JP4275094B2 - Semiconductor device - Google Patents
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本発明は複数の半導体装置を1パッケージに集積する1パッケージ化された半導体装置に関し、特に、それぞれの単独半導体装置に必要な外部端子を共用端子として使用する技術に関する。 The present invention relates to a single-package semiconductor device in which a plurality of semiconductor devices are integrated into a single package, and more particularly to a technique for using an external terminal necessary for each single semiconductor device as a common terminal.
小型の携帯機器等に搭載される半導体装置は、システムを構成するCPUと各種の周辺コントローラやインターフェース機能等の複数の半導体装置を1パッケージに集積し、機器の小型化とコスト低減を図ったものが主流となっている。 A semiconductor device mounted on a small portable device or the like is a device in which a CPU constituting a system and a plurality of semiconductor devices such as various peripheral controllers and interface functions are integrated in one package to reduce the size and cost of the device. Has become the mainstream.
1パッケージ化半導体装置に集積される半導体装置は異なるメーカーで開発されたものが使用されることも多く、その中身まで考慮したテストを実施するのは一般に困難である。テストのために半導体装置間の分離回路を挿入すると、その分離回路をテストすることが必要になるという問題が生じる。 Semiconductor devices integrated in one packaged semiconductor device are often developed by different manufacturers, and it is generally difficult to perform a test in consideration of the contents. When a separation circuit between semiconductor devices is inserted for testing, there arises a problem that it becomes necessary to test the separation circuit.
この問題の対策として、分離回路を挿入せずに、半導体装置と外部端子を結ぶ信号線上のバッファのイネーブル信号を制御することにより半導体装置間を分離してテストを実施する方法がある(例えば、特許文献1参照)。 As a countermeasure for this problem, there is a method in which a test is performed by separating semiconductor devices by controlling an enable signal of a buffer on a signal line connecting the semiconductor device and an external terminal without inserting a separation circuit (for example, Patent Document 1).
図12は、このような従来の複数の単独半導体装置を集積した1パッケージ化半導体装置における共用端子の接続方法を示す図である。図12において、201は第1の半導体装置、202は第2の半導体装置、203はトライステートバッファ、204はバッファ、205はイネーブル生成回路である。 FIG. 12 is a diagram showing a common terminal connection method in such a single packaged semiconductor device in which a plurality of conventional single semiconductor devices are integrated. In FIG. 12, 201 is a first semiconductor device, 202 is a second semiconductor device, 203 is a tristate buffer, 204 is a buffer, and 205 is an enable generation circuit.
第1の半導体装置201の出力はトライステートバッファ203がイネーブル状態のときに導通し、1パッケージ化半導体装置の外部出力となる。トライステートバッファ203がディセーブル状態のときに、1パッケージ化された半導体装置の外部端子からの入力信号が第2の半導体装置202の入力となる。
1パッケージ化半導体装置に集積される半導体装置は、異なるメーカーで開発されたものや様々なインターフェース機能を有するものがあり、外部電源の電圧が異なるものが使用される場合もある。 Semiconductor devices integrated in one packaged semiconductor device include those developed by different manufacturers and those having various interface functions, and those having different external power supply voltages may be used.
しかしながら、従来の1パッケージ化半導体装置の共用端子の構成においては、搭載される単独半導体装置の外部電源電圧は同じでなければならないという制約があり、さらに、単独半導体装置の出力信号の変化タイミングよっては信号衝突が発生する可能性がある。 However, in the configuration of the common terminal of the conventional one-package semiconductor device, there is a restriction that the external power supply voltage of the single semiconductor device to be mounted must be the same, and further, depending on the change timing of the output signal of the single semiconductor device. May cause signal collision.
本発明は、複数の単独半導体装置を搭載して構成される1パッケージ化された半導体装置において、複数の単独半導体装置に必要な外部端子を1パッケージ化された半導体装置で共用端子として使用する際に、単独半導体装置の外部電源電圧に依存しない共用化を実現することを目的とする。また、単独半導体装置が個別に出力状態になったときの信号衝突を防止することを目的とする。すなわち、単独半導体装置の動作仕様に依存しない1パッケージ化された半導体装置を実現することを目的とする。 The present invention relates to a single packaged semiconductor device configured by mounting a plurality of single semiconductor devices, and using external terminals necessary for the multiple single semiconductor devices as shared terminals in the single packaged semiconductor device. Another object is to realize sharing of independent semiconductor devices independent of the external power supply voltage. It is another object of the present invention to prevent signal collision when a single semiconductor device is individually output. That is, an object is to realize a single packaged semiconductor device that does not depend on the operation specifications of a single semiconductor device.
本発明の半導体装置は、第1の半導体装置と、第2の半導体装置と、前記第1の半導体装置と前記第2の半導体装置の共用外部端子に接続された出力装置を搭載する1パッケージ化された半導体装置であって、前記出力装置は前記第1の半導体装置の出力信号の振幅レベルを変換する機能を有する第1のバッファと、前記第2の半導体装置の出力信号の振幅レベルを変換する機能を有する第2のバッファと、前記第1のバッファの出力信号と前記第2のバッファの出力信号を入力とする選択回路とを有し、前記選択回路の出力信号を共用外部端子に接続する構成である。 The semiconductor device of the present invention is made into one package on which the first semiconductor device, the second semiconductor device, and the output device connected to the shared external terminal of the first semiconductor device and the second semiconductor device are mounted. A first buffer having a function of converting an amplitude level of an output signal of the first semiconductor device; and an amplitude level of an output signal of the second semiconductor device. A second buffer having a function to perform the operation, and a selection circuit that receives the output signal of the first buffer and the output signal of the second buffer, and connects the output signal of the selection circuit to a shared external terminal It is the structure to do.
