JP2021156619A - Semiconductor device and test method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自己テストを行う半導体装置、および半導体装置のテスト方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device that performs self-testing, and a method for testing the semiconductor device.
車載向けや産業向けの製品に搭載される半導体集積回路において、近年、機能安全の要求から、通常動作の合間に自己テストを行うことを求められる場合がある。このような自己テストを行うための回路を半導体集積回路に実装して行うテストを、組込型自己テスト(BIST:Built−In Self−Test)という。このうちロジック(論理)回路について行うBISTをL(Logic)BISTと呼ぶ(特許文献1)。 In recent years, in semiconductor integrated circuits mounted on products for automobiles and industries, there are cases where self-testing is required between normal operations due to functional safety requirements. A test performed by mounting a circuit for performing such a self-test on a semiconductor integrated circuit is called an embedded self-test (BIST: Built-In Self-Test). Of these, the BIST performed on the logic circuit is called an L (Logic) BIST (Patent Document 1).
LBIST(ロジック回路の組込型自己テスト) において、テストを実行、制御するためのソフトウェアプログラムを作成することは、半導体集積回路のユーザにとって、大きな負担である。このため、通常の処理が行われていない時に、自動的にテストを実行できる手法が望まれている。また、自己テストの実行が通常の処理に悪影響を及ぼしてはならないため、通常処理と自己テストの実行に要する合計電力を抑えるような仕組みが望まれている。さらに、通常処理や自己テストの実行について、信頼性の観点から、特定の回路ブロックのみが使用されることを防ぎ、全ての回路ブロックがまんべんなく使用されるよう調整し、回路ブロック全体を長持ちさせる仕組みが望まれている。 In LBIST (embedded self-test of logic circuit), creating a software program for executing and controlling a test is a heavy burden for a user of a semiconductor integrated circuit. Therefore, there is a demand for a method that can automatically execute a test when normal processing is not performed. Further, since the execution of the self-test should not adversely affect the normal processing, a mechanism for suppressing the total power required for the execution of the normal processing and the self-test is desired. Furthermore, from the viewpoint of reliability, for normal processing and self-test execution, a mechanism that prevents only specific circuit blocks from being used, adjusts all circuit blocks to be used evenly, and prolongs the life of the entire circuit block. Is desired.
本発明は、ロジック回路の組込型自己テスト(以下単に「自己テスト」という。)を自動的に実行可能な半導体装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明の別の目的は、自己テストが通常処理に与える影響を抑えることが可能な半導体装置を提供することである。本発明のさらに別の目的は、自己テストを行う半導体装置において、回路ブロック全体を長持ちさせることである。 One object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of automatically executing a built-in self-test of a logic circuit (hereinafter, simply referred to as "self-test"). Another object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing the influence of self-testing on normal processing. Yet another object of the present invention is to prolong the life of the entire circuit block in a self-testing semiconductor device.
本発明は上記課題を解決するために以下の技術的手段を採用する。特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施の形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 The present invention employs the following technical means to solve the above problems. The scope of claims and the reference numerals in parentheses described in this section are examples showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later as one embodiment, and limit the technical scope of the present invention. It's not something to do.
一態様の半導体装置(10)は、通常処理と自己テストとを行う複数の回路ブロック(50)と、前記複数の回路ブロックの前記通常処理の実行制御を行う通常制御器(70)と、前記複数の回路ブロックの前記自己テストの実行制御を行うテスト制御器(30)とを備え、前記テスト制御器は、前記複数の回路ブロックの各々の稼働状態及び前記自己テストの実行制御を行うための制御原因情報に少なくとも基づいて、前記自己テストの実行制御を行う。 The semiconductor device (10) of one aspect includes a plurality of circuit blocks (50) that perform normal processing and self-test, a normal controller (70) that controls execution of the normal processing of the plurality of circuit blocks, and the above. A test controller (30) for controlling the execution of the self-test of a plurality of circuit blocks is provided, and the test controller is for controlling the operating state of each of the plurality of circuit blocks and the execution of the self-test. The execution control of the self-test is performed based on at least the control cause information.
この構成によれば、テスト制御器が複数の回路ブロックの各々の稼働状態及び自己テストの実行制御を行うための制御原因情報に少なくとも基づいて、自己テストの実行制御を行うので、自己テストを自動的に実行できる。 According to this configuration, the test controller controls the execution of the self-test based on at least the operating state of each of the plurality of circuit blocks and the control cause information for controlling the execution of the self-test, so that the self-test is automatically performed. Can be executed.
一態様の半導体装置のテスト方法であって、通常処理と自己テストとを行う複数の回路ブロックの各々の稼働状態を取得し、自己テストの実行制御を行うための制御原因情報を取得し、前記複数の回路ブロックの各々の稼働状態及び前記自己テストの実行制御を行うための制御原因情報に少なくとも基づいて、前記自己テストの実行制御を行う。 In one aspect of a semiconductor device test method, the operating state of each of a plurality of circuit blocks that perform normal processing and self-test is acquired, and control cause information for performing self-test execution control is acquired. The execution control of the self-test is performed based on at least the operating state of each of the plurality of circuit blocks and the control cause information for performing the execution control of the self-test.
この構成によれば、複数の回路ブロックの各々の稼働状態及び自己テストの実行制御を行うための制御原因情報に少なくとも基づいて、自己テストの実行制御を行うので、自己テストを自動的に実行できる。 According to this configuration, the self-test execution control is performed based on at least the operating state of each of the plurality of circuit blocks and the control cause information for performing the self-test execution control, so that the self-test can be automatically executed. ..
