy is adjusted by the count value determination unit 22a4 so that the holding circuit 22c outputs the count value cnt based on the setting value immediately before the setting value output by the control circuit 22a. Yes.

結果取り込み制御信号jdgは、保持回路22cに、比較回路部22fが出力する信号を取り込むタイミングを指示する信号である。
なお、制御回路22aは、上記のような機能をもつCPU(Central Processing Unit)やDSP(Digital Signal Processor)などのプロセッサであってもよい。その場合、プロセッサはメモリに格納されたプログラムを実行することで上記の機能を実現する。ただ、上記のような機能は、比較的簡単な論理回路や、フリップフロップなどで実現できるため、ソフトウェアではなく、ハードウェアで実現することで、半導体装置20のサイズを縮小できる。
The result capturing control signal jdg is a signal that instructs the holding circuit 22c when to capture the signal output from the comparison circuit unit 22f.
The control circuit 22a may be a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a DSP (Digital Signal Processor) having the above functions. In that case, the processor implements the above function by executing a program stored in the memory. However, since the functions as described above can be realized by a relatively simple logic circuit, flip-flop, or the like, the size of the semiconductor device 20 can be reduced by realizing it by hardware instead of software.

カウンタ22b、保持回路22c、減算器22dは、図1に示した周波数変化分検出回路12bの機能を実現する。
カウンタ22bは、測定制御信号str/stpにより指定された期間、出力信号OUTの発振数(パルス数)をカウントし、カウント値cntを出力する。また、カウンタ22bは、リセット信号rstによりリセットが指示された場合、カウント値cntを0にする。
The counter 22b, the holding circuit 22c, and the subtractor 22d realize the function of the frequency change detection circuit 12b shown in FIG.
The counter 22b counts the number of oscillations (number of pulses) of the output signal OUT for a period specified by the measurement control signal str / stp, and outputs a count value cnt. The counter 22b sets the count value cnt to 0 when the reset is instructed by the reset signal rst.

保持回路22cは、コピー制御信号cpyで指示されたタイミングにおけるカウント値cntの値regを取り込み、出力する。
減算器22dは現在の設定値に基づくカウント値cntと、保持回路22cが出力する前回の設定値に基づくカウント値cntである値regとの減算結果を出力する。この減算結果が、前回の設定値から今回の設定値に変化したときの、発振周波数の変化分に相当する。
The holding circuit 22c takes in and outputs the value reg of the count value cnt at the timing indicated by the copy control signal cpy.
The subtractor 22d outputs a subtraction result between the count value cnt based on the current set value and the value reg that is the count value cnt based on the previous set value output from the holding circuit 22c. This subtraction result corresponds to the change in the oscillation frequency when the previous set value is changed to the current set value.

保持回路22eは、発振周波数の変化分の期待値を保持する。期待値は、発振周波数の変化分の上限値と、発振周波数の変化分の下限値とで表される。保持回路22cは、たとえば、フリップフロップを用いたレジスタなどである。   The holding circuit 22e holds an expected value corresponding to a change in the oscillation frequency. The expected value is represented by an upper limit value for the change in the oscillation frequency and a lower limit value for the change in the oscillation frequency. The holding circuit 22c is, for example, a register using a flip-flop.

比較回路部22fと保持回路22gは、図1に示した不良有無判定回路12dの機能を実現する。
比較回路部22fは、減算器22dが出力する減算結果と下限値及び上限値とを比較する。減算結果が、下限値よりも小さい、または上限値よりも大きい場合、比較回路部22fは、可変周波数発振回路21cに特性不良がある旨を示す信号を出力する。
The comparison circuit unit 22f and the holding circuit 22g realize the function of the defect presence / absence determination circuit 12d shown in FIG.
The comparison circuit unit 22f compares the subtraction result output from the subtractor 22d with the lower limit value and the upper limit value. When the subtraction result is smaller than the lower limit value or larger than the upper limit value, the comparison circuit unit 22f outputs a signal indicating that the variable frequency oscillation circuit 21c has a characteristic defect.