上記構成によれば、第1の半導体装置と前記第2の半導体装置の出力信号が、それぞれ振幅レベルを変換するバッファを介し、されに選択回路により選択されて共用外部端子に接続されるため、外部電源電圧値に依存しない1パッケージ化半導体装置を構成することができ、第1の半導体装置と第2の半導体装置の出力信号の変化タイミングによらず信号衝突を防止することができる。 According to the above configuration, since the output signals of the first semiconductor device and the second semiconductor device are respectively selected by the selection circuit and connected to the shared external terminal via the buffer for converting the amplitude level, A one-package semiconductor device that does not depend on the external power supply voltage value can be formed, and signal collision can be prevented regardless of the change timing of the output signals of the first semiconductor device and the second semiconductor device.
本発明において、前記選択回路の出力と前記共用外部端子の間の導通/非導通を制御する回路を有する。上記構成によれば、共用外部端子の間の導通/非導通を制御することができるため、通常は外部への出力端子として使用する共用外部端子を必要に応じて外部からの入力端子として使用することができ、半導体装置のテスト等においても有益な使用法が可能になる。 The present invention includes a circuit for controlling conduction / non-conduction between the output of the selection circuit and the shared external terminal. According to the above configuration, since conduction / non-conduction between the shared external terminals can be controlled, the shared external terminal that is normally used as an output terminal to the outside is used as an external input terminal as necessary. Therefore, it is possible to use the semiconductor device usefully in testing a semiconductor device.
本発明において、前記選択回路及び前記制御回路は、外部から入力される信号に基づいて動作する。 In the present invention, the selection circuit and the control circuit operate based on an externally input signal.
本発明において、前記選択回路及び前記制御回路は、前記第1の半導体装置からの選択により、前記第1の半導体装置が出力する信号又は外部から入力される信号により動作する。 In the present invention, the selection circuit and the control circuit operate according to a signal output from the first semiconductor device or a signal input from the outside by selection from the first semiconductor device.
本発明において、入力が前記共用外部端子に接続され、出力が前記第1の半導体装置の入力に接続された第1のトライステートバッファと、入力が前記共用外部端子に接続され、出力が前記第2の半導体装置の入力に接続された第2のトライステートバッファとを有する。 In the present invention, a first tri-state buffer having an input connected to the shared external terminal and an output connected to the input of the first semiconductor device, an input connected to the shared external terminal, and an output connected to the first external terminal And a second tri-state buffer connected to the input of the semiconductor device.
本発明において、前記第1のバッファの出力信号と前記第2のバッファの出力信号の一致を検出し、検出結果を前記選択回路の入力とする一致検出回路を有する。上記構成によれば、第1の半導体装置と第2の半導体装置が同一の仕様である場合に、一致検出回路の出力を半導体装置の良否判定信号とする検査方法が可能になる。 In the present invention, there is provided a coincidence detection circuit that detects a coincidence between the output signal of the first buffer and the output signal of the second buffer and uses a detection result as an input of the selection circuit. According to the above configuration, when the first semiconductor device and the second semiconductor device have the same specifications, an inspection method using the output of the coincidence detection circuit as a pass / fail judgment signal of the semiconductor device is possible.
本発明において、前記一致検出回路と前記選択回路の間に設けられ、前記一致検出回路の不一致出力を保持する不一致検出保持回路を有する。上記構成によれば、半導体装置の検査において、一致検出回路が1テストサイクルでも不一致を検出したことを不一致検出保持回路が保持することができるため、テスト終了時にこの外部出力を観測することで良品、不良品の判定が可能となり、期待値を観測するテストサイクルが大幅に短縮され、テストベクタ長の削減も可能となる。 In the present invention, a mismatch detection holding circuit is provided between the match detection circuit and the selection circuit and holds a mismatch output of the match detection circuit. According to the above configuration, in the inspection of the semiconductor device, the mismatch detection holding circuit can hold that the match detection circuit has detected a mismatch even in one test cycle. Defective products can be determined, the test cycle for observing expected values can be greatly shortened, and the test vector length can be reduced.
本発明において、前記第1のバッファの出力信号および前記第2のバッファの出力信号の圧縮出力を前記選択回路の入力とする圧縮処理回路を有する。上記構成によれば、半導体装置のスキャンテストにおいて、シフトアウト信号を圧縮処理回路で圧縮処理した結果をスキャンテストの被検査信号とすることができるため、シフトアウト出力をシフト動作時に逐次出力する必要がなくなり、かつ少なくとも2つのスキャンシフト出力を1つの外部端子に集約することが可能となり、スキャンテストの効率を向上させることができる。 In the present invention, a compression processing circuit is provided in which the compression output of the output signal of the first buffer and the output signal of the second buffer is input to the selection circuit. According to the above configuration, in the scan test of the semiconductor device, the result of compression processing of the shift-out signal by the compression processing circuit can be used as the signal to be inspected in the scan test, so that the shift-out output must be sequentially output during the shift operation. And at least two scan shift outputs can be collected in one external terminal, and the efficiency of the scan test can be improved.