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the embodiments described below show an example of the case where the present invention is carried out, and the present invention is not limited to the specific configuration described below. In carrying out the present invention, a specific configuration according to the embodiment may be appropriately adopted.
図1(A)は、グラフ構造のプログラムコードを示しており、図1(B)は、スレッドの状態を示しており、図1(C)は、並列処理の状況を示している。 FIG. 1 (A) shows a program code having a graph structure, FIG. 1 (B) shows a thread state, and FIG. 1 (C) shows a state of parallel processing.
図1(A)に示されるように、本実施形態が処理対象とするプログラムは、データと処理とが分割されているグラフ構造を有している。このグラフ構造は、プログラムのタスク並列性、グラフ並列性を保持している。 As shown in FIG. 1A, the program targeted for processing in the present embodiment has a graph structure in which data and processing are divided. This graph structure maintains the task parallelism and graph parallelism of the program.
図1(A)に示されるプログラムコードに対して、コンパイラによる自動ベクトル化とグラフ構造の抽出を行うと、図1(B)に示されるような大量のスレッドを生成することができる。 When the program code shown in FIG. 1 (A) is automatically vectorized by the compiler and the graph structure is extracted, a large number of threads can be generated as shown in FIG. 1 (B).
図1(B)に示される多量のスレッドは、ハードウェアによる動的レジスタ配置とスレッド・スケジューリングとを行うことにより、図1(C)に示されるような並列実行を行うことができる。実行中にレジスタ資源を動的配置することで、異なる命令ストリームに対しても複数のスレッドを並列実行することができる。 The large number of threads shown in FIG. 1 (B) can be executed in parallel as shown in FIG. 1 (C) by performing dynamic register allocation and thread scheduling by hardware. By dynamically allocating register resources during execution, multiple threads can be executed in parallel for different instruction streams.
続いて図2を参照しながら、動的レジスタ配置及びスレッド・スケジューリングを行うアクセラレータとしてのDFP(Data Flow Processor)10を含むシステム構成例である、データ処理システム2を説明する。
Subsequently, with reference to FIG. 2, a
データ処理システム2は、DFP10と、イベントハンドラ20と、ホストCPU21と、ROM22と、RAM23と、外部インターフェイス24と、システムバス25と、を備えている。ホストCPU21は、データ処理を主として行う演算装置である。ホストCPU21は、OSをサポートしている。イベントハンドラ20は、割り込み処理を生成する部分である。
The
ROM22は、読み込み専用のメモリである。RAM23は、読み書き用のメモリである。外部インターフェイス24は、データ処理システム2外と情報授受を行うためのインターフェイスである。システムバス25は、DFP10と、ホストCPU21と、ROM22と、RAM23と、外部インターフェイス24との間で情報の送受信を行うためのものである。
The
DFP10は、ホストCPU21の重い演算負荷に対処するために設けられている個別のマスタとして位置づけられている。DFP10は、イベントハンドラ20が生成した割り込みをサポートするように構成されている。
The DFP 10 is positioned as an individual master provided to cope with the heavy computing load of the
続いて図3を参照しながら、DFP10について説明する。図3に示されるように、DFP10は、コマンドユニット12と、スレッドスケジューラ14と、実行コア16と、メモリサブシステム18と、を備えている。
Subsequently, the DFP10 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the DFP 10 includes a
コマンドユニット12は、コンフィグ・インターフェイスとの間で情報通信可能なように構成されている。コマンドユニット12は、コマンドバッファとしても機能している。
The
スレッドスケジューラ14は、図1(B)に例示されるような多量のスレッドの処理をスケジューリングする部分である。スレッドスケジューラ14は、スレッドを跨いだスケジューリングを行うことが可能である。
The
実行コア16は、4つのプロセッシングエレメントである、PE#0と、PE#1と、PE#2と、PE#3と、を有している。実行コア16は、独立してスケジューリング可能な多数のパイプラインを有している。
The
メモリサブシステム18は、アービタ181と、L1キャッシュ18aと、L2キャッシュ18bと、を有している。メモリサブシステム18は、システム・バス・インターフェイス及びROMインターフェイスとの間で情報通信可能なように構成されている。
The
図4は、LBIST回路を含む本発明の実施の形態の半導体装置の基本的な構成を示す図である。なお、本明細書では、後述するテスト用入力を与えたときの回路ブロック50の出力を「応答」と表現し、この回路ブロック50の応答を起源として後述する比較に用いられるものを「テスト応答」と表現する。図4のLBIST回路は、テスト制御器30と、パタン発生器40と、回路ブロック50と、符号圧縮器60を備える。テスト制御器30は、パタン初期化器301と、期待値比較器302を備える。テスト制御器30は、回路ブロック50の自己テストの実行を制御する。具体的には、クロックを生成し、パタン初期化器301で、テストパタンの初期値を生成してパタン発生器40に供給する。
FIG. 4 is a diagram showing a basic configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention including an LBIST circuit. In this specification, the output of the
パタン発生器40は、パタン初期化器301から与えられた初期値に応じて、テスト用入力としてのテストパタンを生成する。テストパタンの生成には、一般的に疑似乱数発生器(PRPG:Pseudo Random Pattern Generator)が用いられるが、他の方法が用いられてもよい。パタン発生器40が生成したテストパタンは回路ブロック50に入力され、回路ブロック50はテストパタンに基づき演算を行う。回路ブロック50は、テストの対象となる論理回路であって、一例としては図3におけるプロセッシングエレメントPEがこれに相当する。
The
符号圧縮器60は、回路ブロック50の応答を圧縮してテスト応答を生成する。回路ブロック50が出力するテストパタンへの応答は長大なシリアルデータであって、これをそのままROMに保存するのは不経済である。このためテスト制御器30は、予め計算した圧縮結果を期待値として保持し、使用する。設計上、回路ブロック50が生成した応答を、符号圧縮器60で圧縮した圧縮値であるテスト応答とテスト制御器30が持つ期待値は同一になる。代表的な符号圧縮器としては、多入力シグネチャレジスタ(MISR:Multiple Input Signature Register)が用いられるが、条件を満たすのであれば他の圧縮器を用いてもよい。
The
期待値比較器302は、符号圧縮器60から出力された圧縮値であるテスト応答と、事前に計算されてテスト制御器30内部またはROMなどに保持されている期待値とを比較する。テスト応答と期待値が同一であれば、回路ブロック50は正常に動作している。テスト応答と期待値が異なる場合、回路ブロック50には不具合が疑われる。
The expected
以下、LBIST回路を含む本発明の実施の形態の半導体装置の構成を詳細に説明するが、各構成要素は図4に示した一例の構成要素と同じ機能を有する。このため、同一の符号を付して重複する説明は省略する。 Hereinafter, the configuration of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention including the LBIST circuit will be described in detail, but each component has the same function as the component of the example shown in FIG. Therefore, the same reference numerals are given and duplicate description will be omitted.