以下では、比較回路部22fが出力する信号の論理レベルが、H(High)レベルである場合、可変周波数発振回路21cに特性不良があることを示しているものとする。減算結果が、下限値以上で、上限値以内の場合(つまり、期待値の範囲内の場合)、比較回路部22fは、論理レベルがL(Low)レベルの信号を出力する。   In the following, it is assumed that when the logic level of the signal output from the comparison circuit unit 22f is H (High) level, the variable frequency oscillation circuit 21c has a characteristic defect. When the subtraction result is equal to or greater than the lower limit value and within the upper limit value (that is, within the range of the expected value), the comparison circuit unit 22f outputs a signal having a logic level of L (Low).

このような比較回路部22fは、たとえば、2つの比較回路と、論理和回路により実現できる。2つの比較回路のうち一方は、減算結果が下限値よりも小さい場合に、Hレベルの比較結果を出力し、他方は、減算結果が上限値よりも大きい場合に、Hレベルの比較結果を出力する。論理和回路は、各比較回路の比較結果の論理和を出力する。   Such a comparison circuit unit 22f can be realized by, for example, two comparison circuits and an OR circuit. One of the two comparison circuits outputs an H level comparison result when the subtraction result is smaller than the lower limit value, and the other outputs an H level comparison result when the subtraction result is larger than the upper limit value. To do. The logical sum circuit outputs a logical sum of the comparison results of the respective comparison circuits.

保持回路22gは、結果取り込み制御信号jdgにより指示されるタイミングで、比較回路部22fが出力する信号を取り込み、判定結果ERRとして出力する。ただし、保持回路22gは、判定結果ERRの論理レベルが一旦Hレベルになると、比較回路部22fが出力する信号の論理レベルによらずに、Hレベルの判定結果ERRを出力し続ける。   The holding circuit 22g captures a signal output from the comparison circuit unit 22f at a timing indicated by the result capture control signal jdg, and outputs the signal as a determination result ERR. However, once the logic level of the determination result ERR becomes H level, the holding circuit 22g continues to output the H level determination result ERR regardless of the logic level of the signal output from the comparison circuit unit 22f.

このような保持回路22gは、たとえば、論理和回路、セレクタ及びフリップフロップにより実現できる。論理和回路は、比較回路部22fが出力する信号と、判定結果ERRの論理和を出力する。セレクタは、結果取り込み制御信号jdgにより取り込みが指示されている間は、上記論理和を選択して出力し、取り込みが指示されていない間は、判定結果ERRを選択して出力する。フリップフロップは出力信号OUTに同期したタイミングで、セレクタの出力を判定結果ERRとして取り込み、出力する。   Such a holding circuit 22g can be realized by, for example, an OR circuit, a selector, and a flip-flop. The OR circuit outputs a logical sum of the signal output from the comparison circuit unit 22f and the determination result ERR. The selector selects and outputs the logical sum while the acquisition is instructed by the result acquisition control signal jdg, and selects and outputs the determination result ERR when the acquisition is not instructed. The flip-flop fetches and outputs the output of the selector as the determination result ERR at a timing synchronized with the output signal OUT.

図3は、第2の実施の形態の半導体装置の診断部における各種信号や値の時間変化の一例を示すタイミングチャートである。図3には、基準クロックCKr、出力信号OUT、リセット信号rst、測定制御信号str/stp、結果取り込み制御信号jdg、コピー制御信号cpy、信号chg、カウント値cnt、値regの時間変化の一例が示されている。   FIG. 3 is a timing chart illustrating an example of temporal changes of various signals and values in the diagnosis unit of the semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 3 shows an example of a time change of the reference clock CKr, the output signal OUT, the reset signal rst, the measurement control signal str / stp, the result capture control signal jdg, the copy control signal cpy, the signal chg, the count value cnt, and the value reg. It is shown.

タイミングt1の前では、リセット信号rstはHレベルとなっており、カウンタ22bはリセット状態となっている。そのため、カウント値は0である。値regは、1つ前の設定値に基づいたカウント値cnt(“n(before)”と表記されている)となっている。また、測定制御信号str/stp、結果取り込み制御信号jdg、コピー制御信号cpy、信号chgは、全てLレベルとなっている。   Prior to timing t1, the reset signal rst is at the H level, and the counter 22b is in a reset state. Therefore, the count value is 0. The value reg is a count value cnt (represented as “n (before)”) based on the previous set value. Further, the measurement control signal str / stp, the result fetch control signal jdg, the copy control signal cpy, and the signal chg are all at the L level.