本発明において、複数の前記出力装置あるいは複数に分割した前記出力装置を、それぞれの接続関係に従い前記第1の半導体装置と前記第2の半導体装置の入出力部に近接して配置させたものである。上記構成によれば、出力装置を分割して第1の半導体装置と第2の半導体装置の端子に近接して設置するため、単独半導体装置間のワイヤー配線の混雑を防止し、さらにワイヤー配線を短くすることが可能となる。 In the present invention, a plurality of the output devices or the output devices divided into a plurality are arranged close to the input / output portions of the first semiconductor device and the second semiconductor device according to their connection relations. is there. According to the above configuration, since the output device is divided and installed close to the terminals of the first semiconductor device and the second semiconductor device, the wire wiring between the single semiconductor devices is prevented from being congested, and the wire wiring is further reduced. It can be shortened.
本発明において、前記複数の出力装置あるいは前記複数に分割された出力装置を、前記第1の半導体装置の入出力部に内蔵させたものである。上記構成によれば、第1の半導体装置に出力装置を内蔵することにより、1パッケージ化するための基板の面積を小さくすることが可能となり、また、第1の半導体装置と第2の半導体装置と出力装置を積層することで1パッケージ化半導体装置の高さを抑えることが可能となる。 In the present invention, the plurality of output devices or the plurality of output devices are incorporated in an input / output unit of the first semiconductor device. According to the above configuration, by incorporating the output device in the first semiconductor device, it is possible to reduce the area of the substrate for making one package, and the first semiconductor device and the second semiconductor device. By stacking the output devices, it is possible to suppress the height of one packaged semiconductor device.
本発明において、前記複数の出力装置あるいは前記複数に分割された出力装置をパッケージ化するための基板上に素子形成したものである。 In the present invention, the plurality of output devices or the plurality of output devices are formed on a substrate for packaging.
本発明の半導体装置の設計方法は、本発明の半導体装置の設計方法であって、前記第1の半導体装置および前記第2の半導体装置の端子仕様から前記出力装置の機能を選択する工程と、前記第1の半導体装置の入力に接続され、かつ外部端子に接続されない前記第2の半導体装置の出力信号線に対して、前記第1の半導体装置又は前記第2の半導体装置の単独で外部端子に接続される信号線を組み合わせて前記出力装置を配置する工程と、前記出力装置を複数のグループに分割する工程と、前記第1の半導体装置および前記第2の半導体装置の端子配置に従い前記複数に分割された出力装置のそれぞれで端子順番を決定する工程と、を有するものである。 A method for designing a semiconductor device according to the present invention is a method for designing a semiconductor device according to the present invention, comprising: selecting a function of the output device from terminal specifications of the first semiconductor device and the second semiconductor device; The first semiconductor device or the second semiconductor device alone is connected to an external terminal with respect to the output signal line of the second semiconductor device that is connected to the input of the first semiconductor device and not connected to the external terminal. Arranging the output device by combining signal lines connected to each other, dividing the output device into a plurality of groups, and arranging the plurality of devices according to the terminal arrangement of the first semiconductor device and the second semiconductor device. And determining a terminal order in each of the output devices divided into two.
上記構成によれば、1パッケージ化半導体装置の設計において、単独半導体装置の外部端子の共用化を適切に選択し実現することができる。また、設計上は外部端子に接続されない信号線について、第1の半導体装置又は第2の半導体装置の単独で外部端子に接続される信号線と外部端子を共用することができるため、その信号が半導体装置の外部から観測可能となる。さらに、出力装置の分割配置により、ワイヤー配線の混雑を防止することができる。 According to the above configuration, in designing one packaged semiconductor device, it is possible to appropriately select and realize sharing of the external terminals of the single semiconductor device. In addition, the signal line that is not connected to the external terminal by design can share the signal line that is connected to the external terminal and the external terminal of the first semiconductor device or the second semiconductor device alone. Observable from outside the semiconductor device. Furthermore, congestion of wire wiring can be prevented by dividing the output device.
本発明によれば、1パッケージ化半導体装置に搭載される各半導体装置の出力信号が、それぞれ振幅レベルを変換するバッファを介し、されに選択回路により選択されて共用外部端子に接続されるため、外部電源電圧値に依存しない1パッケージ化半導体装置を構成することができ、各半導体装置の出力信号の変化タイミングによらず信号衝突を防止することができる。 According to the present invention, the output signal of each semiconductor device mounted on one packaged semiconductor device is selected by the selection circuit via the buffer for converting the amplitude level and connected to the shared external terminal. A one-package semiconductor device that does not depend on the external power supply voltage value can be configured, and signal collision can be prevented regardless of the change timing of the output signal of each semiconductor device.
