JP3012015B2 - 半導体集積回路の消費電流測定装置 - Google Patents

半導体集積回路の消費電流測定装置

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JP3012015B2 JP3052826A JP5282691A JP3012015B2 JP 3012015 B2 JP3012015 B2 JP 3012015B2 JP 3052826 A JP3052826 A JP 3052826A JP 5282691 A JP5282691 A JP 5282691A JP 3012015 B2 JP3012015 B2 JP 3012015B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路の消費電
流測定装置に係り、詳しくはレイアウト後の回路データ
と信号データに基づいて、シミュレーションを行いその
信号データに基づいて消費電流を算出する消費電流測定
装置に関するものである。近年、LSIの高度化、開発
の省力化に伴ってLSI設計の自動化が進められてい
る。その一つとしてレイアウト後のシミュレーションに
おける消費電流の算出も自動化し高速かつ正確に行うこ
とが要求されている。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体集積回路のテスターによる
検査の一つとして消費電流の検査がある。その検査に使
われる消費電流の目安となる基準値は一般に設計段階に
おいて求められた回路データと予め用意された信号デー
タとに基づいてシミュレーション装置においてシミュレ
ーションを行いその動作結果に基づいて行う。つまり、
そのシミュレーションによって得たその動作パターンの
中から特徴的な測定時刻を選び、その測定時刻における
半導体集積回路中の各論理回路ブロックの状態を知り手
計算によって消費電流の算出を行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにこのテスター装置にて使用する検査基準となる消
費電流値の値は手計算によって行なっていたので、多大
な時間がかかっていた。又、手計算なため人為的なミス
も発生し易いことから、計算作業はさらに慎重に行い多
大な時間を要していた。従って、LSIの開発期間の短
縮化を図る上で、大きな障害となっていた。
【0004】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたものであって、その目的は検査基準となる消費電流
の算出を自動化し、高速かつ正確に消費電流を算出する
ことができ、LSI開発の省力化及び開発期間の短縮を
図ることができる半導体集積回路の消費電流測定装置を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理を説
明する原理説明図である。割出し手段1はシミュレーシ
ョンデータ2と回路消費電流データ3を入力する。前記
シミュレーションデータ2は多数の論理回路ブロックを
有しそのレイアウト後の設計段階で得られた回路データ
と前記各論理回路ブロックがどのように動作するかを測
定するために用意された各種信号パターンよりなる信号
データとに基づいてシミュレーションを行い、その測定
の時々に得られた各論理回路ブロックの動作結果を示す
データである。また、回路消費電流データ3は前記各論
理回路ブロック毎に、その入出力端子の各状態に対して
予め用意された当該論理回路ブロックの回路消費電流値
のデータである。
【0006】そして、割出し手段1はこのシミュレーシ
ョンデータ2にてその測定の時々の動作結果における各
論理回路ブロックの入出力端子の状態をそれぞれ求め、
その求めた状態に対する各論理回路ブロックの消費電流
を回路消費電流データ3から割り出す。算出手段4は前
記割出し手段1にて割り出した各論理回路ブロックの消
費電流を入力し、その各消費電流を加算して回路全体の
消費電流を算出する。次に、抽出手段5はその算出手段
4が算出したシミュレーションデータに基づくその測定
の時々の回路全体の消費電流中から最大及び最小となる
消費電流をその測定時刻とともに抽出する。
【0007】