リセット信号rstがLレベルに変わり、測定制御信号str/stpがHレベルに変わると(タイミングt1)、カウンタ22bによる、出力信号OUTの発振数のカウントが開始される。   When the reset signal rst changes to L level and the measurement control signal str / stp changes to H level (timing t1), the counter 22b starts counting the number of oscillations of the output signal OUT.

測定制御信号str/stpがHレベルからLレベルに変わると(タイミングt2)、カウンタ22bによる、出力信号OUTの発振数のカウントが終了される。また、タイミングt2では、結果取り込み制御信号jdgがHレベルになっている。このため、判定結果ERRがLレベルの場合、比較回路部22fが出力する信号が、保持回路22gに取り込まれる。なお、比較回路部22fが出力する信号は、現在の設定値に基づくカウント値cnt(“n”と表記されている)と1つ前の設定値に基づいたカウント値cntとの減算結果と、下限値及び上限値との比較結果に基づく値となる。   When the measurement control signal str / stp changes from the H level to the L level (timing t2), the counter 22b finishes counting the number of oscillations of the output signal OUT. At timing t2, the result fetch control signal jdg is at the H level. For this reason, when the determination result ERR is at the L level, the signal output from the comparison circuit unit 22f is taken into the holding circuit 22g. The signal output from the comparison circuit unit 22f includes a subtraction result between a count value cnt (denoted as “n”) based on the current set value and a count value cnt based on the previous set value, The value is based on the comparison result between the lower limit value and the upper limit value.

結果取り込み制御信号jdgがLレベルに変わり、コピー制御信号cpyがHレベルに変わると(タイミングt3)、カウント値cntが保持回路22cに取り込まれ、値regが“n”となる。   When the result fetch control signal jdg changes to L level and the copy control signal cpy changes to H level (timing t3), the count value cnt is fetched into the holding circuit 22c, and the value reg becomes “n”.

そして、信号chgがHレベルに変わると(タイミングt4)、設定値が1増加する。
その後、再び、リセット信号rstがHレベルとなり(タイミングt5)、カウンタ22bはリセット状態となる。また、コピー制御信号cpy、信号chgがLレベルに戻る。
When the signal chg changes to the H level (timing t4), the set value increases by one.
Thereafter, the reset signal rst again becomes H level (timing t5), and the counter 22b is reset. Further, the copy control signal cpy and the signal chg return to the L level.

次に、可変周波数発振回路21cの診断時における、半導体装置20の制御方法の流れを、フローチャートを用いて説明する。
図4は、可変周波数発振回路の診断時における半導体装置の制御方法の一例の流れを示すフローチャートである。
Next, a flow of a control method of the semiconductor device 20 at the time of diagnosis of the variable frequency oscillation circuit 21c will be described using a flowchart.
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of an example of a control method of the semiconductor device when diagnosing the variable frequency oscillation circuit.

まず診断部22は、隣り合う設定値(上記の例では、1だけ違う設定値)で得られる周波数の差分の期待値を、半導体装置20の外部から取得し(ステップS1)、保持回路22eに設定する(ステップS2)。期待値は、発振周波数の変化分の上限値と、発振周波数の変化分の下限値とで表される。期待値は、たとえば、要求される精度などに基づいて、外部のコンピュータなどにより、予め回路シミュレーションなどを用いて決定される。診断部22は、決定された期待値を、図示しない入力回路を介して取得する。取得した期待値の保持回路22eへの設定は、たとえば、制御回路22aが行う。   First, the diagnosis unit 22 obtains an expected value of the frequency difference obtained from adjacent setting values (setting values different by 1 in the above example) from the outside of the semiconductor device 20 (step S1), and stores it in the holding circuit 22e. Set (step S2). The expected value is represented by an upper limit value for the change in the oscillation frequency and a lower limit value for the change in the oscillation frequency. The expected value is determined in advance by a circuit simulation or the like by an external computer or the like based on the required accuracy. The diagnosis unit 22 acquires the determined expected value via an input circuit (not shown). For example, the control circuit 22a sets the acquired expected value in the holding circuit 22e.