図5は、本発明の実施の形態の半導体装置の自己テストに係る構成を示す図である。半導体装置100は、複数の回路ブロック50を備えている。複数の回路ブロック50は、それぞれ通常処理制御器70によって制御されて、多重のスレッドの処理を並列に実行する。図3に示したスレッドスケジューラを含む構成が通常処理制御器70に相当する。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration according to a self-test of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. The semiconductor device 100 includes a plurality of circuit blocks 50. Each of the plurality of circuit blocks 50 is normally controlled by the
複数のパタン発生器40は、それぞれ自己テストを行うためのテストパタンを生成する。回路ブロック50と同数のパタン発生器40が設けられてもよいし、パタン発生器40の数は回路ブロック50の数より少なくてもよい。入力選択器80は、複数の回路ブロック50の各々に対応して設けられており、対応する回路ブロック50について、パタン発生器40生成されたテストパタンを入力することで自己テストを実行させるか、通常処理制御器70からの通常処理データを入力することで通常処理を実行させるかを選択する。
Each of the plurality of
入力選択器80は、テスト制御器30によって制御されて自己テストの実行を選択し、通常制御器70によって制御されて通常処理の実行を選択する。すなわち、入力選択器80は、テスト制御器30と通常処理制御器70とによって制御される。なお、入力選択器80は、テスト制御器30及び通常処理制御器70のいずれか一方のみによって制御されてもよく、例えば、テスト制御器30によって制御されて、自己テストの実行を選択し、自己テストの実行が選択されていない場合には常に通常処理の実行が選択されるようにしてもよい。
The
出力選択器90は、回路ブロック50からの出力が、自己テストを行った結果の出力である場合に、当該出力を符号圧縮器60に出力する。出力選択器90は、テスト制御器30によって制御されて、自己テストを選択し、自己テストが選択されていない場合には常に通常制御を選択する。なお、出力選択器90は、テスト制御器30と通常処理制御器7とによって制御されてもよい。この場合に、出力選択器90は、テスト制御器30によって制御されて自己テストを選択し、通常制御器70によって制御された通常制御を行ってよい。
When the output from the
複数の符号圧縮器60は、それぞれ自己テストの結果の出力を圧縮して圧縮値を生成する。この圧縮値はテストパタンを回路ブロック50で処理した場合の回路ブロック50の出力を圧縮したものであり、テスト応答となる。回路ブロック50と同数の符号圧縮器60が設けられてもよいし、符号圧縮器60の数は回路ブロック50の数より少なくてもよい。
Each of the plurality of
テスト制御器30は、パタン初期化器301と、通常処理カウンタ303と、自己テストカウンタ304と、期待値比較器302とを備えている。パタン初期化器301は、テストパタンを生成するための初期値を生成して、パタン発生器40に出力する。期待値比較器302は、符号圧縮器60からのテスト応答と基準値とを比較することで、自己テストを行った回路ブロック50の不具合の有無を判断する。
The
テスト制御器30は、さらに、各回路ブロック50における通常処理の実行回数をカウントする通常処理カウンタ303と、各回路ブロック50における自己テストの実行回数をカウントする自己テストカウンタ304とを備えている。
The
テスト制御器30は、複数の回路ブロック50の実行履歴、すなわち通常処理カウンタ303及び自己テストカウンタ304のカウント値に基づいて、複数の回路ブロック50における自己テストの実行制御を行う。自己テストの実行制御において、テスト制御器30は、いずれの回路ブロック50に自己テストを実行させるかを決定して、決定した回路ブロック50に対応する入力選択器80を制御することで、選択した回路ブロック50に対応するパタン発生器40を選択させて、自己テストを実行させる。また、テスト制御器30は、自己テストの実行制御として、回路ブロック50で実行されている自己テストを中断する。
The
テスト制御器30と通常処理制御器70とは接続されており、通常処理制御器70からは、処理情報として各回路ブロック50における通常処理の開始を示す信号(開始割込み、開始フラグ等)及び通常処理の終了を示す信号(終了割込み、終了フラグ等)がテスト制御器30に入力される。また、通常処理制御器70は、回路ブロック50に処理待ちをさせている場合には、その旨を示す信号も処理情報としてテスト制御器30に入力する。
The
テスト制御器30からは、制御情報として各回路ブロック50における自己テストの開始及び終了を示す信号(開始割込み、開始フラグ等)が通常処理制御器70に入力される。通常処理制御器70は、通常処理及び自己テストを行っていない回路ブロック50を選択して、通常処理を実行させる。通常処理の実行制御において、通常処理制御器70は、いずれの回路ブロック50に通常処理を実行させるかを決定して、決定した回路ブロック50に対応する入力選択器80を制御することで通常処理を実行させる。