【作用】割出し手段1によってその測定の時々の動作結
果における各論理回路ブロックの入出力端子の状態をそ
れぞれ求める。そして、前記各論理回路ブロックに対
し、それぞれの論理回路ブロックにおける入出力端子の
各状態に対して予め求めた当該論理回路ブロックの回路
消費電流値のデータが回路消費電流データ3として用意
されているので、割出し手段1は各論理回路ブロックの
消費電流をその回路消費電流データ3から割り出す。各
論理回路ブロックの消費電流が割り出されると、算出手
段4によってその各消費電流を加算して回路全体の消費
電流を算出する。続いて、抽出手段5によって、その算
出手段4が算出したその測定の時々の回路全体の消費電
流を比較して最大及び最小となる消費電流とその測定時
刻を抽出する。
【0008】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図2においてシミュレーション装置
11は、回路データ12と信号データ13を入力し、回
路データ12に基づく回路についての動作シミュレーシ
ョンを行うようになっている。回路データ12は設計段
階におけるレイアウト後のTTL、ECL等の電流駆動
型素子を用いたゲート、バッファ等の各種論理回路ブロ
ックを備えたLSIの回路データであって、回路の結線
情報、配線抵抗及び配線容量等まで考慮されたデータで
ある。前記信号データ13は前記電流駆動型素子を用い
たLSIの働きを調べるための、予め定められた各種の
信号パターンデータから構成されている。そして、シミ
ュレーション装置11はこの回路データ12に基づく回
路を信号データ13に基づく信号パターンに基づいてシ
ミュレーション動作させ、その測定の時々に得られたL
SI中の各論理回路ブロックの動作結果のデータを同シ
ミュレーション装置11に備えた記憶装置14に連続的
に記憶させる。
【0009】消費電流測定装置15は回路消費電流デー
タ16と前記シミュレーション装置11が得たその測定
の時々に得られたLSI中の各論理ブロックの動作結果
のデータを記憶装置14から入力する。前記回路消費電
流データ16は前記LSIを構成する各種の論理回路ブ
ロック毎に設定されその入出力端子の各状態毎の電流値
のデータであって、予め各種の論理回路ブロック毎に理
論的または試験によって求めた値である。
【0010】例えば、図3に示す論理回路ブロックAに
ついて説明すると、論理回路ブロックAは2つの入力端
子ai1,ai2と1つの出力端子ao を備え、VCC電源
とVDD電源との間に接続されている。まず、入力端子
ai1の各状態(この場合、他の入出力端子ai2,ao の
状態は無関係)においてVCC電源から論理回路ブロッ
クAに流れ込む電流値Iai1H ,Iai1L を求める。即
ち、入力端子ai1のレベルが高電位(Hレベル)のと
き、VCC電源から論理回路ブロックAに流れ込む電流
値Iai1H を求める。同様に、入力端子ai1のレベルが
低電位(Lレベル)のとき、VCC電源から論理回路ブ
ロックAに流れ込む電流値Iai1L を求める。
【0011】次に、入力端子ai2の各状態(この場合、
他の入出力端子ai1,ao の状態は無関係)においてV
CC電源から論理回路ブロックAに流れ込む電流値Ia
i2H,Iai2L を求める。即ち、入力端子ai2のレベル
がHレベルのとき、VCC電源から論理回路ブロックA
に流れ込む電流値Iai2H を求める。同様に、入力端子
ai2のレベルがLレベルのとき、VCC電源から論理回
路ブロックAに流れ込む電流値Iai2L を求める。さら
に、出力端子ao の各状態(この場合、入力端子ai1,
ai2の状態は無関係)においてVCC電源から論理回路
ブロックAに流れ込む電流値Ia0H , Ia0L を求める。
即ち、出力端子ao のレベルがHレベルのとき、VCC
電源から論理回路ブロックAに流れ込む電流値IaoHを
求める。同様に、出力端子ao のレベルがLレベルのと
き、VCC電源から論理回路ブロックAに流れ込む電流
値IaoLを求める。
【0012】ちなみに、2つの入力端子bi1,bi2と1
つの出力端子bo を備え、VCC電源とVDD電源との
間に接続された論理回路ブロックBについても、同様に
入力端子bi1に対して電流値Ibi1H ,Ibi1L が、入