その後、診断部22は、診断処理を行う(ステップS3)。
図5は、診断処理の一例の流れを示すフローチャートである。
診断部22の制御回路22aは、まず、可変周波数発振回路21cに供給する設定値を、たとえば、0として、発振周波数を、可変周波数発振回路21cの最低発振周波数に設定する(ステップS10)。
Thereafter, the diagnosis unit 22 performs a diagnosis process (step S3).
FIG. 5 is a flowchart showing an exemplary flow of the diagnostic process.
First, the control circuit 22a of the diagnosis unit 22 sets the oscillation frequency to the lowest oscillation frequency of the variable frequency oscillation circuit 21c, for example, by setting the setting value supplied to the variable frequency oscillation circuit 21c to 0 (step S10).

そして、制御回路22aは、出力信号OUTを受けて、所定期間(図3に示した測定制御信号str/stpがHレベルとなる期間)の発振数を、カウンタ22bに測定させた後、保持回路22cに保持させる(ステップS11)。   The control circuit 22a receives the output signal OUT, causes the counter 22b to measure the number of oscillations in a predetermined period (period in which the measurement control signal str / stp shown in FIG. 3 is at the H level), and then holds the holding circuit. 22c (step S11).

その後、制御回路22aは、設定値を1増加し(ステップS12)、再び、カウンタ22bに所定期間の発振数を測定させる(ステップS13)。
そして、減算器22dは、前回測定した発振数(保持回路22cに保持されている発振数)と、今回測定した発振数との差分を計算する(ステップS14)。
Thereafter, the control circuit 22a increments the set value by 1 (step S12), and again causes the counter 22b to measure the number of oscillations for a predetermined period (step S13).
Then, the subtractor 22d calculates a difference between the number of oscillations measured last time (the number of oscillations held in the holding circuit 22c) and the number of oscillations measured this time (step S14).

さらに、比較回路部22fは、減算器22dが計算した差分(減算結果)が、期待値の範囲内であるか否かを判定する(ステップS15)。差分が期待値の範囲内である場合、特性不良が既に検出済みでないならば(ステップS16:NO)、保持回路22gは、特性不良がない旨の判定結果ERRを保持する(ステップS17)。その後、ステップS19の処理が行われる。差分が期待値の範囲内である場合、特性不良が既に検出済みならば(ステップS16:YES)、ステップS19の処理が行われる。   Further, the comparison circuit unit 22f determines whether or not the difference (subtraction result) calculated by the subtractor 22d is within the range of the expected value (step S15). When the difference is within the expected value range, if the characteristic failure has not already been detected (step S16: NO), the holding circuit 22g holds the determination result ERR that there is no characteristic failure (step S17). Thereafter, the process of step S19 is performed. When the difference is within the expected value range, if a characteristic defect has already been detected (step S16: YES), the process of step S19 is performed.

差分が期待値の範囲外である場合、保持回路22gは、特性不良がある旨の判定結果ERRを保持する(ステップS18)。その後ステップS19の処理が行われる。
ステップS19の処理では、制御回路22aは、カウンタ22bが測定した発振数を、保持回路22cに保持させる。
If the difference is outside the expected value range, the holding circuit 22g holds the determination result ERR that there is a characteristic defect (step S18). Thereafter, the process of step S19 is performed.
In the process of step S19, the control circuit 22a causes the holding circuit 22c to hold the oscillation number measured by the counter 22b.

その後、制御回路22aは、設定値が上限であるか否か(発振周波数が可変周波数発振回路21cの最高発振周波数であるか否か)を判定する(ステップS20)。制御回路22aは、設定値が上限である場合には、診断処理を終了し、設定値が上限に達していない場合には、ステップS12からの処理を繰り返す。   Thereafter, the control circuit 22a determines whether or not the set value is the upper limit (whether or not the oscillation frequency is the maximum oscillation frequency of the variable frequency oscillation circuit 21c) (step S20). When the set value is the upper limit, the control circuit 22a ends the diagnosis process, and when the set value has not reached the upper limit, the control circuit 22a repeats the process from step S12.

なお、上記の処理は一例であり、たとえば、制御回路22aは、ステップS10の処理で、可変周波数発振回路21cに供給する設定値を上限として、発振周波数を、最高発振周波数に設定してもよい。その場合、制御回路22aは、ステップS12の処理の代わりに、設定値を1減らす。また、制御回路22aは、ステップS20の処理の代わりに、設定値が下限(発振周波数が最低発振周波数)であるか否かを判定する。   The above processing is an example. For example, the control circuit 22a may set the oscillation frequency to the maximum oscillation frequency with the set value supplied to the variable frequency oscillation circuit 21c as the upper limit in the processing of step S10. . In this case, the control circuit 22a decreases the set value by 1 instead of the process of step S12. Further, the control circuit 22a determines whether or not the set value is the lower limit (the oscillation frequency is the lowest oscillation frequency) instead of the process of step S20.

