JP3516834B2 - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP3516834B2 JP15261897A JP15261897A JP3516834B2 JP 3516834 B2 JP3516834 B2 JP 3516834B2 JP 15261897 A JP15261897 A JP 15261897A JP 15261897 A JP15261897 A JP 15261897A JP 3516834 B2 JP3516834 B2 JP 3516834B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路
(以下ICと称する)に関し、特に論理回路と複数の独
立にアクセス可能なRAMもしくは一つ以上のマルチポ
ートRAMを備え、内部ブロックの機能テストが可能な
ICに関するものである。 【0002】 【従来の技術】RAMを含むランダムロジックICには
ゲートアレイ、セルベースIC、DSPなどのASIC
(特定用途向けIC)などがあり、これらICチップの
規模が急激に大きくなり、構造が複雑になってきている
現在、IC外部からみたIC内部ブロックの可制御性や
可観測性は悪く、不良解析テストが困難である。従っ
て、IC内部ブロックの可制御性や可観測性を向上させ
てテストが容易にできるように回路を設計しておく必要
がある。このため、一般に、ICにはテスト容易化のた
めの回路設計がなされ、テスト時にはそのテスト用機能
を利用してテストが行われる。 【0003】上記不良解析テストの目的として、設計段
階においては、必要な動作速度に対するマージンが少な
い回路部分の検証、ICの設計上不良を発生しやすくな
ってしまっている部分の発見、シミュレーションと実回
路とのタイミングのずれによる誤動作箇所の発見などが
あり、量産・選別時においてはICを製造する工程で発
生した不良の発見が挙げられる。 【0004】従来、ICの内部ブロックのテストとして
は図12に示すような方法がある。 【0005】これは、予めIC内部の機能ブロック毎に
セレクタ等のテストモード用のテスト回路を挿入してお
き、テスト時には外部端子から入力されるテスト入力信
号を制御回路124からの指令に基づきセレクタ121
を介して被テストブロック123に与え、その被テスト
ブロック123からの出力を制御回路124からの指令
に基づきセレクタ122を介して外部端子へ出力し、外
部のテスタでテストするものである。テスタのメモリに
は予めシミュレーションなどで作成しておいたICの入
力パターンとそれに対応した出力期待値とが入力されて
おり、テスタへの入力に対してICが期待値通りの出力
をするかどうかをテスタ内部の比較器を用いて判断す
る。ICの出力が全期待値と一致すればテストをパスし
たことになる。 【0006】ところが、この方法では被テストブロック
123に対し、テスト入力信号を外部端子から入力し、
テスト出力信号を外部端子へ出力するには、被テストブ
ロック123が有する入出力端子の数だけ外部端子が必
要になり、コストが増大する。 【0007】例えば、20ビットの入力端子を2系統、
20ビットの出力端子を1系統持つ被テストブロック1
23をテストするためにはデータ線に接続される端子だ
けでも計60端子が必要になる。テストのために60本
以上の外部端子を確保することはICパッケージのコス
トを大幅に増加させることになる。 【0008】これを解決するために、少ない外部端子を
用いて時分割でテスト信号を入出力する方法が考えられ
ている。例えば、図13に示すように、少ない入力端子
からテスト入力信号を時分割して入力する方法がある。
これは、外部入力端子から時分割入力されるテスト入力
信号を制御回路135からの指令でセレクタ131を介
して順にレジスタ134に分配し、セレクタ132を介
して被テストブロック133にこのテスト入力信号を与
えるものである。 【0009】また、図14に示すように、少ない出力端
子からテスト出力信号を時分割して出力する方法があ
る。これは、被テストブロック142から出力されたテ
スト出力パターンを制御回路143からの指令でセレク