力端子bi2に対して電流値Ibi2H ,Ibi2L が、出力
端子bo に対して電流値IboH,IboLの電流値データ
がそれぞれ求められ予め用意されている。また、1つの
入力端子ci と1つの出力端子co を備え、VCC電源
とVDD電源との間に接続された論理回路ブロックCに
ついても、同様に入力端子Ci に対して電流値IciH ,
ICiL が、出力端子co に対して電流値IcoH,IcoL
の電流値データがそれぞれ予め用意されている。
【0013】そして、消費電流測定装置15はこの回路
消費電流データ16と前記シミュレーション装置11に
てその測定の時々に得られたLSI中の各論理回路ブロ
ックA,B,Cの動作結果のデータとに基づいてその時
々の各論理回路ブロックA,B,Cの消費電流IA ,I
B ,IC 並びにLSI全体の消費電流Iを測定するよう
になっている。
【0014】即ち、動作結果のデータによってある測定
時刻において、図4に示すように論理回路ブロックAの
入力端子ai1がHレベル、入力端子ai2がLレベル、出
力端子ao がLレベルの状態になっている時、消費電流
測定装置15は回路消費電流データ16から入力端子a
i1がHレベルであるから電流値Iai1H を、入力端子a
i2がLレベルであることから電流値Iai2L を、出力端
子ao がLレベルであることから電流値IaoLを読み出
す。そして、消費電流測定装置15はこれら電流値の和
を求めてこの測定時刻における論理回路ブロックAの消
費電流IA としている。
【0015】 IA =Iai1H +Iai2L +IaoL 一方、論理回路ブロックBにおいては、その入力端子b
i1がLレベル、入力端子bi2がHレベル、出力端子bo
がHレベルの状態になっている。従って、消費電流測定
装置15は回路消費電流データ16から入力端子bi1が
Lレベルであるから電流値Ibi1L を、入力端子bi2が
Hレベルであるから電流値Ibi2H を、出力端子bo が
Hレベルであることから電流値IboHを読み出す。そし
て、消費電流測定装置15はこれら電流値の和を求めて
この時刻における論理回路ブロックBの消費電流IB と
している。
【0016】IB =Ibi1L +Ibi2H +IboH さらに、論理回路ブロックCにおいては、その入力端子
ci がLレベル、出力端子co がHレベルの状態になっ
ている。従って、消費電流測定装置15は消費電流デー
タ16から入力端子ci がLレベルであるから電流値I
ciLを、出力端子co がHレベルであることから電流値
IcoHを読み出す。そして、消費電流測定装置15はこ
れら電流値の和を求めてこの時刻における論理回路ブロ
ックCの消費電流IC としている。
【0017】IC =IciL+IcoH 各論理回路ブロックA,B,Cの消費電流IA ,IB ,
IC が求まると、消費電流測定装置15はこれら消費電
流の和を求めてこの時刻における論理回路ブロックA,
B,CからなるLSI全体の消費電流Iとしている。 I=IA +IB +IC また、ある測定時刻において、図5に示すように論理回
路ブロックCの入力端子ci がHレベルでもLレベルで
もない不確定レベルXの場合には、Hレベルの場合の電
流値IciH とLレベルの場合の電流値ICiL の平均値を
採用している。同様に、出力端子co 及び論理回路ブロ
ックBの入力端子bi2についても平均値が採用される。
従って、消費電流測定装置15はこの時刻における消費
電流Iを近似値として算出するようになっている。
【0018】また、消費電流Iを算出する際、その電流
値Iの測定時刻を合わせてカウントしている。この時刻
のカウントは消費電流測定装置15に備えたカウンタに
て行われ、順次測定時刻の消費電流Iの算出毎にカウン
トされる。そして、消費電流測定装置15はその時々の
消費電流Iを求めるとともに、その消費電流Iの最大値
IMAX 及び最小値IMIN を求め、その求めた結果を記憶
装置17に記憶する。そして、消費電流測定装置15に
よって求められた消費電流I及び最大消費電流IMAX 並
びに最小消費電流IMIN はテスター装置で該LSI製品
をテストする際の検査基準値として使用されるようにな
っている。