From the
テスト制御器30は、通常処理制御器70から回路ブロック50について通常処理が終了した旨の信号を受けると、当該回路ブロック50の入力選択器40を自己テストに切り替えて、パタン発生器40のテストパタンを当該回路ブロック50に入力して、当該回路ブロック50に自己テストを実行させる。これにより、回路ブロック50において、通常処理の終了後に自動的に自己テストを実行できる。
When the
テスト制御器30は、各回路ブロック50の稼働状態と、自己テストの実行制御を行うための制御原因情報とに基づいて、自己テストの実行制御を行う。回路ブロック50の稼働状態には、回路ブロック50が通常処理を行っている通常処理状態と、回路ブロック50が自己テストを行っている自己テスト状態と、回路ブロック50が通常処理を待っている通常処理待ち状態と、回路ブロック50が自己テストを待っている自己テスト待ち状態と、通常処理状態、自己テスト状態、通常処理待ち状態、及び自己テスト処理待ち状態のいずれにも該当しない休止状態とがある。
The
テスト制御器30は、通常処理制御器70から入力される処理情報に基づいて、回路ブロック50の稼働状態が通常処理状態ないし通常処理待ち状態であると判断する。また、テスト制御器30は、自己テストの実行制御に応じて、自己テスト状態ないし自己テスト待ち状態であると判断する。さらに、テスト制御器30は、通常処理制御器70からの処理情報及び自己テストの実行制御に基づいて、通常処理状態、通常処理待ち状態、自己テスト状態、自己テスト待ち状態のいずれでもないと判断するときは、休止状態であると判断する。
The
テスト制御器30は、各回路ブロック50について、実行履歴としての通常処理カウンタ303のカウント値と自己テストカウンタ304のカウント値とから、さらなる実行履歴として両カウンタの合計値(総実行回数)及び両カウンタの差分(通常処理カウンタ303のカウント値−自己テストカウンタ304のカウント値)を算出する。
For each
図6は、テスト制御器30が保持している複数の回路ブロック50の情報の例を示す表である。図6では、回路ブロック50が回路ブロックa〜dの4つである例を示している。図6に示すように、テスト制御器30は、制御原因情報として、各回路ブロック50の通常処理カウンタ303のカウント値31、自己テストカウンタ304のカウント値32、両カウンタの合計値(総実行回数)33、及び両カウンタの差分34、通常処理の優先度35、自己テストの優先度36を保持しており、かつ、各回路ブロック50の稼働状態として、実行中であるか否かを示す実行中フラグ35、及び待ち状態にある通常処理のジョブ数(待ち通常ジョブ数)36を保持している。テスト制御器30は、これらの制御原因情報及び稼働状態に基づいて、各回路ブロック50の自己テストの実行を制御する。なお、通常処理優先度35及び自己テスト優先度36は、任意に設定可能であり、設定後に変更することも可能である。
FIG. 6 is a table showing an example of information of a plurality of circuit blocks 50 held by the
図7は、半導体装置の通常処理と自己テストの稼働スケジュール例を示す表である。図中の「W」は通常処理の実行を示し、「L」は自己テストの実行を示す。図7の例では、時刻0において回路ブロックa、b、cが通常処理を実行しており、回路ブロックdが休止状態にあり、待ち通常ジョブはない。時刻5において回路ブロックaにおいて通常処理が終了すると、通常処理制御器70は、その旨を示す処理情報(例えば、終了割込み)をテスト制御器30に入力する。
FIG. 7 is a table showing an example of an operation schedule for normal processing and self-test of a semiconductor device. In the figure, "W" indicates execution of normal processing, and "L" indicates execution of self-test. In the example of FIG. 7, the circuit blocks a, b, and c are executing the normal processing at
テスト制御器30は、通常処理制御器70から回路ブロックaにおいて通常処理が終了した旨の処理情報を受けると、これをトリガーとして回路ブロックaに対応する入力選択部80に対して、自己テストを選択するよう制御信号を出力する。当該入力選択部80は、自己テストの実施に切り替えて、回路ブロックaにテストパタンを入力し、回路ブロックaに自己テストを実行させる。
When the
テスト制御器30は、自己テストを実行している回路ブロック50に対し、テスト実行中に通常の処理開始指示が入力された場合、当該回路ブロック50の通常処理優先度35及び自己テスト優先度36に基づいて、自己テストを中断して通常処理を実行するか、自己テストを優先させ、テスト完了まで通常処理を待たせておくかを選択する。具体的には、テスト制御器30は、通常処理優先度35と自己テスト優先度36とのうちのいずれか高い方を選択する。
