JP4407110B2 - Semiconductor integrated circuit and power supply voltage drop measuring method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路内の所定の位置における電源電圧の降下量を測定する手段を有する半導体集積回路と、電源電圧の降下量の測定方法とに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の大規模で電源電圧が低減された半導体集積回路において、動作時の電源電圧の降下量を予め予測することは確実な回路動作を保証するために重要である。
従来、半導体集積回路内部の電源電圧の降下量については各種のCAD(Computer Aided Design)を用いたシミュレーションにより求めていた。予測される電源電圧の降下量が求まると、これを半導体集積回路の設計に反映させ、電源電圧の降下が要所で抑制されるように配線を設計し、あるいは当該低い電源電圧でも確実に動作するように集積回路の特性を決めていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した電源電圧の降下量はあくまでもシミュレーションの値であり、想定するプロセスのもとで理想的に集積回路が形成されている場合の目安でしかない。したがって、近年の高速で大規模、しかも電源電圧が低い半導体集積回路(以下、LSI)においては、電源電圧の降下量を実際に測定し、これを設計にフィードバックする必要がでてくる。
【0004】
実際に形成された半導体集積回路に対し、その必要な箇所で電源電圧の降下量を測定する方法としては、次の2つの方法が考えられる。
【0005】
第1に、電源電圧の降下量を調べたいLSIチップ内の箇所に、予め測定用のプローブを立てるパッドを用意し、ウエハ状態のLSIに対し上記パッドにプローブを立てて行う動作試験時に、そのウエハ内箇所で供給した電源電圧がどの程度低下しているかを調べる方法が考えられる。
第2に、比較基準の電圧が外部から与えられる電圧測定用のコンパレータを設計時に予め必要な箇所に用意しておき、LSIをウエハ状態で、あるいはパッケージに組み立てた後に、電圧測定用のコンパレータを用いて、供給した電源電圧がどの程度低下しているかを調べる方法も考えられる。
【0006】
ところが、第1の測定パッドを予め形成する方法では、測定パッドが必要となる。この測定パッドの形成において、微小な電圧差を測定するときに配線の電圧降下の影響をなくすため電源電圧の降下量を求める所定の機能回路ブロックの近くに余分な空き領域を確保する必要がある。とくに、プローブを立てるためのパッドはかなり大きな面積を占有するため、LSIのロジック回路等に実際に半導体回路として用いられない無駄な領域が形成されてしまう。また、プローブの接触抵抗が大きく、微小な電圧降下量を正確に測定することが難しい。さらに、ウエハ状態の試験では個々の機能テストを個別に調べることが主で、LSIを使用時と同様な状態での試験ではないことが多い。この場合、実使用時での電源電圧の降下量を実測できない。
【0007】
また、第2の電圧測定用のコンパレータセルを用いる方法では、このセルがアナログ回路から構成されることから、ディジタルLSIにおいては、このためだけにアナログ回路のプロセスを付加するのはプロセスコストの面で現実的でない。また、アナログ回路では精度を上げるためのトランジスタサイズが大きくなりセル面積が大きく、大きなエリアペナルティを被る。さらに、与えられた基準電圧より大きいか否かの判断であるため、基準電圧を変化させて何度も測定する必要があり、測定時間が長くなる。
【0008】
これらの方法は、上述した理由により現実的でなく、微小な電源電圧の降下量をLSIの面積を余り増大させず、簡単な方法で精度よく測定する技術が求められていた。
【0009】
本発明は、このような要請に応じてなされてものであり、その目的とするところは、微小な電源電圧の降下量を半導体集積回路の面積を余り増大させず、簡単な方法で精度よく測定することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体集積回路は、上記目的を達成するためのものであり、集積回路内の所定の位置における動作時の電源電圧降下により出力信号の発振周波数が変化する電源電圧降下量の測定のための回路として上記集積回路内の所定の位置に分散して配置され、奇数個の反転論理ゲート回路を含む複数の論理ゲート回路を環状に接続させてそれぞれが形成され、かつ、固有の発振周波数と発振の開始および停止を制御する制御入力とをそれぞれが有する複数の発振回路と、上記発振回路の出力または出力に応じた信号を外部に出力させる電源電圧降下量の測定用の出力部と、上記複数の発振回路の上記制御入力に接続され、入力される選択信号に応じて上記複数の発振回路の中から特定の発振回路を選択し発振させるデコーダと、を有する。