以下、本発明の実施形態ついて図面を参照しながら説明する。図1は本発明の実施形態1に係る1パッケージ化半導体装置の構成を示すブロック図であり、複数の単独半導体装置を1パッケージ化した際の外部端子部の接続方法を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of one packaged semiconductor device according to
図1において、101は第1の半導体装置、102は第2の半導体装置、103は出力信号の振幅レベルを変換する機能を有する第1のバッファ、104は出力信号の振幅レベルを変換する機能を有する第2のバッファ、105は選択回路である。ここで、第1のバッファ103と第2のバッファ104と選択回路105で構成される回路を出力装置とする。
In FIG. 1, 101 is a first semiconductor device, 102 is a second semiconductor device, 103 is a first buffer having a function of converting the amplitude level of the output signal, and 104 is a function of converting the amplitude level of the output signal. A
第1の半導体装置101より出力された信号は、第1のバッファ103により1パッケージ化半導体装置の外部端子の信号振幅レベルへと変換される。また、第2の半導体装置102より出力された信号は、第2のバッファ104により1パッケージ化半導体装置の外部端子の信号振幅レベルへと変換される。
A signal output from the
ここで、第1の半導体装置101の出力信号の振幅レベルと第2の半導体装置102の出力信号の振幅レベルは同一である必要は無く、第1のバッファ103と第2のバッファ104により、おのおの1パッケージ化半導体装置の外部出力信号の振幅レベルへと変換される。これにより、第1の半導体装置101の外部電源電圧値と第2の半導体装置102の外部電源電圧値に依存しない1パッケージ化半導体装置を構成することができる。
Here, the amplitude level of the output signal of the
第1のバッファ103の出力と第2のバッファ104の出力は選択回路105に入力され、選択制御信号により1パッケージ化半導体装置の外部出力信号として選択出力される。選択回路105は、第1の半導体装置101と第2の半導体装置102の出力信号の変化タイミングに依存せず、信号衝突を防止することができる。
The output of the
さらに、出力装置の電源電圧を第1の半導体装置101の外部電源電圧や第2の半導体装置102の外部電源電圧より下げることで、1パッケージ化半導体装置の消費電流の低減を図ることが可能となる。
Further, by reducing the power supply voltage of the output device from the external power supply voltage of the
また、本発明の出力装置を設置することで、第1の半導体装置101の外部端子及び第2の半導体装置102の外部端子は大きな負荷を持つ装置の入力端子を駆動させるための出力電流が不要になり、第1の半導体装置101の外部電源電圧又は第2の半導体装置102の外部電源電圧を下げることが可能となる。
Further, by installing the output device of the present invention, the external terminal of the
図2は本発明の実施形態2に係る1パッケージ化半導体装置の構成例を示すブロック図であり、複数の単独半導体装置を1パッケージ化した際の出力装置の構成を示している。図2において、101〜105は図1と同じものであり、106は一致検出回路、107は導通/非導通制御回路である。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of one packaged semiconductor device according to Embodiment 2 of the present invention, and shows a configuration of an output device when a plurality of single semiconductor devices are packaged. 2, 101 to 105 are the same as those in FIG. 1, 106 is a coincidence detection circuit, and 107 is a conduction / non-conduction control circuit.
第1の半導体装置101から出力され第1のバッファ103で振幅レベルを変換した信号と、第2の半導体装置102から出力され第2のバッファ104で振幅レベルを変換した信号が一致検出回路106へ入力され、論理が一致すれば“H”レベルが出力され、不一致ならば“L”レベルが出力される。
A signal output from the
第1のバッファ103の出力、第2のバッファ104の出力、一致検出回路106の出力は選択回路105に入力され、選択制御信号により、通常動作モードでは第1のバッファ103の出力又は第2のバッファ104の出力が選択され、テストモードでは一致検出回路106の出力が選択される。さらに、選択回路105で選択された信号を1パッケージ化された半導体装置に出力するか否かを導通/非導通制御回路107により決定する。
The output of the
テストモード時は、第1の半導体装置101の出力と第2の半導体装置102の出力は逐次変化し、合わせて一致検出回路106の出力も逐次変化する。テストの際は、開始から終了まで1パッケージ化半導体装置から外部出力された信号を観測することにより、良品、不良品の判定を行う。
In the test mode, the output of the
具体例として、第1の半導体装置101をロジック集積装置、第2の半導体装置102をメモリ装置とした場合、ロジック集積装置の出力が期待値になり、メモリ装置の出力がテスト対象になる。ロジック集積装置の出力とメモリ装置の出力が一致したテストサイクルでは一致検出回路106は“H”レベルを出力し、不一致が発生したテストサイクルでは一致検出回路106は“L”レベルを出力する。
As a specific example, when the
さらに、第1の半導体装置101をメモリ装置A、第2の半導体装置102をメモリ装置Aと同一な物理構成のメモリ装置Bとした場合のテストでは、期待値を必要とせずに良品、不良品の判定が可能である。すなわち、メモリ装置Aの出力とメモリ装置Bの出力が一致しないテストサイクルが発生した場合は、メモリ装置A又はメモリ装置Bのいずれかが不良品であることを意味するからである。
Further, in the test in which the
図2において、選択制御信号及び導通/非導通制御信号は1パッケージ化半導体装置の外部端子から入力する構成となっている。また本発明では、選択制御信号及び導通/非導通制御信号は第1の半導体装置101の出力信号を用いることも想定している。
In FIG. 2, the selection control signal and the conduction / non-conduction control signal are input from an external terminal of one packaged semiconductor device. In the present invention, it is also assumed that the output signal of the
さらに、1パッケージ化半導体装置の外部から入力した選択制御信号及び導通/非導通制御信号と、第1の半導体装置101で生成され出力された選択制御信号及び導通/非導通制御信号とを本発明の出力装置で選択できる構成をも想定している。
Further, the present invention includes a selection control signal and a conduction / non-conduction control signal input from the outside of one packaged semiconductor device, and a selection control signal and a conduction / non-conduction control signal generated and output by the
図3は本発明の実施形態3に係る1パッケージ化半導体装置の構成を示すブロック図であり、複数の単独半導体装置を1パッケージ化した際の出力装置の構成を示している。図3において、101〜107は図2と同じであり、108は入力信号の振幅レベルを変換する機能を有する第1のトライステートバッファ、109は入力信号の振幅レベルを変換する機能を有する第2のトライステートバッファである。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of one packaged semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, and shows a configuration of an output device when a plurality of single semiconductor devices are packaged. 3, 101 to 107 are the same as those in FIG. 2, 108 is a first tristate buffer having a function of converting the amplitude level of the input signal, and 109 is a second having a function of converting the amplitude level of the input signal. This is a tri-state buffer.