When a normal processing start instruction is input to the
なお、テスト制御器30は、自己テストを中断する場合、急に停止してしまうと大きな電圧変動を起こし、周りの回路を誤動作させてしまう恐れがあるので、これを防ぐために、急停止せず、徐々にクロックのレートを下げることにより実行中の自己テストを緩やかに停止する。
When the self-test is interrupted, the
テスト制御器30は、パタン発生器40又は符号圧縮器60の数が回路ブロック50の数より少ない場合において、パタン発生器40又は符号圧縮器60に空きがなければ自己テストの実行を待たせておく。この場合には、パタン発生器40及び符号圧縮器60の数の情報も制御原因情報となる。
When the number of
テスト制御器30は、パタン発生器40又は符号圧縮器60の数が回路ブロック50の数より少ない場合において、複数の回路ブロック50が自己テスト実行待ち状態であるとき、実行履歴としての通常処理カウント値31と自己テストカウンタ32との差分34が最も大きい回路ブロック50を優先して自己テストを実行させる。例えば、図6の例において、両カウンタの差分34が最大となる回路ブロックaに回路ブロックcより優先して自己テストを実行させる。
The
あるいは、パタン発生器40又は符号圧縮器60の数が回路ブロック50の数より少ない場合において、テスト制御器30は、実行履歴としての両カウンタの合計33が大きい回路ブロック50を優先して自己テストを実行させてもよい。図6の場合には、回路ブロックaと回路ブロックcとでは、回路ブロックcのほうが合計33が大きいので、回路ブロックcのほうを優先して自己テストを実行させてよい。
Alternatively, when the number of
また、テスト制御器30は、複数の回路ブロック50が自己テスト実行待ちであって、符号圧縮器60が実行待ちの数以上に空いている場合には、自己テストの消費電力総量を考慮し、消費電力総量が所定の上限値を越えないよう、一度に実行できる自己テストの数に上限を設けて、上限を越える場合については自己テスト実行待ちにしておく。この場合には、消費電力総量の上限値も制御原因情報となる。
Further, when the plurality of circuit blocks 50 are waiting for self-test execution and the
テスト制御器30は、通常処理制御器70に対して通常処理カウント値31及び自己テストカウント値32を制御指示として渡す。通常処理制御器70は、通常処理を各回路ブロック50に割り振る際に、処理待ちの数より多い数の回路ブロック50が空いている場合は、通常処理カウント値31が小さい回路ブロック50を優先して通常処理を実行させる。これにより、複数の回路ブロック50における通常処理の回数の偏りを軽減することができ、回路ブロック50を長持ちさせることができる。
The
このとき、テスト制御器30は、通常処理カウント値31及び自己テストカウント値32のいずれかまたは両方を参照して、上記とは別の方法で優先順位をつけることも可能である。例えば、テスト制御器30は、両カウンタの合計値33が最も小さい回路ブロック50に優先的に待ちジョブを実行させてもよい。
At this time, the
また、テスト制御器30は、自己テストカウント値32だけでなく、通常処理カウント値31も加味して、合計33が設定した数以上にならないよう、制限をかけてもよい。
Further, the
テスト制御器30は、自己テストを実施しようとする際、通常処理の処理待ちがないかどうか確認し、処理待ちがあれば、通常動作を優先させ、自己テストは実行させないようにしてもよい。
When the
テスト制御器30は、通常処理優先度35と自己テスト優先度36に基づいて、自己テスト優先度の方が高い場合には、自己テストのほうを通常処理に優先させて実行させてもよい。また、テスト制御器30は、パタン発生器40又は符号圧縮器60の数が回路ブロック50の数より少ない場合において、複数の回路ブロック50が自己テスト実行待ちであるときに、各回路ブロック50の自己テスト優先度36を比較して、自己テスト優先度36が最も高い回路ブロック50を選択して自己テストを実行させてもよい。
Based on the
例えば、回路ブロックが4つあるときに、自己テストの優先度を最低の「0」にしておくと通常処理のほうを優先させて実行し、自己テストは実行されない。逆に自己テストの優先度を最高の「4」にしておくと、通常処理よりも自己テストを優先させて実行することができる。 For example, when there are four circuit blocks, if the priority of the self-test is set to the lowest "0", the normal processing is prioritized and executed, and the self-test is not executed. On the contrary, if the priority of the self-test is set to the highest "4", the self-test can be executed with priority over the normal processing.