【0012】
本発明に係る電源電圧降下量の測定方法は、前述した目的を達成するためのものであり、集積回路内の所定の位置における動作時の電源電圧降下により出力信号の発振周波数が変化する電源電圧降下量の測定のための回路として上記集積回路内の所定の位置に分散して配置され、奇数個の反転論理ゲート回路を含む複数の論理ゲート回路を環状に接続させてそれぞれが形成され、かつ、固有の発振周波数を有する複数の発振回路を有し、当該複数の発振回路の選択が可能な半導体集積回路において、上記複数の発振回路を、当該複数の発振回路と上記選択のための回路以外の上記半導体集積回路の部分は動作させない非動作状態で、動作させる発振回路を選択し、選択した発振回路を印加する電源電圧値を変えて発振させ、発振周波数と電源電圧値との関係を求め、上記選択の対象を変えて上記関係を全ての発振回路で求める工程と、所定の電源電圧値を印加した上記半導体集積回路の動作状態で、上記複数の発振回路の複数の発振周波数を測定する工程と、上記非動作状態で求めた発振周波数と電源電圧値の上記関係から上記動作状態の発振周波数における電源電圧の降下量を、上記選択の対象を切り替えながら上記複数の発振回路の発振回路ごとに求める工程と、を含む。
【0013】
本発明の半導体集積回路によれば、電源電圧の降下量を求めたい位置に発振回路を予め設けておく。発振回路として好適なリング発振器は、奇数個の反転論理ゲート回路(インバータ)を含む複数の論理ゲート回路が環状に接続されている構成を有し、いわゆるディジタル集積回路のプロセスで形成される。また、この半導体集積回路は、発振回路の出力または出力に応じた信号を外部に出力させる電源電圧降下量の測定用の出力部を有する。
【0014】
本発明の電源電圧降下量の測定方法によれば、発振回路の周囲の他の回路部分を動作させない非動作状態で、電源電圧を変化させながら発振回路を発振させ、発振周波数と電源電圧との関係を測定する。その後、所定の電源電圧を印加した状態で半導体回路を動作させ、この動作状態で、発振回路の発振周波数を測定する。動作状態では、発振回路の周囲の回路がダイナミックに動作していることから電源電圧降下が起こり、非動作状態で求めた発振周波数と電源電圧との関係からずれが生じる。即ち、通常、非動作状態から動作状態に移行すると発振周波数が低下し、回路に実際に付与される電源電圧値が異なってくる。この所定の発振周波数における動作状態と非動作状態との電源電圧差が、求める動作時の電源電圧降下量である。
この測定では、電源電圧降下量の測定用の出力部から出力される発振回路の出力信号の周波数、または周期を測定する。出力部が発振回路から離れて信号遅延が生じていても、周波数や周期の測定は正確に行える。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、発振回路としてリングオシレータ(以下、ROSC回路と表記)を用いる場合を例とした本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【0016】
図1は、5つのROSC回路を分散して配置した本発明の一実施形態の半導体集積回路の概念図である。
図1に図解した半導体集積回路(以下、LSI)1はディジタルICであり、大別すると、内部ロジック回路部2と、その周囲の入出力回路部3から構成されている。
入出力回路部3には、特に図示しないが、各種I/Oピンが接続されるI/Oパッド、入出力回路(バッファ等)、電源回路等が配置されている。
内部ロジック回路部2には、特に図示しないが、当該LSIの種類に応じてCPU等を含む必要な機能ブロックが適宜配置され、また、ROM、RAM等のメモリ部が必要に応じて配置されている。
【0017】
本実施の形態のLSIにおいて、内部ロジック回路部2内に複数の発振回路、例えば複数のROSC回路が設けられている。
発振回路の個数、配置場所および発振周波数は任意である。電源電圧の降下量を測定したいブロックの近くに固有の周波数で発振する発振回路を配置することができる。また、単にLSI内の電源電圧降下量の分布を調べたいときは所定の周波数で発振する複数の発振回路を内部ロジック回路部2内で均等に配置することもできる。
【0018】
図1に図解した例では、5つのROSC回路4A,4B,4C,4D,4Eを有している。たとえば、そのうちROSC回路4Cが内部ロジック回路部2内のほぼ中央付近に配置され、他の4つのROSC回路4A,4B,4D,4Eが内部ロジック回路部2の4隅の近くに配置されている。