図6は、可変周波数発振回路の理想的な特性の例を示す図である。横軸は設定値を表し、縦軸は発振周波数(単位はGHz)を表している。
発振周波数は、デジタル値である設定値が1増加するたびに、一定の傾きで増加している。診断部22は、図6に示すような各設定値に対応した発振周波数の値を期待値として保持し、測定した発振周波数との比較により特性不良の有無を判定することもできる。しかし、その場合、図6に示すような多くの設定値に対応した発振周波数の値を期待値として保持しておく保持回路の面積が増大してしまう。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of ideal characteristics of the variable frequency oscillation circuit. The horizontal axis represents the set value, and the vertical axis represents the oscillation frequency (unit: GHz).
The oscillation frequency increases with a constant slope every time the set value, which is a digital value, increases by one. The diagnosing unit 22 holds the oscillation frequency value corresponding to each set value as shown in FIG. 6 as an expected value, and can also determine the presence or absence of a characteristic defect by comparison with the measured oscillation frequency. However, in that case, the area of the holding circuit for holding the oscillation frequency values corresponding to many setting values as shown in FIG. 6 as expected values increases.

第2の実施の形態の半導体装置20では、診断部22は、隣り合う設定値(上記の例では、1だけ違う設定値)を用いたときの発振周波数の差分と、その期待値との比較結果に基づいて、可変周波数発振回路11cの特性不良の有無を判定する。そのため、図2に示したように下限値と上限値の2つの値で表せる期待値を保持しておけばよく、回路面積を縮小できる。   In the semiconductor device 20 according to the second embodiment, the diagnosis unit 22 compares the difference between the oscillation frequencies when adjacent setting values (setting values different by 1 in the above example) are used and their expected values. Based on the result, the presence / absence of a characteristic defect of the variable frequency oscillation circuit 11c is determined. Therefore, as shown in FIG. 2, an expected value that can be expressed by two values of a lower limit value and an upper limit value may be held, and the circuit area can be reduced.

図7は、不良箇所を有する特性の例を示す図である。横軸は設定値を表し、縦軸は発振周波数(単位はGHz)を表している。
図7の例では、領域25において、設定値を211から212に増やしても発振周波数がほとんど変わらず、発振周波数の線形性が崩れている。このような特性不良が生じている場合、設定値が211のときの発振周波数と設定値が212のときの発振周波数との差分を示す減算器22dの出力(減算結果)は、期待値の下限値よりも小さくなる。つまり、差分は期待値の範囲外となり、特性不良を検出することができる。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a characteristic having a defective portion. The horizontal axis represents the set value, and the vertical axis represents the oscillation frequency (unit: GHz).
In the example of FIG. 7, in the region 25, even if the set value is increased from 211 to 212, the oscillation frequency is hardly changed, and the linearity of the oscillation frequency is broken. When such characteristic failure occurs, the output (subtraction result) of the subtractor 22d indicating the difference between the oscillation frequency when the set value is 211 and the oscillation frequency when the set value is 212 is the lower limit of the expected value. Smaller than the value. That is, the difference is out of the expected value range, and a characteristic defect can be detected.

以上のように、第2の実施の形態の半導体装置20によれば、第1の実施の形態の半導体装置10と同様の効果が得られる。
(第3の実施の形態)
ところで、上記の説明では、設定値と発振周波数とが比例関係にあるものとしたが、可変周波数発振回路21cの特性が、発振周波数の周波数帯によって変わる場合がある。その場合、発振周波数は、設定値の変化に対する発振周波数の変化の度合いが異なる複数の周波数帯をもつようになる。
As described above, according to the semiconductor device 20 of the second embodiment, the same effect as that of the semiconductor device 10 of the first embodiment can be obtained.
(Third embodiment)
In the above description, the set value and the oscillation frequency are in a proportional relationship. However, the characteristics of the variable frequency oscillation circuit 21c may vary depending on the frequency band of the oscillation frequency. In that case, the oscillation frequency has a plurality of frequency bands having different degrees of change of the oscillation frequency with respect to the change of the set value.