タ141にて時分割し、外部端子へ出力するものであ
る。 【0010】上記入出力端子数を削減するテスト方法を
応用したものとして、特開昭61−11677号公報
(公知文献1)、特開平2−57989号公報(公知文
献2)及び特開平6−66892号公報(公知文献3)
に開示されているように、チップに内蔵されたRAMを
利用したテスト方法がある。公知文献1は、本来の機能
回路用として用いられずに残ったRAMを利用して被テ
ストブロックからのテスト出力信号を格納し時分割出力
することにより、外部出力端子数を削減するものであ
る。公知文献2及び3は、テスト入力信号の入力を時分
割で行って第1のRAMに格納し、これを被テストブロ
ックに与えて出力されたテスト出力信号と第2のRAM
に予め入力された期待値とを素子内部で比較判定するこ
とにより外部入力端子数、外部出力端子数ともに削減す
るものである。 【0011】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のテスト信号を時分割で入出力する方法では、時分割
の程度によってIC自身のトランジスタの能力やテスタ
の能力によって制約を受け、ICの通常動作周波数での
テストはできないことが多い。 【0012】例えば、10MHzのシステムクロックで
動作する被テストブロックに対し、テスト入力信号を4
分割し、テスト出力信号を2分割して行うとする。合計
6分割して被テストブロックのテストを通常動作周波数
で行うためにテスタの動作周波数を60MHzにする必
要があるとすると、60MHz以上のテスト速度に対応
したテスタを必要とするとともに、IC自身のテストイ
ンターフェイス回路部などにも60MHzのテスト速度
に対応したトランジスタの能力が必要となる。 【0013】テストのためだけにセルの能力を上げたり
高性能なテスタを使用することは無駄が多く、現実的な
方法ではない。 【0014】また、上記公知文献2及び3に開示されて
いるように、期待値比較を素子内部で行う方法は、テス
トにおいて不良が発生したときに不良箇所の特定が困難
になる。 【0015】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たものであって、その目的は、被テストブロックのテス
ト時にICの外部端子数の増大を抑えつつ通常動作時の
システムクロック周波数でのテストと不良箇所の解析を
可能にするICの構成を提供することにある。 【0016】 【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明の半
導体集積回路は、上記課題を解決するために、予め定め
られた演算処理を行う演算処理回路を被試験回路として
上記演算処理回路をテストする内部回路試験手段が上記
演算処理回路と一体形成して構成され、上記内部回路試
験手段は、外部から時分割されたテスト入力信号を入力
し、上記テスト入力信号をパラレルに展開した後、これ
らを上記被試験回路に入力し、上記被試験回路から出力
されるテスト出力信号を時分割して外部端子へ出力する
ようにした半導体集積回路において、上記内部回路試験
手段が、パラレルに展開された上記テスト入力信号を格
納しこれらを上記被試験回路の通常動作時に使用するシ
ステムクロック周波数で上記被試験回路に出力する第1
ポートと、上記被試験回路から出力される上記テスト
出力信号が上記システムクロック周波数で入力される第
2のポートとを有する一つ以上のマルチポートRAM
備えることを特徴としている。 【0017】 【0018】 【0019】上記の発明によれば、テスト用外部端子か
らテスト入力信号を時分割し、テスト入力インターフェ
イス回路等を用いてパラレルのテスト入力信号に展開
し、これらを第1のポートからマルチポートRAMに順
に格納する。一連のテスト入力信号の格納を終えると、
マルチポートRAMの第1のポートから順にICの通常
動作周波数で被テストブロックにテスト入力信号を出力
し、同時に、ICの通常動作周波数で出力されてくる被
テストブロックからのテスト出力信号をマルチポートR
AMの第2のポートから既に使用したテスト入力信号が
格納されていたアドレスへ順に書き込む。一連のテスト