また、内部ロジック回路部2内の任意の位置に、5つのROSC回路の何れか1つを動作させるデコーダ5と、動作しているROSC回路の出力信号を選択して外部に出力するためのセレクタ6とが設けられている。本例のようにデコーダ5が5つのROSC回路の何れか1つを動作させる場合、セレクタ6を省略することもできる。デコーダ5が複数のROSC回路を同時に動作させてもよく、この場合、セレクタ6は必須となる。以下、デコーダ5によりROSC回路の何れか1つを動作させ、セレクタ6により出力を選択する場合を例として説明する。
【0019】
デコーダ5の出力が5つのROSC回路4A〜4Eの各入力に接続され、ROSC回路4A〜4Eの各出力がセレクタ6の入力に接続されている。デコーダ5の入力およびセレクタ6の制御入力に、ROSC回路の何れか一を選択し、その発振した出力信号(以下、発振出力ともいう)S0を外部に出力させるための選択信号S1が入力される。
デコーダ5は、制御信号S1を基にROSC回路4A〜4Eの何れかを選択し、所定の周波数で発振させる。セレクタ6は、制御信号S1を基に、選択されたROSC回路(発振回路)の出力信号S0または出力信号に応じた信号S0の外部への出力を許可する。ここで、“発振回路の出力信号に応じた信号”とは、後述するように、発振回路の出力信号の周波数を所定の分周比により落とした信号、あるいは発振回路の出力信号の一定期間のパルス数をカウントした時のカウンタの出力信号などを言う。
【0020】
図2は、ROSC回路の配置位置をより詳細に示す図である。また、図3および図4は、一般的なスタンダードセルアレイからなるLSIの説明図である。
通常、スタンダードセルは、電源電圧Vddと基準電圧Vssを供給する“ベンチ”と称される1対の配線10d,11dを有している。スタンダードセルをLSI内に配置した状態では、ベンチ10d,11dが、例えば図3に示すように、アレイ全体で水平方向に長い平行配線として形成される。
また、LSIの内部ロジック回路部2の周囲に電源電圧Vddを供給する基幹電源電圧供給線10bと基準電圧Vssを供給する基幹基準電圧供給線11bが形成されている。基幹電源電圧供給線10bは電源電圧Vddを供給する各ベンチ10dおよび電源電圧供給パッド10aに接続され、基幹基準電圧供給線11bは基準電圧Vssを供給する各ベンチ11dおよび基準電圧供給パッド11aに接続されている。これらの電圧供給線(以下、基幹線という)10b,11bは電圧降下を防ぐために十分に配線抵抗が低い太い配線である。
特に大規模LSIでは、例えば図4に示すように、内部ロジック回路部2の周囲の基幹線10b,11bから遠く離れた位置での電圧降下を防止するための補強線を有する。図4に示す例では、補強線として、基幹電源電圧供給線10bを水平または垂直の方向で接続する電源電圧補強線10cと、基幹基準電圧供給線11bを水平または垂直の方向で接続する基準電圧補強線11cとを有する。なお、これらの補強線10c,11cは、ベンチの配線方向と交差する方向、即ち垂直方向にのみ配置してもよい。補強線10c,11cは、通常、基幹線10b,11bより細いが、ベンチ10d,11dより十分に太く配線抵抗が低減されている。なお、図4においてはベンチの図示を省略している。
【0021】
5つのROSC回路4A〜4Eは、望ましくは、図2に例示するように、基幹電源電圧供給線10bおよび基幹基準電圧供給線11bの近くに配置する。または、図に示す中央のROSC回路4Cのように補強線10c,11cの近くにROSC回路を配置する。これは、電源電圧の降下量に含まれる配線による電圧降下を無視できるほど小さくする目的に照らして望ましい要件である。回路規模が小さく、あるいはベンチと称されるセル内の配線の抵抗が十分小さい場合で、測定精度に配線による電圧降下がほとんど影響しない場合は、この限りでない。また、基幹線10b,11bあるいは補強線10c,11cの近くであれば、発振回路の配置は図2に示す位置に限定されるものではない。
【0022】
所望周波数にて発振するROSC回路4A〜4Eは、少なくとも反転論理回路を奇数段有する。ROSC回路4A〜4Eとして、例えば、奇数段の反転論理回路と任意の段数の正論理回路とを論理的に環状に接続した回路を用いる。この論理的に環状に接続した回路は各論理回路に電圧を印加することにより発振を起こし、それぞれの回路の段数(または、素子数、信号遅延値)を増減させることにより、半導体回路内で測定したい箇所で所定の周波数でパルスが繰り返された発振信号を生成する。
【0023】
図5は、ROSC回路4A〜4Eの基本構成の一実施の形態を示す回路図である。
この図示例のROSC回路4A〜4Eは、縦続接続された奇数n段のインバータ41−1,41−2,…,41−(n-1),41−nと、1つのNANDゲート回路42、および、イネーブル回路43を有する。インバータおよびNANDゲート回路に、電源電圧供給線の幹線または補強線10b,10cから電源電圧Vddが供給され、基準電圧供給線の幹線または補強線11b,11cから基準電圧Vssが供給される。