図8は、可変周波数発振回路の特性の一例を示す図である。横軸は設定値を表し、縦軸は発振周波数(単位はGHz)を表している。
図8に示すような可変周波数発振回路21cの特性の例では、設定値が100以上の場合には、発振周波数と設定値とがほぼ比例関係にある。しかしながら、設定値が100未満の場合、設定値が小さいほど発振周波数の変化が大きい。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of characteristics of the variable frequency oscillation circuit. The horizontal axis represents the set value, and the vertical axis represents the oscillation frequency (unit: GHz).
In the example of the characteristic of the variable frequency oscillation circuit 21c as shown in FIG. 8, when the set value is 100 or more, the oscillation frequency and the set value are in a substantially proportional relationship. However, when the set value is less than 100, the smaller the set value, the greater the change in the oscillation frequency.

このような特性の場合、設定値が100以上の場合の発振周波数の変化だけに基づいて、期待値が決定される場合、設定値が100より小さい場合に、特性不良ではないにもかかわらず、特性不良であると検出される可能性が高くなってしまう。そこで、以下に示す第3の実施の形態の半導体装置は、複数の期待値を用いて、誤診断の発生を抑制する。   In the case of such characteristics, when the expected value is determined based only on the change in the oscillation frequency when the set value is 100 or more, when the set value is smaller than 100, the characteristic is not defective. The possibility of being detected as a characteristic defect is increased. Therefore, the semiconductor device of the third embodiment shown below suppresses the occurrence of misdiagnosis using a plurality of expected values.

図9は、第3の実施の形態の半導体装置の一例を示す図である。図9において、図2に示した第2の実施の形態の半導体装置20と同じ要素については、同一符号が付されている。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a semiconductor device according to the third embodiment. 9, the same elements as those of the semiconductor device 20 according to the second embodiment shown in FIG.

第3の実施の形態の半導体装置30において、診断部31は、境界設定値を保持する保持回路31a、比較回路31b、複数の期待値を保持する保持回路31c、選択回路31dを有する。   In the semiconductor device 30 according to the third embodiment, the diagnosis unit 31 includes a holding circuit 31a that holds a boundary setting value, a comparison circuit 31b, a holding circuit 31c that holds a plurality of expected values, and a selection circuit 31d.

境界設定値は、使用する期待値を切り替える境界となる設定値である。可変周波数発振回路21cが、図8に示したような特性を有する場合、境界設定値は、たとえば、100に設定される。   The boundary setting value is a setting value serving as a boundary for switching the expected value to be used. When the variable frequency oscillation circuit 21c has characteristics as shown in FIG. 8, the boundary setting value is set to 100, for example.

比較回路31bは、設定値生成部22a3が出力する設定値と、境界設定値とを比較してその比較結果を出力する。以下では、比較回路31bは、設定値が境界設定値より小さい場合、Lレベルの比較結果を出力し、設定値が境界設定値以上の場合、Hレベルの比較結果を出力するものとして説明する。   The comparison circuit 31b compares the set value output from the set value generation unit 22a3 with the boundary set value and outputs the comparison result. In the following description, it is assumed that the comparison circuit 31b outputs an L level comparison result when the set value is smaller than the boundary set value, and outputs an H level comparison result when the set value is greater than or equal to the boundary set value.

保持回路31cは、たとえば、低周波用の期待値と、高周波用の期待値を保持する。可変周波数発振回路21cが、図8に示したような特性を有する場合、低周波用の期待値は、たとえば、設定値が100よりも小さい場合に用いられる期待値であり、高周波用の期待値は、たとえば、設定値が100以上の場合に用いられる期待値である。   The holding circuit 31c holds, for example, an expected value for low frequency and an expected value for high frequency. When the variable frequency oscillation circuit 21c has the characteristics as shown in FIG. 8, the expected value for low frequency is, for example, the expected value used when the set value is smaller than 100, and the expected value for high frequency. Is an expected value used when the set value is 100 or more, for example.

低周波用の期待値と高周波用の期待値は、それぞれ上限値と下限値とで表される。可変周波数発振回路21cが、図8に示したような特性を有する場合、低周波用の期待値における上限値と下限値との差分は、高周波用の期待値における上限値と下限値との差分よりも大きく設定される。   The expected value for low frequency and the expected value for high frequency are represented by an upper limit value and a lower limit value, respectively. When the variable frequency oscillation circuit 21c has the characteristics as shown in FIG. 8, the difference between the upper limit value and the lower limit value in the expected value for low frequency is the difference between the upper limit value and the lower limit value in the expected value for high frequency. Is set larger than.