出力信号の格納を終えると、マルチポートRAMからテ
スト出力インターフェイス回路等を用いてテスト出力信
号を時分割してテスト用外部端子へ出力する。 【0020】 【発明の実施の形態】 〔実施の形態1〕本発明の実施の一形態について図1な
いし図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。 【0021】図1に示すように、本実施の形態のICの
主要部は内部回路試験手段としてのテスト回路1と、演
算処理回路及び被試験回路としての被テストブロック3
とから構成される。さらにテスト回路1は、テスト入力
インターフェイス回路10a、テスト出力インターフェ
イス回路10b、第1のRAMとしてのRAM20a、
第2のRAMとしてのRAM20b、信号保持用レジス
タ30a、30b、信号パス選択用セレクタ40a、4
0b、40c、40d、及び制御回路50から構成され
る。また、上記RAM20a、20bはICの通常動作
の演算処理に使用するものをテスト用に流用したもので
あり、相互に独立してアクセスが可能となっている。 【0022】上記被テストブロック3をテストする方式
では、テスト時に制御回路50によりテストパターン入
力モード、テスト実行モード、テスト出力モードの3つ
のテストモードを順に切替えて使用する。ここでは制御
回路50は図示しない2つの入力端子を備え、これらの
入力端子に各モードに該当する2bitのコードを入力
することによりモード切替えが行われるようになってお
り、例えば、通常動作モードでは“00”、テストパタ
ーン入力モードでは“01”、テスト実行モードでは
“11”、テスト出力モードでは“10”のコードが入
力される。上記コードが入力されると制御回路50はI
C内部の各回路にモード制御信号を出力してモードを設
定する。本実施の形態におけるモード切替えのフローを
図6に示す。 【0023】まず、ICは制御回路50からのモード制
御信号によりテストパターン入力モードに入る。図2は
テストパターン入力モードに使用する部分の構成と処理
の例を表す。 【0024】このモードでは、被テストブロック3の入
力端子数よりも少ない数の外部入力端子から時分割して
テスト入力インターフェイス回路10aにテスト入力信
号が入力され、これをテスト入力インターフェイス回路
10aの内部のセレクタ11aとレジスタ12aとを用
いて分割前のパラレルのテスト入力信号に展開する。 【0025】展開されたテスト入力信号は信号パス選択
用セレクタ40aを通ってRAM20aへ供給され、
AM20aのアドレスはインクリメントされ、次々にテ
スト入力信号をRAM20aに格納していく。全てのテ
スト入力信号をRAM20aに格納したら、制御回路5
0からのモード制御信号によりテスト実行モードに入
る。図3はテスト実行モードに使用する部分の構成と処
理の例を表す。また、図4にテスト実行モード時のタイ
ミング例を示す。テスト実行モードでは、RAM20a
に格納されているテスト入力信号は通常動作周波数で次
々と読み出され、被テストブロック3に供給されてその
出力信号はRAM20bに次々と格納される。 【0026】図4に示すように、RAM20aに格納さ
れている任意タイミングのステップnのテスト入力信号
はRAM20aのアドレスAInよりLOWアクティブの
RAM20a読み出しイネーブル信号(OEバー)によ
ってとられるタイミングで通常動作周波数で読み出さ
れ、RAM20aの出力In として発生される。RAM
20aの出力であるテスト入力信号In はシステムクロ
ックの立下がりのタイミングで信号保持用レジスタ30
aに取り込まれ、信号保持用レジスタ30aの出力とし
て信号パス選択用セレクタ40bを通って被テストブロ
ック3へ供給される。被テストブロック3からのテスト
出力信号On は次のシステムクロックの立下がりのタイ
ミングで信号保持用レジスタ30bに取り込まれた後信
号パス選択用セレクタ40cを通ってRAM20bに供
給される。テスト出力信号On はRAM20bのアドレ
スAOnにLOWアクティブのRAM20b書き込みイネ
ーブル信号(WEバー)によってとられるタイミングで
格納される。ステップn+1、ステップn+2、...