NANDゲート回路42の一方の入力に、イネーブル回路43の出力が接続されている。イネーブル回路43は、選択信号S1をデコードしたデコーダ5からの信号S2を入力し、信号S2に応じて、選択時に“H(ハイ)”レベル、非選択時に“L(ロー)”レベルのイネーブル信号S3をNANDゲート回路42の一方の入力に出力する。
【0024】
図6は、信号S1とS2に応じてデコーダで選択されるROSC回路と信号との対応例を示す図表である。
選択信号S1を3ビットとしたときに、図6に示すようにビットの組み合わせ態様が8通りある。このうち選択信号S1が“001”のときデコーダ5によりROSC回路4Aが選択され、“010”のときROSC回路4Bが選択され、“011”のときROSC回路4Cが選択され、“100”のときROSC回路4Dが選択され、“101”のときROSC回路4Eが選択される。デコーダ5から出力される信号S2は5ビットの信号であり、そのLSB(least significant bit)に“1”が立ったときにROSC回路4Aが選択される。同様に、LSBの次のビットに“1”が立ったとROSC回路4Bが選択され、以後同様に、ROSC回路4C,4D,4Eが選択される。図5のイネーブル回路43は、信号S2の対応するビットに“1”が立った場合のみ出力の信号S3を“H”とし、それ以外の場合は“L”とし、発振の開始と停止を制御する。
【0025】
図7は、信号S1に応じてデコーダで出力が許可されるROSC回路とその出力との対応例を示す図表である。
図7に示すように、選択信号S1が“001”のときセレクタ6よりROSC回路4Aの発振出力SOAの出力が許可され、本発明の出力部(例えば電源電圧降下量の測定用のI/Oパッド)から外部に出力可能となる。同様に、選択信号S1が“010”のときROSC回路4Bの発振出力SOBの出力が許可され、選択信号S1が“011”のときROSC回路4Cの発振出力SOCの出力が許可され、選択信号S1が“100”のときROSC回路4Dの発振出力SODの出力が許可され、選択信号S1が“101”のときROSC回路4Eの発振出力SOEの出力が許可され、それぞれ出力部から外部に出力可能となる。
【0026】
図6および図7の図表において、選択信号S1が上記以外の“000”、“110”または“111”の場合は、デコーダ5が何れのROSC回路も選択しないし、セレクタ6も出力を許可しない。当該LSIの通常使用モードでは、選択信号S1が“000”、“110”または“111”に設定される。一方、電源電圧の降下量を測定するテストモード時には、その他の5通りのビットの組み合わせの何れかが設定される。
【0027】
つぎに、電源電圧の降下量を測定するテスト方法について説明する。
最初に、テストモードの非動作状態を選択する。ここで、非動作状態とは、図1に図解した5つのROSC回路4A〜4E、デコーダ5およびセレクタ6以外の周囲の回路を一切動作させないモードをいう。非動作状態において、それぞれのROSC回路4A〜4Eの静特性(発振周波数の電源電圧依存性)を測定する。
【0028】
図8および図9に、静特性の一例を示す。本発明で発振周波数というときに、発振信号の周期を等価的に含むものとする。
図8は、発振信号の周期T[ns]の電源電圧Vdd[V]の依存性を示すグラフである。図9は、図8の縦軸を発振周波数f[MHz]に変換したグラフである。
ROSC回路4A〜4Eに供給する電源電圧Vddを上げていくと、ROSC回路4A〜4Eの出力信号の発振周波数fが上昇し、それに伴って当該出力信号のパルスの周期Tが短くなる。ROSC回路4A〜4Eのそれぞれは、望ましくは、所定の電源電圧を印加したとき、その最も近い機能ブロックの発振周波数で発振するようにインバータの段数、全体の遅延量が設定されている。したがって、この場合、図8または図9に示す静特性を、ROSC回路4A〜4Eのそれぞれについて、与える電源電圧Vddを変化させながら測定する。このとき、それぞれの所定の発振周波数を中心として、正と負の必要なポイントで発振周波数が変化するような電源電圧Vddの与え方が望ましい。この測定結果は、LSI内の記憶部、例えばRAM内にテーブルとして、あるいは特性式として保存される。なお、測定結果を、その都度あるいは一括して、外部に出力するようにしてもよい。
【0029】
つぎに、テストモードにおいて、非動作状態から、必要な全ての回路を通常動作させる動作状態、即ち、通常使用する電源電圧、温度(例えば、室温)等の条件下でLSIを動作させる。ここで、“必要な全ての回路”とは、その通常使用動作が、ある着目するROSC回路の動作時の電源電圧の降下に影響するような全ての回路であり、電源電圧の降下に殆ど無関係と思われる回路機能を停止させることは構わない。
このような動作状態において、5つのROSC回路4A〜4Eのそれぞれの発振周波数f(または、発振パルスの周期T)を測定する。