選択回路31dは、比較回路31bが出力する比較結果がLレベルである場合、低周波用の期待値の上限値と下限値を選択して出力する。選択回路31dは、比較回路31bが出力する比較結果がHレベルである場合、高周波用の期待値の上限値と下限値を選択して出力する。   When the comparison result output from the comparison circuit 31b is L level, the selection circuit 31d selects and outputs the upper limit value and the lower limit value of the low-frequency expected value. When the comparison result output from the comparison circuit 31b is H level, the selection circuit 31d selects and outputs the upper limit value and the lower limit value of the high-frequency expected value.

診断部31の他の要素については、図2に示した診断部22と同じである。
以上のような半導体装置30によれば、可変周波数発振回路21cの特性が、周波数帯によって異なる場合も、適切に診断を行うことができ、誤診断の発生を抑制できる。また、保持する期待値は、第2の実施の形態の半導体装置20より増えるが、設定値ごとに発振周波数の期待値を保持する場合に比べて少なくでき、回路面積の増加を抑えられる。
Other elements of the diagnosis unit 31 are the same as those of the diagnosis unit 22 shown in FIG.
According to the semiconductor device 30 as described above, even when the characteristics of the variable frequency oscillation circuit 21c are different depending on the frequency band, it is possible to appropriately diagnose and suppress the occurrence of misdiagnosis. Further, the expected value to be held is larger than that of the semiconductor device 20 of the second embodiment, but can be reduced as compared with the case where the expected value of the oscillation frequency is held for each set value, and an increase in circuit area can be suppressed.

つまり、第3の実施の形態の半導体装置30においても、第1の実施の形態の半導体装置10と同様の効果が得られる。
なお、上記の例では、保持される期待値は、低周波用と高周波用の2種類であったが、可変周波数発振回路21cの特性に応じて、3種類以上であってもよい。
That is, also in the semiconductor device 30 of the third embodiment, the same effect as that of the semiconductor device 10 of the first embodiment can be obtained.
In the above example, the expected values to be held are two types for low frequency and high frequency, but may be three or more types according to the characteristics of the variable frequency oscillation circuit 21c.

以上、実施の形態に基づき、本発明の半導体装置及びその制御方法の一観点について説明してきたが、これらは一例にすぎず、上記の記載に限定されるものではない。   As described above, one aspect of the semiconductor device and the control method thereof according to the present invention has been described based on the embodiments, but these are only examples and are not limited to the above description.

10 半導体装置
11 発振部(PLL回路)
11a 位相比較器
11b フィルタ
11c 可変周波数発振回路
12 診断部
12a 制御回路
12b 周波数変化分検出回路
12c 保持回路
12d 不良有無判定回路
CKr 基準クロック
ERR 判定結果
fa,fb 発振周波数
OUT 出力信号
10 Semiconductor device 11 Oscillator (PLL circuit)
11a phase comparator 11b filter 11c variable frequency oscillation circuit 12 diagnostic unit 12a control circuit 12b frequency change detection circuit 12c holding circuit 12d defect presence / absence determination circuit CKr reference clock ERR determination result fa, fb oscillation frequency OUT output signal

Claims (6)