例えば、第1の半導体装置101の出力が1パッケージ化半導体装置の外部出力になるとき、第1の半導体装置101の出力は第1のバッファ103で1パッケージ化半導体装置の外部端子の信号振幅レベルへと変換される。選択回路105の2ビット選択制御信号が“00”となることで、第1のバッファ103の出力が選択回路105の出力として選択され、導通/非導通制御信号が“1”レベルになることで導通/非導通制御回路107から外部へ出力される。
For example, when the output of the
このとき、第1のトライステートバッファ108のイネーブル信号は“1”レベルとなっており、第1のトライステートバッファ108の出力はハイインピーダンスとなり、第1の半導体装置101の出力と選択回路105の出力が衝突することを防ぐことができる。
At this time, the enable signal of the first
この一連の動作中で、第2の半導体装置102の出力状態は1パッケージ化半導体装置の動作には影響を及ぼさない。しかし、第2の半導体装置102が出力状態のときは、第2のトライステートバッファ109のイネーブル信号は“1”レベルである必要があり、第2の半導体装置102が入力状態のときは、第2のトライステートバッファ109のイネーブル信号は“0”レベルである必要がある。
During this series of operations, the output state of the
この第2の半導体装置102に1パッケージ化半導体装置の外部から信号を入力する動作を説明する。導通/非導通制御信号が“0”レベルになることで導通/非導通制御回路107は非導通状態になり、1パッケージ化半導体装置の外部から入力された信号が第2のトライステートバッファ109に入力される。
An operation of inputting a signal to the
そして、第2のトライステートバッファ109のイネーブル信号が“0”レベルとなることで、第2のトライステートバッファ109は導通状態になり、信号が第2の半導体装置102に入力される。このとき、選択回路105の選択制御信号への入力信号及び選択回路105の出力は1パッケージ化半導体装置の外部から信号を入力する動作に影響を及ぼさない。
Then, when the enable signal of the second
また、1パッケージ化半導体装置の外部から入力された信号を第1の半導体装置101及び第2の半導体装置102の入力とする場合には、導通/非導通制御信号を“0”レベルにすることで導通/非導通制御回路107は非導通状態になり、第1のトライステートバッファ108のイネーブル信号を“0”レベルとし、第2のトライステートバッファ109のイネーブル信号を“0”レベルとすることで、第1のトライステートバッファ108及び第2のトライステートバッファ109は導通状態になり、1パッケージ化半導体装置の外部から入力された信号が第1の半導体装置101及び第2の半導体装置102に入力される。
When a signal input from the outside of one packaged semiconductor device is input to the
さらに、第2の半導体装置102の出力を第1の半導体装置101の入力とする場合は、第2の半導体装置102の出力が第2のバッファ104を介して選択回路105に入力し、2ビットの選択制御信号が“01”となることで選択回路105の出力となる。そして、導通/非導通制御信号が“1”レベルになることで導通/非導通制御回路107を経由して第1のトライステートバッファ108に入力し、第1のトライステートバッファ108のイネーブル信号が“0”レベルになることで導通し、第1の半導体装置101に入力される。
Further, when the output of the
テストモード状態においては、第1のトライステートバッファ108のイネーブル信号が“1”で第1のトライステートバッファ108は非導通状態、第2のトライステートバッファ109のイネーブル信号が“1”で第2のトライステートバッファ109も非導通状態となる。一致検出回路106の出力は、選択回路105の選択制御信号が“10”となることで選択回路105の選択出力となる。導通/非導通制御信号が“1”レベルとなることで、導通/非導通制御回路107が導通状態になり、1パッケージ化半導体装置の外部出力となる。
In the test mode state, the enable signal of the first
一致検出回路106は、第1の半導体装置101の出力と第2の半導体装置102の出力が一致した時に“H”レベルを出力し、不一致のときに“L”レベルを出力する。これにより、テストの開始から終了まで1パッケージ化半導体装置の外部出力を逐次観測することで良品、不良品の判定をすることができる。
The
図4は、図3で説明した本実施形態3の1パッケージ化半導体装置において、一致検出回路の出力を保持する機能を追加したものである。図4において、テストモード時に第1の半導体装置101の出力と第2の半導体装置102の出力が不一致になったテストサイクル時に、一致検出回路106が“L”レベルを出力する。
FIG. 4 adds a function of holding the output of the coincidence detection circuit in the one-package semiconductor device of the third embodiment described with reference to FIG. In FIG. 4, the
不一致検出保持回路110は一致検出回路106が1テストサイクルでも“L”レベルを出力すると“L”レベルを保持する。選択制御信号が“10”となると、選択回路105は不一致検出保持回路110の出力を選択出力する。そして、導通/非導通制御信号が“1”レベルとなることで導通/非導通制御回路107が導通状態になり、1パッケージ化半導体装置の外部出力となる。
The mismatch
不一致検出保持回路110は一致検出回路106が1テストサイクルでも“L”レベルを出力すると、それ以外のサイクルが全て“H”レベルであっても、“L”レベルを保持することができる。実際のテストでは、テスト終了時にこの外部出力を少なくとも1テストサイクル観測することで良品、不良品の判定が可能となる。これにより、期待値を観測するテストサイクルが大幅に短縮することで、テストベクタ長の削減が可能となる。
When the coincidence
図5は、図3で説明した本実施形態3の1パッケージ化半導体装置において、一致検出回路の出力を保持する機能及び複数の単独半導体装置の出力信号を圧縮処理する機能を追加したものである。 FIG. 5 shows a single packaged semiconductor device according to the third embodiment described with reference to FIG. 3, to which a function for holding the output of the coincidence detection circuit and a function for compressing the output signals of a plurality of single semiconductor devices are added. .