【0030】
特に同じ電源電圧の幹線に接続された回路部分のダイナミック動作により電源電圧が低下し、この低下した電源電圧でROSC回路も発振する。したがって、静特性で調べた発振周波数fと電源電圧Vddとの対応関係を示すグラフ上で動作ポイントにずれが生じる。それぞれのROSC回路において固有の発振周波数をf0、電源電圧供給パッド10a(図2)に印加した電圧をVdd0とする。このとき、セレクタ5の出力信号SOの発振周波数f(または周期T)を、出力部のパッドに接続したテスタにより計測する。
なお、テスタが周波数カウンタの機能を有する場合は、パルス数をカウントして発振周波数fを求める。この機能を有しない場合は、セレクタ5の後段、あるいは、個々のROSC回路4A〜4Eの出力段にパルス数を計数するカウンタを設けてもよい。また、発振周波数が高い場合、高価なテスタを用いる必要性をなくし、あるいは、測定精度を高めるために、セレクタ5の後段、あるいは個々のROSC回路4A〜4Eの出力段に所定の分周比で周波数を落とす分周器を設けてもよい。
【0031】
この測定の結果、図9に示すように、テストの出力信号SOの周波数ftは、固有の発振周波数f0からΔfだけ低下したとする。この時、図9の関係式において周波数変化分Δfに対応する電源電圧Vddの変化量ΔVが求める電源電圧Vdd0の降下量となる。
このような測定を、選択信号S1に応じてデコーダ5とセレクタ6を切り替えながら繰り返すと、5つのROSC回路4A〜4Eの全てにおいて電源電圧の降下量ΔVを求めることができる。
以上の回路構成、及び手法により半導体集積回路内の実動作を考慮した電源電圧の降下量の測定が可能となる。
【0032】
なお、プロセスのばらつき等を考慮にいれるのであれば、ばらつきに強いタイプのトランジスタを使用するという手法もとり得る。
たとえば、同じ構成の回路をそれぞれのROSC回路4A〜4Eに使用したとしても、上層および下層の配線も含め周りの配線やROSC回路以外に用いた周りのトランジスタの配置の状況により、あるいは、プロセスばらつきに依存して、それぞれのROSC回路4A〜4Eの特性が著しく異なるということがある。そのため、たとえ同じ構成のROSC回路であっても、その発振周波数の電圧依存特性が異なることがある。このような特性変動を極力抑制したい場合は、トランジスタのゲート長が大きいトランジスタを使用するなどで対処することができる。
【0033】
本発明の実施の形態によれば、以下の利点が得られる。
第1に、実動作における電源電圧の降下量を正確に測定することができる。即ち、出力部が発振回路から離れて信号遅延が生じていても、周波数や周期の測定は正確に行えるため、求めた電源電圧の降下量は精度が高い。したがって、出力部は集積回路の周囲に設けられる入出力部に通常の入出力(I/O)端子と同じように設けることができ、プローブを立てるためのパッドほど大きな面積は不要である。
第2に、内部に周囲の回路の動作周波数と等価な発振周波数を有する発振回路、例えばROSC回路を必要な個数、必要な箇所に予め形成することが出来る。このため、例えば、発振周波数が特に高い機能ブロックに限定し、あるいは、電源電圧供給線を用いた電荷の充放電の頻度が高い機能ブロックに限定したテストが可能となる。通常、これらの限られた機能ブロックにおける電源電圧の降下量をモニタできれば全体の安全な動作確保という観点で十分な場合も多い。そのため、無駄なテストをやらないですむ。
第3に、複数の発振回路を切り替える手段としてデコーダ5およびセレクタ6を有していることから、測定のためのパッド数が必要最低限ですむ。
第4に、発振回路として奇数段接続のインバータと、1つのNANDゲート回路を用いたリングオシレータを用いている。このようなリングオシレータ(ROSC回路)は、入出力線のレイヤのみ特別に設計すれば通常のスタンダードセルの集合として構築できるため、設計が容易であり、占有面積もアナログ回路のコンパレータに比較して小さい。また、ディジタル回路のプロセスで他の回路と一括して形成できる。したがって、設計コスト、および、プロセスコストを含めたチップコストの増大が十分抑制されたものとなる。
以上より、本実施の形態の電源電圧の降下量の測定用の回路構成、および測定方法を用いることによって、特に半導体プロセスの立ち上げの際のプロセスの出来具合、あるいは、電源配線設計の結果をシミュレーションから求める際のCADの誤差を見積もることが極めて容易となる。また、動作時の電源電圧の降下量を正確に測定可能となるため、実際の半導体集積回路(製品)に、この機能を取り入れ、テストモード付きの製品として付加価値を高めることも可能である。
【0034】
【発明の効果】