と同様にして次々とテストパターンの供給と出力パター
ンの格納を行い、全てのテスト出力信号をRAM20b
に格納したら、制御回路50からのモード制御信号によ
りテスト出力モードに入る。 【0027】図5はテスト出力モードに使用する部分の
構成と処理の例を表す。 【0028】テスト出力モードでは、RAM20bに格
納されているテスト出力信号は順にテスト出力インター
フェイス回路10bへ供給されてテスト出力インターフ
ェイス回路10bの内部のレジスタ12bとセレクタ1
1bとを用いてパラレルのデータが時分割され、信号パ
ス選択用セレクタ40dを介して少ない外部出力端子に
次々と出力される。 【0029】出力されるテスト出力信号は外部のテスタ
により期待値と比較され、ICの良否が判定される。 【0030】また、テスト時には外部入力端子と外部出
力端子を個別に使用したが、同じ端子を入力モード時に
は入力用に、出力モード時には出力用に切替えて使用す
ることが可能であるため、このように端子を共有使用す
ることによっても外部端子数の削減が可能である。 【0031】本発明では、被テストブロック3をシステ
ムクロックの周波数で動作させて得た出力を検査できる
ため、少ない外部入出力端子で、通常動作周波数でのテ
ストを実現することができる。また、本発明の半導体集
積回路は、予め定められた演算処理を行う演算処理回路
を被試験回路として上記演算処理回路をテストする内部
回路試験手段が上記演算処理回路と一体形成して構成さ
れ、上記内部回路試験手段は、外部から時分割されたテ
スト入力信号を入力し、上記テスト入力信号をパラレル
に展開した後、これらを上記被試験回路に入力し、上記
被試験回路から出力されるテスト出力信号を時分割して
外部端子へ出力するようにした半導体集積回路におい
て、上記内部回路試験手段が、パラレルに展開された上
記テスト入力信号を格納しこれらを上記被試験回路の通
常動作時に使用するシステムクロック周波数で上記被試
験回路に出力する第1のRAMと、上記被試験回路から
出力される上記テスト出力信号が上記システムクロック
周波数で入力される上記第1のRAMと独立してアクセ
ス可能な第2のRAMとを備える構成である。上記の発
明によれば、ICのテスト用外部端子からテスト入力信
号を時分割入力し、テスト入力インターフェイス回路等
を用いてパラレルのテスト入力信号に展開し、これらを
第1のRAMに格納する。一連のテスト入力信号の格納
を終えるとテスト入力信号を第1のRAMから順にIC
の通常動作周波数で被テストブロックに出力し、同時
に、通常動作周波数で出力されてくる被テストブロック
からのテスト出力信号を第2のRAMに順に書き込む。
一連のテスト出力信号の格納を終えると、第2のRAM
からテスト出力インターフェイス回路等を用いてテスト
出力信号を時分割してテスト用外部端子へ出力する。そ
れゆえ、テスト用外部端子数を大きく増やすことなく通
常動作周波数での機能ブロックのテストを可能にし、か
つ不良箇所の解析が可能になるという効果を奏する。 【0032】〔実施の形態2〕本発明の実施の他の形態
について図6ないし図11を用いて説明すれば、以下の
通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態1
の図面に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素
については、同一の符号を付し、その説明を省略する。 【0033】図7に示すように、本実施の形態のICの
主要部は、内部回路試験手段としてのテスト回路2と、
演算処理回路及び被試験回路としての被テストブロック
3とから構成される。さらにテスト回路2は、テスト入
力インターフェイス回路10a、テスト出力インターフ
ェイス回路10b、マルチポートRAM4、信号保持用
レジスタ30a、30b、信号パス選択用セレクタ40
a、40b、40c、40d、及び制御回路50から構
成される。また、上記マルチポートRAM4はICの通
常動作の演算処理に使用するものをテスト用に流用した
ものである。 【0034】上記被テストブロック3をテストする方式
では、実施の形態1と同様にテスト時にテストパターン
入力モード、テスト実行モード、テスト出力モードの3
つのテストモードを順に切替えて使用する。モード切替