【0019】以下、次に上記のように構成された消費電
流測定装置15の作用について図6に示すフローチャー
トに従って説明する。なお、説明の便宜上回路データに
基づくLSIが図3に示す3つの前記論理回路ブロック
A,B,Cから構成されている場合について説明する。
消費電流測定装置15はシミュレーション装置11が求
めた信号データ13の信号パターンに基づくその時々に
得られたLSI中の各論理回路ブロックA,B,Cの動
作結果を順次読み出す。そして、まずステップ1におい
て読み出したその時刻における各論理回路ブロックA,
B,Cの各入出力端子の状態から回路消費電流データ1
6に基づいての消費電流IA ,IB ,IC を求めるとと
もに、LSI全体の消費電流I(=IA +IB +IC )
を求める。この時、測定時刻がカウンタによってカウン
トされる。この測定時刻におけるLSI全体の消費電流
Iが求まると、ステップ2において、その消費電流Iと
先の各測定時刻において求められた消費電流Iの中で最
も大きかった最大消費電流IMAX と比較する。そして、
今回の消費電流Iが今までの最大消費電流IMAX より大
きい場合にはステップ3にて今回の消費電流Iを新たな
最大消費電流IMAX として記憶装置17に記憶し、ステ
ップ6に移る。この時、カウンタにてカウントされた測
定時刻が合わせて記憶される。
【0020】反対に、今回の消費電流Iが今までの最大
消費電流IMAX 以下の場合は、ステップ4に移り、今回
の消費電流Iと先の各測定時刻において求められた消費
電流Iの中で最も小さかった最小消費電流IMIN と比較
する。今回の消費電流Iが最小消費電流IMIN より小さ
い場合には、ステップ5にて今回の消費電流Iを新たな
最小消費電流IMIN としてその測定時刻とともに記憶装
置17に記憶した後にステップ6に移る。なお、今回の
消費電流Iが最小消費電流IMIN 以上の場合、即ち最大
消費電流IMAX でもなく最小消費電流IMIN でもない場
合は、直ちにステップ6に移る。
【0021】ステップ6に移ると、シミュレーション装
置11で求めた全測定時刻の動作結果のデータに基づく
消費電流Iの算出が終了したかどうかを判断する。そし
て、今だ終了していない場合には、ステップ7にて次の
測定時刻の動作結果のデータを読み出し前記と同様な演
算処理を行い最大消費電流IMAX 又は最小消費電流IMI
N を求める。そして、全測定時刻の動作結果のデータに
基づく消費電流Iの算出が終了した場合、ステップ8に
て前記記憶装置17に記憶した最大消費電流IMAX 又は
最小消費電流IMINをその出力した測定時刻とともにプ
リンタ、表示装置又はその他記憶装置に出力して消費電
流測定を終了する。
【0022】以上詳述したように、本実施例において
は、その時々の入出力端子の状態に基づいて予め用意さ
れた回路消費電流データ16に基づいて各論理回路ブロ
ックA,B,Cの消費電流IA ,IB ,IC を求めるよ
うにしたので、常時電流が何らかの形で流れている例え
ばECL回路やTTL回路で構成される半導体集積回路
においては正確にその時々の消費電流Iを算出すること
ができる。しかも、本実施例では最大、最小値IMAX ,
IMIN を求めることができるので、従来のように手計算
で行う必要がなくなり計算ミス等もなくなる。従って、
消費電流の算出が非常に短くなり、かつ自動化されるこ
とからLSIの設計開発の省力化及び設計時間の短縮、
ひいては短期納入を可能にすることができる。しかも、
テスタ装置において使用された場合、この最大消費電流
IMAX 及び最小消費電流IMIN は検査基準値として精度
が高いので、製品を正確に検査することができる。
【0023】なお、本発明は前記実施例に限定するもの
ではなく、前記実施例の回路消費電流データ16は前記
LSIを構成する各種の論理回路ブロック毎に設定され
その入出力端子の各状態毎の入出力端子における電流値
Iai1H,Iai2L等のデータであって、それを個々に選択
し加算してその論理回路ブロックの消費電流IA ,IB
等を求めるものであったが、これを論理回路ブロックに
おける各入出力端子の状態に対する論理回路ブロックの
消費電流IA ,IB 等を回路消費電流データとしてもよ