図5において、スキャンテスト時に第1の半導体装置101のシフト出力と第2の半導体装置102のシフト出力が圧縮処理回路111にクロックサイクル毎に入力され圧縮処理される。そして、圧縮処理後の信号は選択制御信号が“11”となると選択回路105で選択され、導通/非導通制御回路107を経て1パッケージ化半導体装置の外部に出力される。
In FIG. 5, during the scan test, the shift output of the
一連の動作において、第1の半導体装置101のシフトアウト出力と第2の半導体装置102のシフトアウト出力をシフト動作時に逐次出力する必要がなくなり、かつ少なくとも2つのスキャンシフト出力を1つの外部端子に集約することが可能となる。
In a series of operations, it is not necessary to sequentially output the shift-out output of the
また、第1の半導体装置101をロジック集積装置、第2の半導体装置102をメモリ装置としたときはスキャンテストの対象となるのはロジック集積装置のみとなるが、スキャンテスト中のメモリ装置の出力を固定値とし、ロジック集積装置のスキャンシフト出力を圧縮処理した信号を外部端子へ出力することでテストが可能となる。
Further, when the
図6は、本発明の実施形態において、複数の単独半導体装置を1パッケージ化した際に外部端子として割り当てられない単独半導体装置の端子のテストを容易にするための構成図である。図6において、第2の半導体装置102の出力102aは第1の半導体装置101の入力101aに接続されている。
FIG. 6 is a configuration diagram for facilitating testing of a terminal of a single semiconductor device that is not assigned as an external terminal when a plurality of single semiconductor devices are packaged in one embodiment of the present invention. In FIG. 6, the
1パッケージ化半導体装置の仕様では、これらの端子を1パッケージ化半導体装置の外部端子として出力させる必要はない。しかし、第2の半導体装置102の出力102aの検査を容易化するために、第2の半導体装置102の出力102aに出力信号の振幅レベルを変換する機能を有する第2のバッファ104を配置し、さらに選択回路105を配置することで、通常動作時は第1のバッファ103の出力を選択し、テスト動作時は第2のバッファ104の出力を選択する。これにより、テスト動作時に出力102aを外部から観測することが可能となる。
In the specification of one packaged semiconductor device, it is not necessary to output these terminals as external terminals of the one packaged semiconductor device. However, in order to facilitate the inspection of the
図7は、本発明の実施形態において、複数の単独半導体装置と出力装置の基板上への物理配置の第1例を示す図である。図7において、101は第1の半導体装置、102は第2の半導体装置、121は第1の出力装置、122は第2の出力装置、123は第3の出力装置、124は第4の出力装置、130は1パッケージ化するための基板である。
FIG. 7 is a diagram showing a first example of a physical arrangement of a plurality of single semiconductor devices and output devices on a substrate in the embodiment of the present invention. In FIG. 7, 101 is a first semiconductor device, 102 is a second semiconductor device, 121 is a first output device, 122 is a second output device, 123 is a third output device, and 124 is a fourth output. The
第1の半導体装置101と第2の半導体装置102はそれぞれ入力端子、出力端子、及び入出力端子を持つ。一連の端子は第1の半導体装置101と第2の半導体装置102の四辺に配置されており、一連の端子配置に近接させるように出力装置を第1の出力装置121から第4の出力装置124へ分割し、1パッケージ化するための基板130上に配置する。
The
このように、出力装置を4分割し、第1の半導体装置101と第2の半導体装置102の端子に近接して設置することにより、単独半導体装置間のワイヤー配線の混雑を防止し、さらにワイヤー配線を短くすることが可能となる。
In this way, the output device is divided into four parts and installed close to the terminals of the
図8は、本発明の実施形態において、複数の単独半導体装置と出力装置の基板上への物理配置の第2例を示す図である。図8において、4分割された出力装置は1パッケージ化するための基板130上に配置するのではなく、第1の半導体装置101の出力装置又は入出力装置の一部として、第1の半導体装置101の内部に配置される。
FIG. 8 is a diagram illustrating a second example of a physical arrangement of a plurality of single semiconductor devices and an output device on a substrate in the embodiment of the present invention. In FIG. 8, the output device divided into four parts is not arranged on the
これにより、第1の半導体装置101と第2の半導体装置102と出力装置を積層することで1パッケージ化半導体装置の高さを抑えることが可能となる、さらに、第1の半導体装置101に出力装置を内蔵することにより、1パッケージ化するための基板130の面積を小さくすることが可能となる。
Accordingly, the height of one packaged semiconductor device can be suppressed by stacking the
図9は、本発明の実施形態において、複数の単独半導体装置と出力装置の基板上への物理配置の第3例を示す図である。図9において、4分割された出力装置121〜124は1パッケージ化するための基板130に内蔵されており、第1の半導体装置101と第2の半導体装置102との接続は1パッケージ化するための基板130内の配線にて行われる。
FIG. 9 is a diagram illustrating a third example of a physical arrangement of a plurality of single semiconductor devices and an output device on a substrate in the embodiment of the present invention. In FIG. 9, the
これにより、1パッケージ化するための第1の半導体装置101、第2の半導体装置102、及び4分割された出力装置221〜224間でのワイヤー配線を少なくすることが可能となる。
As a result, it is possible to reduce wire wiring between the
図10は、本発明の実施形態における1パッケージ化半導体装置の出力装置の制御信号と外部端子の状態を示す真理値表である。図5に示す複数の単独半導体装置を1パッケージ化した際の出力装置は、導通/非導通制御回路107を制御する1ビットのイネーブル信号と、第1のトライステートバッファ108を制御する1ビットのイネーブル信号と、第2のトライステートバッファ109を制御する1ビットのイネーブル信号と、選択回路105の2ビットの選択制御信号の合計5ビットの制御信号を必要とする。