図8は、自己テスト優先度36を最低の「0」にした例であり、図9は、図8の場合の各回路ブロック50の稼働スケジュールの例を示す表である。図9に示すように、時刻5の時点で回路ブロックaの処理が終わるが、通常処理の待ちが1つあり、回路ブロックaの自己テストの優先度が最低であるため、回路ブロックaにおいて自己テストは実行されず、待っていた通常処理が回路ブロックaにおいて実行される。そして、テスト制御器30は、回路ブロックaにおける通常処理が終わった後の時刻13に、待っていた回路ブロックaの自己テストを開始させる。
FIG. 8 is an example in which the self-
図10は、自己テスト優先度36を最高の「4」にした例であり、図11は、図10の場合の各回路ブロック50の稼働スケジュールの例を示す表である。図10に示すように、時刻5の時点で回路ブロックaの処理が終わり、通常処理の待ちが1つあり、自己テストの優先度が最高であるため、自己テストが実行され、待っていた通常処理は引き続き待ちとなる。通常処理が待ち状態にある時刻11に、回路ブロックbにおいて通常処理が終了するので、待っていた通常処理は時刻13より回路ブロックbにおいて実行される。
FIG. 10 is an example in which the self-
上述のように、パタン発生器40及び符号圧縮器60の個数は、回路ブロック50の個数と同数、又は回路ブロック50の個数より少なくてよい。パタン発生器40及び符号圧縮器60は、1つであってもよい。
As described above, the number of
図12は、1つのパタン発生器40を全ての回路ブロック50が共用する場合のLBIST回路の構成の例を示す図である。この例では、複数の回路ブロック50が同一の機能を有する。すなわち、同一機能の複数の回路ブロック50に対して、同一のテストパタンがテスト用入力として与えられる。よって、複数の回路ブロック50が正常に動作すれば、共通のテストパタンに対する応答も同一となる。したがって、テスト制御器30の期待値比較器302では、期待値を1つ記憶させておけばよい。これにより、回路ブロック50と同数のパタン発生器40を半導体装置に実装する必要がなくなるため、テスト用の回路面積を削減でき、半導体装置の製造コストを下げることができる。
FIG. 12 is a diagram showing an example of the configuration of the LBIST circuit when one
図12の例では、複数(回路ブロック50と同数)の符号圧縮器60が設けられているので、複数の回路ブロック50が同時に自己テストを実行することが可能である。 In the example of FIG. 12, since a plurality of code compressors 60 (the same number as the circuit blocks 50) are provided, it is possible for the plurality of circuit blocks 50 to execute the self-test at the same time.
同一の機能を有する複数の回路ブロック50がテストパタンを共用する場合には、期待値比較器302は、複数の回路ブロック50のテスト応答をそれぞれあらかじめ記憶された期待値と比較して各回路ブロック50が正常であるかを判断する代わりに、複数の回路ブロック50のテスト応答を互いに比較することで、回路ブロック50が正常であるかを判断できる。この場合には、パタン発生器40が発生するテストパタンに対応する期待値をあらかじめ用意する必要はなく、それを記憶しておく必要もない。
When a plurality of circuit blocks 50 having the same function share a test pattern, the expected
この場合には、テスト制御器30は、符号比較器303による比較の結果、2つ以上の符号圧縮器60から得られたテスト応答が同一の場合にはいずれの回路ブロック50も正常であると判断する。また、テスト制御器30は、テスト応答が異なる場合、いずれかの回路ブロック50に不具合があると判断する。また、テスト制御器30は、3つ以上の回路ブロック50で同時に自己テストを行った場合には、不具合が発生した回路ブロック50を多数決により特定できる。
In this case, the
複数の回路ブロック50のテスト応答同士を比較する場合には、符号圧縮器60を使用せず、直接2つ以上の回路ブロック50の応答同士をテスト応答として比較してもよい。比較の結果、2つ以上のテスト応答が同一であれば、符号圧縮器60で圧縮値の算出を行わなくとも、回路ブロック50の不具合を検出することができる。これにより、符号圧縮器60が不要となり、更にテスト用の回路面積を削減することができる。この場合、符号比較器302の代わりに、例えばビット演算を用いるより簡易な比較器を用いることもできる。但し、符号圧縮器60を使用しない場合、2つ以上の回路ブロック50に対して同時にテストを実施する必要がある。なお、符号圧縮器60を用いる場合には、テストタイミングがずれても比較を行うことができる。
When comparing the test responses of a plurality of circuit blocks 50, the responses of two or more circuit blocks 50 may be directly compared as test responses without using the
本実施形態では、予め全てのテストパタンについて期待値を用意して回路に組み込んでおく必要がなくなるので、LBISTに使用するメモリ容量を削減することができる。また、期待値が設定されているかどうかに関わらず、パタン初期化器301で任意の初期値をパタン生成器40に渡してテストを行うことができる。また、半導体装置製造後に期待値が組み込まれていない新たなテストパタンが必要になった場合でも、回路ブロック50の不具合を発見することができる。
In the present embodiment, it is not necessary to prepare expected values for all test patterns in advance and incorporate them into the circuit, so that the memory capacity used for LBIST can be reduced. Further, regardless of whether or not the expected value is set, the
図13は、パタン発生器40のみならず、符号圧縮器60を複数の回路ブロック50が共用する場合のLBIST回路の構成の例を示す図である。これにより、回路ブロック50と同数の符号圧縮器60を半導体装置に実装する必要がなくなる。この形態により、図12の例と比較してテスト用の回路面積を更に削減することができ、半導体装置の製造コストを下げることができる。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of the LBIST circuit when not only the
図13の例では、テスト制御器30は、複数の回路ブロック50が同時に自己テストを実行しないように制御する。
In the example of FIG. 13, the
図14は、他の実施の形態のLBIST回路の構成の例を示したもの図である。この例では、回路ブロック50は、パタン発生器40からのテストパタンに代えて、通常処理のために通常処理制御器70が生成する同一内容の処理を実行する。なお、本例においても複数の回路ブロック50は同一の機能を有する。
FIG. 14 is a diagram showing an example of the configuration of the LBIST circuit of another embodiment. In this example, the
半導体装置の通常稼働状態において回路ブロック50のうちの1つに割り当てられる入力そのものがテスト用入力となる。符号圧縮器60は、図12の例と同じく、2つ以上で構成される。本実施形態でも、複数の回路ブロック50が同一の処理を行い、符号比較器303は、2つ以上の応答に対して2つ以上の符号圧縮器60が生成した圧縮値であるテスト応答同士を比較する。符号圧縮器60が3つ以上あれば、3つ以上の回路ブロック50で同時にテストを行い、不具合が発生した回路ブロック50を多数決により特定できる点、また、同時に2つ以上の回路ブロックに対してテストを実施するのであれば、符号圧縮器60が不要な構成とすることもできること、また、前述の構成では符号比較器302の代わりに、より簡易な比較器を用いることができることは、図12の例と同様である。
The input itself assigned to one of the circuit blocks 50 in the normal operating state of the semiconductor device is the test input. The
この構成により、パタン発生器40が不要になるため、回路面積を更に削減でき、製造コストを下げることができる。また、製品テスト段階において、試験者がテストしたいテスト用入力を回路ブロック50に入力して、自己テストに利用することができる。ランダムパタンを使用する通常のLBIST回路とは異なり、ユーザは回路ブロック50の狙った箇所を重点的に網羅するテストを実行できる。またこの構成では、実使用では起こり得るが設計段階では想定できないパタンに対してもテストを行うことができる。
With this configuration, the
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これらの具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した本具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. Those skilled in the art with appropriate design changes to these specific examples are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. Each element included in the above-mentioned specific example and its arrangement, conditions, shape, etc. are not limited to those illustrated, and may be changed as appropriate. The combinations of the elements included in each of the above-mentioned specific examples can be appropriately changed as long as there is no technical contradiction.