い。この場合、いちいち各入出力端子における電流値を
加算する処理がないので処理速度が速くなる。
【0024】また、前記実施例では最大消費電流IMAX
,最小消費電流IMIN のみ求めたが、その時々の消費
電流Iを記憶しファイルとして保存するようにしてもよ
い。
【0025】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば検
査基準となる消費電流の算出を自動化し、高速かつ正確
に消費電流を算出することができ、LSI開発の省力化
及び開発期間の短縮を図ることができる優れた効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】消費電流測定を行うためのシステム図である。
【図3】各論理回路ブロックを説明するためのブロック
回路図である。
【図4】各論理回路ブロックの入出力端子の状態を説明
するためのブロック回路図である。
【図5】各論理回路ブロックの入出力端子の不確定状態
を説明するためのブロック回路図である。
【図6】消費電流測定装置の作用を説明するためのフロ
ーチャート図である。
【符号の説明】
1 割出し手段 2 シミュレーションデータ 3 回路消費電流データ 4 算出手段 5 抽出手段
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−136755(JP,A) 特開 平3−127180(JP,A) 特開 平3−9550(JP,A) 特開 平2−171861(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 17/50 G01R 31/28 H01L 21/82

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数の論理回路ブロックを有する回路デ
    ータと信号データとに基づいてシミュレーションを行
    い、その測定の時々に得られた各論理回路ブロックの動
    作結果を示すシミュレーションデータ(2)と、前記各
    論理回路ブロック毎に、その入出力端子の各状態に対し
    て予め用意された論理回路ブロックの回路消費電流デー
    タ(3)と、前記シミュレーションデータ(2)と回路
    消費電流データ(3)を入力し、シミュレーションデー
    タ(2)にてその測定の時々の動作結果における各論理
    回路ブロックの入出力端子の状態をそれぞれ求め、その
    求めた状態に対する各論理回路ブロックの消費電流を回
    路消費電流データ(3)から割り出す割出し手段(1)
    と、前記割出し手段(1)にて割り出した各論理回路ブ
    ロックの消費電流を加算して回路全体の消費電流を算出
    する算出手段(4)とからなる半導体集積回路の消費電
    流測定装置。
  2. 【請求項2】 多数の論理回路ブロックを有する回路デ
    ータと信号データとに基づいてシミュレーションを行
    い、その測定の時々に得られた各論理回路ブロックの動
    作結果を示すシミュレーションデータ(2)と、前記各
    論理回路ブロック毎に、その入出力端子の各状態に対し
    て予め用意された論理回路ブロックの回路消費電流デー
    タ(3)と、前記シミュレーションデータ(2)と回路
    消費電流データ(3)を入力し、該シミュレーションデ
    ータ(2)にてその測定の時々の動作結果における各論
    理回路ブロックの入出力端子の状態をそれぞれ求め、そ
    の求めた状態に対する各論理回路ブロックの消費電流を
    回路消費電流データ(3)から割り出す割出し手段
    (1)と、前記割出し手段(1)にて割り出した各論理
    回路ブロックの消費電流を加算して回路全体の消費電流
    を算出する算出手段(4)と、前記算出手段が算出した
    シミュレーションデータ(2)に基づくその測定の時々
    の回路全体の消費電流中から最大及び最小となる消費電
    流をその測定時刻とともに抽出する抽出手段(5)とか
    らなる半導体集積回路の消費電流測定装置。
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