設定値を受け、前記設定値に基づいた発振周波数の信号を出力する可変周波数発振回路を備えた発振部と、
前記設定値を前記発振部に供給するとともに、前記設定値を変化単位ごとに変化させるたびに前記発振周波数の変化分を検出し、予め保持回路に保持された前記変化分の期待値と、検出された前記変化分との比較結果に基づいて、前記可変周波数発振回路の特性不良の有無を判定する診断部と、
を有する半導体装置。
An oscillation unit including a variable frequency oscillation circuit that receives a set value and outputs a signal having an oscillation frequency based on the set value;
The set value is supplied to the oscillating unit, and the change of the oscillation frequency is detected every time the set value is changed for each change unit, and the expected value of the change held in the holding circuit in advance is detected. A diagnostic unit for determining the presence or absence of a characteristic defect of the variable frequency oscillation circuit based on a comparison result with the changed amount;
A semiconductor device.
前記期待値は上限値と下限値とをもち、
前記診断部は、前記発振周波数の前記変化分が、前記上限値を超える場合、または前記下限値を下回る場合、前記特性不良がある旨を示す判定結果を出力する、
請求項1に記載の半導体装置。
The expected value has an upper limit value and a lower limit value,
The diagnostic unit outputs a determination result indicating that the characteristic defect is present when the change in the oscillation frequency exceeds the upper limit value or is lower than the lower limit value.
The semiconductor device according to claim 1.
前記診断部は、前記設定値を前記変化単位ごとに増加または減少させていくことで、前記発振周波数を、前記可変周波数発振回路の最低発振周波数から最高発振周波数まで、または前記最高発振周波数から前記最低発振周波数まで変化させる、
請求項1または2に記載の半導体装置。
The diagnostic unit increases or decreases the set value for each change unit, so that the oscillation frequency is changed from the lowest oscillation frequency to the highest oscillation frequency of the variable frequency oscillation circuit, or from the highest oscillation frequency. Change to the lowest oscillation frequency,
The semiconductor device according to claim 1.
前記診断部は、前記設定値を第1の設定値から第2の設定値に変化させるとき、
前記第1の設定値に基づいて得られる前記発振部の第1の出力信号の第1の期間における第1の発振数を計数し、計数結果を保持し、
前記第2の設定値に基づいて得られる前記発振部の第2の出力信号の前記第1の期間における第2の発振数を計数し、
保持した前記第1の発振数と、前記第2の発振数との差分を求めることで、前記発振周波数の前記変化分を検出する、
請求項1乃至3の何れか一項に記載の半導体装置。
When the diagnostic unit changes the set value from the first set value to the second set value,
Counting the first oscillation number in the first period of the first output signal of the oscillating unit obtained based on the first set value, and holding the counting result;
Counting the second number of oscillations in the first period of the second output signal of the oscillating unit obtained based on the second set value;
By detecting a difference between the held first oscillation number and the second oscillation number, the change in the oscillation frequency is detected.
The semiconductor device according to claim 1.
前記発振周波数は、前記設定値の変化に対する変化の度合いが異なる第1の周波数帯と、第2の周波数帯とを有し、
前記保持回路は、前記発振周波数の前記変化分の第1の期待値と、第2の期待値とを保持し、
前記診断部は、前記第1の周波数帯に前記発振周波数を設定する第3の設定値を前記発振部に供給しているときには、前記第1の期待値を用いて前記特性不良の有無を判定し、前記第2の周波数帯に前記発振周波数を設定する第4の設定値を前記発振部に供給しているときには、前記第2の期待値を用いて前記特性不良の有無を判定する、
請求項1乃至4の何れか一項に記載の半導体装置。
The oscillation frequency has a first frequency band and a second frequency band having different degrees of change with respect to a change in the set value,
The holding circuit holds a first expected value and a second expected value for the change in the oscillation frequency,
The diagnostic unit determines the presence or absence of the characteristic defect using the first expected value when a third set value for setting the oscillation frequency in the first frequency band is supplied to the oscillation unit. When the fourth setting value for setting the oscillation frequency in the second frequency band is supplied to the oscillation unit, the presence or absence of the characteristic defect is determined using the second expected value.
The semiconductor device according to claim 1.
半導体装置が有する発振部が備える可変周波数発振回路は、設定値を受け、前記設定値に基づいた発振周波数の信号を出力し、
前記半導体装置が有する診断部は、前記設定値を前記発振部に供給するとともに、前記設定値を変化単位ごとに変化させるたびに前記発振周波数の変化分を検出し、予め保持回路に保持された前記変化分の期待値と、検出された前記変化分との比較結果に基づいて、前記可変周波数発振回路の特性不良の有無を判定する、
半導体装置の制御方法。
The variable frequency oscillation circuit included in the oscillation unit included in the semiconductor device receives a set value and outputs a signal having an oscillation frequency based on the set value.
The diagnosis unit included in the semiconductor device supplies the set value to the oscillation unit, detects the change in the oscillation frequency each time the set value is changed for each change unit, and is held in a holding circuit in advance. Based on a comparison result between the expected value of the change and the detected change, the presence or absence of a characteristic defect of the variable frequency oscillation circuit is determined.
A method for controlling a semiconductor device.
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