例えば、パタン発生器40に異なるテストパタンを生成させてよい。この場合には、想定実行時間が異なるテストバリエーションを生成し、テストバリエーションに対して想定実行時間情報を付加しておいてよい。想定実行時間情報を付加することにより、テスト制御器30は、実行が短時間で終了するものから長時間に及ぶものまでさまざまなテストバリエーションを選択することができる。
For example, the
テスト制御器30は、テストを実行しようとする回路ブロック50の休止状態がどの程度続くのかを参照し、休止時間内に終了する想定実行時間を持つ最適なテストパタンを選択する。想定実行時間にバリエーションを設けることにより、休止時間の不足により標準的な実行時間のテストができない回路ブロック50に対しても、短時間のテストを実行することができる。また休止時間が長い回路ブロック50に対しては、長時間のテストを実行することができるので、計算資源を無駄なく使用することができる。
The
また、符号圧縮器60が複数存在する場合において、パタン発生器40と通常動作時の制御器70を切り替えてテストに利用できるようにしてもよい。これにより、期待値が不揮発性メモリに登録されている条件ではそれを用いて回路ブロック50が正常に動作しているか確認することができ、期待値が登録されていない条件や、制御器の出力で動作する場合では、複数の符号圧縮器60の圧縮値であるテスト応答同士を比較することにより、回路ブロック50の不具合を検出することができる。
Further, when a plurality of
パタン発生器40や符号圧縮器60が1つのみの実施形態の場合でも、待機系のパタン発生器40や符号圧縮器60が別途用意されていてもよい。パタン発生器40または圧縮器60に故障が発生した場合でも、待機系に切り替えてテスト機能を維持することができる。
Even in the case of the embodiment in which the
また、複数の回路ブロック50の機能が互いに異なる場合は、テスト制御器30は、回路ブロック50の種別ごとに用意されたテストパタンと期待値の組み合わせを利用する。なお、この構成でも、回路ブロック50ごとにパタン発生器40と符号圧縮器60を設ける必要はなく、半導体装置の回路面積を削減でき、製造コストを下げることができる。また、回路ブロック50のバリエーションの中に、同一の機能を持つ組み合わせがあるのであれば、上記のように、そのテスト応答同士を比較することで、不具合の発生を知ることができる。
When the functions of the plurality of circuit blocks 50 are different from each other, the
テスト制御器30及び通常処理制御器70に電源制御の仕組みを加え、通常処理終了後に自己テストを実施し、その後処理要求が無い場合には当該ブロックの電源を落とすことで、低消費電力にしてもよい。
A power control mechanism is added to the
また、上記の実施の形態では、テスト制御器30は、制御原因情報として、通常処理の優先度35と自己テストの優先度36とを有していたが、いずれか一方のみを有していてもよい。テスト制御器30は、通常処理優先度35を記憶している場合には、通常処理優先度35が低い回路ブロック50に優先的に自己テストを実行させ、あるいは、自己テスト優先度36を記憶している場合には、自己テスト優先度36が高い回路ブロック50に優先的に自己テストを実行させる。
Further, in the above embodiment, the
10:DFP、30:テスト制御器、40:パタン発生器、50:回路ブロック、
60:符号圧縮器、70:通常処理制御器、80:入力選択器、90:出力選択器
10: DFP, 30: Test controller, 40: Pattern generator, 50: Circuit block,
60: Code compressor, 70: Normal processing controller, 80: Input selector, 90: Output selector
Claims (18)
通常処理と自己テストとを行う複数の回路ブロック(50)と、
前記複数の回路ブロックの前記通常処理の実行制御を行う通常制御器(70)と、
前記複数の回路ブロックの前記自己テストの実行制御を行うテスト制御器(30)と、
を備え、
前記テスト制御器は、前記複数の回路ブロックの各々の稼働状態及び前記自己テストの実行制御を行うための制御原因情報に少なくとも基づいて、前記自己テストの実行制御を行う、半導体装置。 It is a semiconductor device (10).
Multiple circuit blocks (50) that perform normal processing and self-testing,
A normal controller (70) that controls execution of the normal processing of the plurality of circuit blocks, and a normal controller (70).
A test controller (30) that controls execution of the self-test of the plurality of circuit blocks, and a test controller (30).