本発明に係る半導体集積回路および電源電圧の降下量の測定方法によれば、電源電圧の降下量を集積回路の面積を余り増大させず、簡単な方法で精度よく測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】分散して配置された複数の発振回路を有する本発明の一実施形態の半導体集積回路を示す図である。
【図2】発振回路(ROSC回路)の配置位置の例をより詳細に示す図である。
【図3】スタンダードセルアレイにより構成されたLSIの電源電圧および基準電圧の供給線の例を示す図である。
【図4】スタンダードセルアレイにより構成されたLSIの電源電圧および基準電圧の供給線の他の例を示す図である。
【図5】ROSC回路の基本構成の一実施の形態を示す回路図である。
【図6】信号S1とS2と、デコーダで選択されるROSC回路との対応を示す図表である。
【図7】信号S1に応じてデコーダで出力が許可されるROSC回路とその出力との対応を示す図表である。
【図8】静特性の一例として、発振信号の周期の電源電圧の依存性を示すグラフである。
【図9】静特性の一例として、出力信号の発振周波数の電源電圧の依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
1…半導体集積回路、2…内部ロジック回路部、3…周辺回路部、4A〜4E…発振回路、5…デコーダ、6…セレクタ、10b…電源電圧供給線の幹線、10c…電源電圧供給線の補強線、11b…基準電圧供給線の幹線、11c…基準電圧供給線の補強線、41−1等…反転論理回路、42…正論理回路、43…イネーブル回路。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit having means for measuring a power supply voltage drop at a predetermined position in an integrated circuit, and a power supply voltage drop measurement method.
[0002]
[Prior art]
In recent semiconductor integrated circuits with a reduced power supply voltage, it is important to predict the amount of power supply voltage drop during operation in order to ensure reliable circuit operation.
Conventionally, the amount of power supply voltage drop in a semiconductor integrated circuit has been obtained by simulation using various CAD (Computer Aided Design). Once the expected power supply voltage drop is obtained, this is reflected in the design of the semiconductor integrated circuit, and the wiring is designed so that the power supply voltage drop is suppressed at critical points, or it can operate reliably even at the low power supply voltage. In this way, the characteristics of the integrated circuit were determined.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The amount of power supply voltage drop described above is a simulation value, and is only a guideline when an integrated circuit is ideally formed under an assumed process. Therefore, in recent semiconductor integrated circuits (hereinafter referred to as LSI) having a large scale and a low power supply voltage, it is necessary to actually measure the amount of power supply voltage drop and feed it back to the design.