えのフローを図6に示す。 【0035】まず、ICは制御回路50からのモード制
御信号によりテストパターン入力モードに入る。図8は
テストパターン入力モードに使用する部分の構成と処理
の例を表す。 【0036】このモードでは、被テストブロック3の入
力端子数よりも少ない外部入力端子からテスト入力信号
を時分割してテスト入力インターフェイス回路10aに
入力し、テスト入力インターフェイス回路10aの内部
のセレクタ11aとレジスタ12aとを用いて分割前の
パラレルのテスト入力信号に展開する。展開されたテス
ト入力信号は、信号パス選択用セレクタ40aを通って
マルチポートRAM4の第1のポートとしてのAポート
4aへ供給される。マルチポートRAM4のAポート4
aのアドレスはインクリメントされ、次々にテスト入力
信号をマルチポートRAM4にAポート4aを用いて格
納していく。全てのテスト入力信号をマルチポートRA
M4に格納したら、制御回路50からのモード制御信号
によりテスト実行モードに入る。 【0037】図9はテスト実行モードに使用する部分の
構成と処理の例を表す。また、図10にテスト実行モー
ド時のタイミング例を示す。 【0038】テスト実行モードでは、マルチポートRA
M4に格納されているテスト入力信号はAポート4aか
ら通常動作周波数で次々と読み出され、被テストブロッ
ク3へ供給され、その出力信号はマルチポートRAM4
の第2のポートとしてのBポート4bから使用済みのパ
ターンが格納されていたアドレスへ次々と格納される。 【0039】マルチポートRAM4に格納されている任
意タイミングのステップnのテスト入力信号はAポート
4aのアドレスAInよりLOWアクティブのAポート4
a読み出しイネーブル信号(OEバー)によってとられ
るタイミングで通常動作周波数で読み出され、Aポート
4aの出力In として発生される。Aポート4aの出力
となったテスト入力パターンIn はシステムクロックの
立下がりのタイミングで信号保持用レジスタ30aに取
り込まれ、信号保持用レジスタ30aの出力として信号
パス選択用セレクタ40bを通って被テストブロック3
へ供給される。 【0040】被テストブロック3からのテスト出力信号
n は次のシステムクロックの立下がりのタイミングで
信号保持用レジスタ30bに取り込まれた後信号パス選
択用セレクタ40cを通ってマルチポートRAM4のB
ポート4bに供給される。テスト出力信号On は、Aポ
ート4aから既に被テストブロック3に対してテスト入
力信号の供給を終え、使用し終えたアドレスAOnにLO
WアクティブのBポート4b書き込みイネーブル信号
(WEバー)によってとられるタイミングで格納され
る。ステップn+1、ステップn+2、...と同様に
して次々とテスト入力信号の供給とテスト出力信号の格
納を行い、全てのテスト出力信号をBポート4bよりマ
ルチポートRAM4に格納したら、制御回路50からの
モード制御信号によりテスト出力モードに入る。図11
はテスト出力モードに使用する部分の構成と処理の例を
表す。 【0041】テスト出力モードでは、マルチポートRA
M4に格納されているテスト出力信号はBポート4bを
通して順にテスト出力インターフェイス回路10bへ供
給され出力インターフェイス回路10bの内部のレジス
タ12bとセレクタ11bとを用いてパラレルのデータ
が時分割され、信号パス選択用セレクタ40dを介して
少ない外部出力端子に次々と出力される。出力されるテ
スト出力信号は外部のテスタにより期待値と比較され、
ICの良否が判定される。 【0042】このように、本実施の形態ではテスト入力
信号格納用RAMとテスト出力信号格納用RAMを1つ
にまとめているため、ICチップの面積を実施の形態1
の場合よりも低減することができる。 【0043】また、テスト時には外部入力端子と外部出
力端子を個別に使用したが、同じ端子を入力モード時に
は入力用に、出力モード時には出力用に切替えて使用す
ることが可能であるため、このように端子を共有使用す
ることによっても外部端子数の削減が可能である。 【0044】本発明では、被テストブロック3をシステ
ムクロックの周波数で動作させて得た出力を検査できる
ため、少ない外部入出力端子で、通常動作周波数のテス
トを実現することができる。 【0045】 【発明の効果】請求項1に係る発明の半導体集積回路