FIG. 10 is a truth table showing the state of the control signals and the external terminals of the output device of one packaged semiconductor device in the embodiment of the present invention. When the plurality of single semiconductor devices shown in FIG. 5 are packaged, an output device includes a 1-bit enable signal for controlling the conduction /
導通/非導通制御信号に“0”を入力すると、他の制御信号の状態に関わらず、出力装置の出力はハイインピーダンスとなる。この機能を用いることで1パッケージ化半導体装置の接続テストや端子リーク電流テストを行うことが可能となる。 When “0” is input to the conduction / non-conduction control signal, the output of the output device becomes high impedance regardless of the state of other control signals. By using this function, it is possible to perform a connection test and a terminal leakage current test of a single packaged semiconductor device.
次に、導通/非導通制御信号に“0”、第1のトライステートバッファ108のイネーブル信号に“0”を入力すると、出力装置は“外部端子から第1の半導体装置101への入力”状態になる。このとき、第2の半導体装置102の出力が外部端子からの入力信号と衝突することはなく、第2の半導体装置102の出力状態は1パッケージ化半導体装置の動作に影響を及ぼすことはない。
Next, when “0” is input to the conduction / non-conduction control signal and “0” is input to the enable signal of the first
また、導通/非導通制御信号に“0”、第2のトライステートバッファ109のイネーブル信号に“0”を入力すると、出力装置は“外部端子から第2の半導体装置102への入力”状態になる。このとき、第1の半導体装置101の出力が外部端子からの入力信号と衝突することはなく、第1の半導体装置101の出力状態は1パッケージ化半導体装置の動作に影響を及ぼすことはない。
Further, when “0” is input to the conduction / non-conduction control signal and “0” is input to the enable signal of the second
さらに、導通/非導通制御信号に“0”、第1のトライステートバッファ108のイネーブル信号に“0”、第2のトライステートバッファ109のイネーブル信号に“0”を入力すると、出力装置は“外部端子から第1の半導体装置101及び第2の半導体装置102への入力”状態になる。
Further, when “0” is input to the conduction / non-conduction control signal, “0” is input to the enable signal of the first
導通/非導通制御信号に“1”、第1のトライステートバッファ108のイネーブル信号に“0”、第2のトライステートバッファ109のイネーブル信号に“1”、2ビットの選択制御信号に“01”を入力すると、出力装置は“第2の半導体装置102の出力から第1の半導体装置101への入力”状態になる。
“1” for the conduction / non-conduction control signal, “0” for the enable signal of the first
同様に、導通/非導通制御信号に“1”、第1のトライステートバッファ108のイネーブル信号に“1”、第2のトライステートバッファ109のイネーブル信号に“0”、2ビットの選択制御信号に“00”を入力すると、出力装置は“第1の半導体装置101の出力から第2の半導体装置102への入力”状態になる。この機能を用いることで、第1の半導体装置101と第2の半導体装置102間の動作テスト時の端子状態を逐次観測することが可能となる。
Similarly, “1” for the conduction / non-conduction control signal, “1” for the enable signal of the first
導通/非導通制御信号に“1”、第2のトライステートバッファ109のイネーブル信号に“1”、2ビットの選択制御信号に“01”を入力すると、出力装置は“第2の半導体装置102の出力から外部端子への出力”状態になる。
When “1” is input to the conduction / non-conduction control signal, “1” is input to the enable signal of the second
また、導通/非導通制御信号に“1”、第1のトライステートバッファ108のイネーブル信号に“1”、2ビットの選択制御信号に“00”を入力すると、出力装置は“第1の半導体装置101の出力から外部端子への出力”状態になる。この機能を用いることで、1パッケージ化半導体装置の出力電流テストを行うことが可能となる。
When “1” is input to the conduction / non-conduction control signal, “1” is input to the enable signal of the first
導通/非導通制御信号に“1”、第1のトライステートバッファ108のイネーブル信号に“1”、第2のトライステートバッファ109のイネーブル信号に“1”、2ビットの選択制御信号に“10”を入力すると、出力装置は“一致検出回路の出力から外部端子への出力”状態になる。
“1” for the conduction / non-conduction control signal, “1” for the enable signal of the first
この機能を利用することにより、第1の半導体装置101の出力を期待値、第2の半導体装置102の出力をテスト対象として外部端子を観測することにより、1パッケージ化半導体装置のファンクションテストを行うことができ、良品、不良品の判定が可能となる。
By utilizing this function, a function test of a single packaged semiconductor device is performed by observing an external terminal with the output of the
導通/非導通制御信号に“1”、第1のトライステートバッファ108のイネーブル信号に“1”、第2のトライステートバッファ109のイネーブル信号に“1”、2ビットの選択制御信号に“11”を入力すると、出力装置は“圧縮処理回路の出力から外部端子への出力”状態になる。
“1” for the conduction / non-conduction control signal, “1” for the enable signal of the first
この機能を用いることにより、スキャンテスト時に第1の半導体装置101のシフト出力と第2の半導体装置102のシフト出力が圧縮処理回路111で圧縮処理され、その出力を外部端子で観測することにより、良品、不良品の判定が可能となる。
By using this function, during the scan test, the shift output of the
図11は、本発明の1パッケージ化半導体装置に内蔵する出力装置の設計手順を示すフロー図である。 FIG. 11 is a flowchart showing a design procedure of an output device built in one packaged semiconductor device of the present invention.