With
The test controller is a semiconductor device that controls the execution of the self-test based on at least the operating state of each of the plurality of circuit blocks and the control cause information for controlling the execution of the self-test.
前記テスト制御器は、前記総実行回数が少ない前記回路ブロックに優先的に前記自己テストを実行させる、請求項2に記載の半導体装置。 The control cause information is a total number of executions including the sum of the number of executions of the normal processing of each of the circuit blocks and the number of executions of the self-test.
The semiconductor device according to claim 2, wherein the test controller preferentially causes the circuit block having a small total number of executions to execute the self-test.
前記テスト制御器は、前記自己テストの優先度が高い前記回路ブロックに優先的に前記自己テストを実行させる、請求項1に記載の半導体装置。 The control cause information includes the self-test priority set for each of the plurality of circuit blocks.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the test controller preferentially causes the circuit block having a higher priority of the self-test to execute the self-test.
前記テスト制御器は、前記通常処理の優先度が低い前記回路ブロックに優先的に前記自己テストを実行させる、請求項1又は6に記載の半導体装置。 The control cause information includes the priority of the normal processing set for each of the plurality of circuit blocks.
The semiconductor device according to claim 1 or 6, wherein the test controller preferentially causes the circuit block having a low priority of the normal processing to execute the self-test.
前記テスト制御器は、前記通常処理状態、前記自己テスト状態、及び前記通常処理待ち状態のいずれにも該当しない前記回路ブロックに優先的に前記自己テストを実行させる、請求項1に記載の半導体装置。 The operating state includes a normal processing state in which the circuit block is performing the normal processing, a self-test state in which the circuit block is performing the self-test, and a normal processing in which the circuit block is waiting for the normal processing. Including at least waiting state
The semiconductor device according to claim 1, wherein the test controller preferentially causes the circuit block, which does not correspond to any of the normal processing state, the self-test state, and the normal processing waiting state, to execute the self-test. ..
前記テスト制御器は、前記複数の回路ブロックのいずれかが前記自己テスト状態にあるときに、いずれの前記回路ブロックにも新たに前記自己テストを実行させない、請求項1に記載の半導体装置。 The operating state includes at least a normal processing state in which the circuit block is performing the normal processing and a self-testing state in which the circuit block is performing the self-test.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the test controller does not cause any of the circuit blocks to newly execute the self-test when any of the plurality of circuit blocks is in the self-test state.
前記テスト制御器は、前記自己テスト状態にある前記回路ブロックが実行している前記自己テストを中断して前記通常処理を行う際に、実行している前記自己テストを緩やかに停止させる、請求項1に記載の半導体装置。 The operating state includes at least a self-testing state in which the circuit block is performing the self-testing.
The claim that the test controller slowly stops the self-test being executed when the self-test being executed by the circuit block in the self-test state is interrupted and the normal processing is performed. The semiconductor device according to 1.
前記テスト制御器は、前記テスト用入力に対して前記複数の回路ブロックの各々が出力する応答を起源とするテスト応答を取得して、前記複数の回路ブロックの各々について、基準値と比較することで当該回路ブロックの前記自己テストの結果を得る比較器を備え、
前記複数の回路ブロックが前記テスト用入力を共用する、請求項1に記載の半導体装置。 The plurality of circuit blocks receive test inputs in the self-test.
The test controller acquires a test response originating from a response output by each of the plurality of circuit blocks with respect to the test input, and compares each of the plurality of circuit blocks with a reference value. Equipped with a comparator that obtains the result of the self-test of the circuit block in
The semiconductor device according to claim 1, wherein the plurality of circuit blocks share the test input.
前記比較器は前記圧縮値を前記テスト応答として前記基準値と比較する、請求項11に記載の半導体装置。 A code compressor (60) that compresses the response and produces the compressed value is further provided.
The semiconductor device according to claim 11, wherein the comparator compares the compressed value with the reference value as the test response.
前記複数の回路ブロックの各々の前記基準値は、当該回路ブロックと同一の前記テスト用入力を共用する他の前記回路ブロックのテスト応答である、請求項11に記載の半導体装置。 The plurality of circuit blocks have the same function as each other and have the same function.
The semiconductor device according to claim 11, wherein the reference value of each of the plurality of circuit blocks is a test response of another circuit block that shares the same test input as the circuit block.
前記複数の回路ブロックは、前記パタン発生器が発生する前記テストパタンを前記テスト用入力として受け付ける、請求項11〜15のいずれか一項に記載の半導体装置。 Further equipped with a pattern generator (40) that generates a test pattern,
The semiconductor device according to any one of claims 11 to 15, wherein the plurality of circuit blocks receive the test pattern generated by the pattern generator as the test input.
通常処理と自己テストとを行う複数の回路ブロックの各々の稼働状態を取得し、
自己テストの実行制御を行うための制御原因情報を取得し、
前記複数の回路ブロックの各々の稼働状態及び前記自己テストの実行制御を行うための制御原因情報に少なくとも基づいて、前記自己テストの実行制御を行う、テスト方法。 It is a test method for semiconductor devices.
Acquire the operating status of each of multiple circuit blocks that perform normal processing and self-testing,
Acquire control cause information for controlling the execution of self-test,
A test method for controlling the execution of the self-test based on at least the operating state of each of the plurality of circuit blocks and the control cause information for controlling the execution of the self-test.
The test method according to claim 17, wherein the circuit block is made to execute the self-test when the information indicating that the normal processing is completed in the circuit block is acquired as the operating state.
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