は、以上のように、予め定められた演算処理を行う演算
処理回路を被試験回路として上記演算処理回路をテスト
する内部回路試験手段が上記演算処理回路と一体形成し
て構成され、上記内部回路試験手段は、外部から時分割
されたテスト入力信号を入力し、上記テスト入力信号を
パラレルに展開した後、これらを上記被試験回路に入力
し、上記被試験回路から出力されるテスト出力信号を時
分割して外部端子へ出力するようにした半導体集積回路
において、上記内部回路試験手段が、パラレルに展開さ
れた上記テスト入力信号を格納しこれらを上記被試験回
路の通常動作時に使用するシステムクロック周波数で上
記被試験回路に出力する第1のポートと、上記被試験回
路から出力される上記テスト出力信号が上記システムク
ロック周波数で入力される第2のポートとを有する一つ
以上のマルチポートRAMを備える構成である。 【0046】それゆえ、テスト用外部端子数を大きく増
やすことなく通常動作周波数での機能ブロックのテスト
を可能にし、かつ不良箇所の解析が可能になるという効
果を奏する。 【0047】 【0048】
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施の形態における半導体集積回路
の内部回路試験手段の構成を示すブロック図である。 【図2】本発明の一実施の形態におけるテストパターン
入力モードの構成と処理の例を示すブロック図である。 【図3】本発明の一実施の形態におけるテスト実行モー
ドの構成と処理の例を示すブロック図である。 【図4】上記テスト実行モード時のタイミングチャート
図である。 【図5】本発明の一実施の形態におけるテスト出力モー
ドの構成と処理の例を示すブロック図である。 【図6】本発明の一実施の形態及び他の実施の形態にお
けるモード切替えフローの説明図である。 【図7】本発明の他の実施の形態における半導体集積回
路の内部回路試験手段の構成を示すブロック図である。 【図8】本発明の他の実施の形態におけるテストパター
ン入力モードの構成と処理の例を示すブロック図であ
る。 【図9】本発明の他の実施の形態におけるテスト実行モ
ードの構成と処理の例を示すブロック図である。 【図10】上記テスト実行モード時のタイミングチャー
ト図である。 【図11】本発明の他の実施の形態におけるテスト出力
モードの構成と処理の例を示すブロック図である。 【図12】従来のICの内部ブロックのテスト方法を説
明するブロック図である。 【図13】従来のICの内部ブロックのテストにおいて
時分割でテスト入力信号を入力するテスト方法を説明す
るブロック図である。 【図14】従来のICの内部ブロックのテストにおいて
時分割でテスト出力信号を出力するテスト方法を説明す
るブロック図である。 【符号の説明】 1 テスト回路(内部回路試験手段) 2 テスト回路(内部回路試験手段) 3 被テストブロック(演算処理回路、被試験回
路) 20a RAM(第1のRAM) 20b RAM(第2のRAM) 4 マルチポートRAM 4a Aポート(第1のポート) 4b Bポート(第2のポート)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】予め定められた演算処理を行う演算処理回
    路を被試験回路として上記演算処理回路をテストする内
    部回路試験手段が上記演算処理回路と一体形成して構成
    され、上記内部回路試験手段は、外部から時分割された
    テスト入力信号を入力し、上記テスト入力信号をパラレ
    ルに展開した後、これらを上記被試験回路に入力し、上
    記被試験回路から出力されるテスト出力信号を時分割し
    て外部端子へ出力するようにした半導体集積回路におい
    て、 上記内部回路試験手段が、パラレルに展開された上記テ
    スト入力信号を格納しこれらを上記被試験回路の通常動
    作時に使用するシステムクロック周波数で上記被試験回
    路に出力する第1のポートと、上記被試験回路から出力
    される上記テスト出力信号が上記システムクロック周波
    数で入力される第2のポートとを有する一つ以上のマル
    チポートRAMを備えることを特徴とする半導体集積回
    路。
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