複数の単独半導体装置を1パッケージ化するために、第1のステップとして、第1の半導体装置101及び第2の半導体装置102の端子仕様と1パッケージ化半導体装置に要求される端子仕様から、共用機能を持つ端子(Aグループ)の仕様と、単独で使用する端子(Bグループ)と、第1の半導体装置101の端子又は第2の半導体装置102の端子で1パッケージ化半導体装置の外部端子として割り当てない端子(Cグループ)を決定する。具体的には、第1の半導体装置101及び第2の半導体装置102の端子機能がそれぞれ入力専用、出力専用、入出力共用のいずれかであるかから1パッケージ化半導体装置の端子仕様を決定する。
In order to package a plurality of single semiconductor devices into one package, as a first step, the terminal specifications of the
第2のステップとして、第1のステップで決定したCグループの端子をBグループの端子と組み合わせ入出力対応の共用端子として本発明で定義した出力装置に割り当てる。次に第3のステップとして、第1の半導体装置101及び第2の半導体装置102の端子配置から第1のステップと第2のステップで割り当てた出力装置を4分割する。最後に第4のステップとして、4分割された出力装置のそれぞれの出力装置内の端子順番を決定する。
As a second step, the C group terminals determined in the first step are combined with the B group terminals and assigned to the output device defined in the present invention as a shared input / output compatible terminal. Next, as a third step, the output device assigned in the first step and the second step is divided into four from the terminal arrangement of the
本発明の半導体装置は、1パッケージ化半導体装置に搭載される各半導体装置の出力信号が、それぞれ振幅レベルを変換するバッファを介し、されに選択回路により選択されて共用外部端子に接続されるため、外部電源電圧値に依存しない1パッケージ化半導体装置を構成することができ、各半導体装置の出力信号の変化タイミングによらず信号衝突を防止することができるという効果を有し、複数の半導体装置を1パッケージに集積する1パッケージ化半導体装置等として有用である。 In the semiconductor device of the present invention, the output signal of each semiconductor device mounted on one packaged semiconductor device is selected by a selection circuit via a buffer that converts the amplitude level and connected to a shared external terminal. A single packaged semiconductor device that does not depend on the external power supply voltage value can be configured, and a signal collision can be prevented regardless of the change timing of the output signal of each semiconductor device. It is useful as a one-package semiconductor device or the like that integrates a single package into a single package.
101、201 第1の半導体装置
102、202 第2の半導体装置
103 第1のバッファ
104 第2のバッファ
105 選択回路
106 一致検出回路
107 導通/非導通制御回路
108 第1のトライステートバッファ
109 第2のトライステートバッファ
110 不一致検出保持回路
111 圧縮処理回路
121 第1の出力装置
122 第2の出力装置
123 第3の出力装置
124 第4の出力装置
130 1パッケージ化するための基板
203 トライステートバッファ
204 バッファ
205 イネーブル生成回路
101, 201
Claims (12)
前記選択回路の出力と前記共用外部端子の間の導通/非導通を制御する制御回路を有する請求項1記載の半導体装置。 The output device is
The semiconductor device according to claim 1, further comprising a control circuit that controls conduction / non-conduction between an output of the selection circuit and the shared external terminal.
入力が前記共用外部端子に接続され、出力が前記第1の半導体装置の入力に接続された第1のトライステートバッファと、入力が前記共用外部端子に接続され、出力が前記第2の半導体装置の入力に接続された第2のトライステートバッファと、を有する請求項2記載の半導体装置。 The output device is
A first tristate buffer having an input connected to the shared external terminal and an output connected to an input of the first semiconductor device; an input connected to the shared external terminal; and an output connected to the second semiconductor device The semiconductor device according to claim 2, further comprising: a second tristate buffer connected to the input of the first tristate buffer.
前記一致検出回路と前記選択回路の間に設けられ、前記一致検出回路の不一致出力を保持する不一致検出保持回路を有する請求項6記載の半導体装置。 The output device is
7. The semiconductor device according to claim 6, further comprising a mismatch detection holding circuit that is provided between the match detection circuit and the selection circuit and holds a mismatch output of the match detection circuit.
前記第1のバッファの出力信号および前記第2のバッファの出力信号の圧縮出力を前記選択回路の入力とする圧縮処理回路を有する請求項1記載の半導体装置。 The output device is
The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a compression processing circuit that uses a compressed output of the output signal of the first buffer and the output signal of the second buffer as an input to the selection circuit.
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