[0004]
The following two methods are conceivable as a method for measuring the amount of drop in the power supply voltage at a necessary location for an actually formed semiconductor integrated circuit.
[0005]
First, a pad for setting a probe for measurement is prepared in advance in a location in the LSI chip where the amount of power supply voltage drop is to be checked. A method for examining how much the power supply voltage supplied at a location in the wafer is reduced can be considered.
Second, a voltage measurement comparator to which a comparison reference voltage is applied from the outside is prepared in advance at the time of design, and after the LSI is assembled in a wafer state or in a package, the voltage measurement comparator is prepared. A method for examining how much the supplied power supply voltage is reduced can also be considered.
[0006]
However, the method for forming the first measurement pad in advance requires a measurement pad. In the formation of this measurement pad, it is necessary to secure an extra free space near a predetermined functional circuit block for obtaining the amount of power supply voltage drop in order to eliminate the influence of the voltage drop of the wiring when measuring a minute voltage difference. . In particular, since the pad for setting up the probe occupies a considerably large area, a useless region that is not actually used as a semiconductor circuit is formed in an LSI logic circuit or the like. In addition, the contact resistance of the probe is large, and it is difficult to accurately measure a minute voltage drop. Further, in the wafer state test, individual function tests are mainly examined individually, and in many cases, the test is not performed in the same state as when the LSI is used. In this case, the amount of power supply voltage drop during actual use cannot be measured.
[0007]
Further, in the method using the second voltage measurement comparator cell, since this cell is composed of an analog circuit, in the digital LSI, the process of the analog circuit is added only for this purpose in terms of process cost. It is not realistic. In addition, in an analog circuit, the transistor size for increasing accuracy increases, the cell area increases, and a large area penalty is incurred. Furthermore, since it is a judgment whether it is larger than the given reference voltage, it is necessary to change the reference voltage and measure it many times, and the measurement time becomes longer.
[0008]
These methods are not practical for the reasons described above, and there is a need for a technique for accurately measuring a small amount of power supply voltage drop by a simple method without increasing the area of the LSI.
[0009]
The present invention has been made in response to such a request, and the object of the present invention is to accurately measure a small amount of power supply voltage drop by a simple method without increasing the area of the semiconductor integrated circuit. There is to do.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  The semiconductor integrated circuit according to the present invention is for achieving the above object,As a circuit for measuring the amount of power supply voltage drop in which the oscillation frequency of the output signal changes due to the power supply voltage drop during operation at a predetermined position in the integrated circuit, it is distributed in a predetermined position in the integrated circuit and is an odd number A plurality of logic gate circuits including a plurality of inversion logic gate circuits are connected in a ring shape, and a plurality of logic gate circuits each having a unique oscillation frequency and a control input for controlling start and stop of oscillationAn oscillation circuit, and an output unit for measuring a power supply voltage drop amount for outputting an output of the oscillation circuit or a signal corresponding to the output to the outside;A decoder connected to the control input of the plurality of oscillation circuits, and selecting and oscillating a specific oscillation circuit from the plurality of oscillation circuits in accordance with an input selection signal.
[0012]
  The method for measuring the amount of power supply voltage drop according to the present invention is for achieving the above-described object, and the power supply voltage in which the oscillation frequency of the output signal changes due to the power supply voltage drop during operation at a predetermined position in the integrated circuit. A circuit for measuring the amount of drop is distributed at predetermined positions in the integrated circuit, and a plurality of logic gate circuits including an odd number of inverted logic gate circuits are connected in a ring shape, and each is formed. In a semiconductor integrated circuit having a plurality of oscillation circuits each having a specific oscillation frequency and capable of selecting the plurality of oscillation circuits, the plurality of oscillation circuits are different from the plurality of oscillation circuits and the circuit for selection. AboveSemiconductor integrated circuitSelect the oscillation circuit to operate, change the power supply voltage value to which the selected oscillation circuit is applied, oscillate, determine the relationship between the oscillation frequency and the power supply voltage value, and select the above The above-mentioned process in which the above relationship is obtained in all the oscillation circuits by changing the above and the predetermined power supply voltage value is appliedSemiconductor integrated circuitA step of measuring a plurality of oscillation frequencies of the plurality of oscillation circuits in the operating state, and a drop amount of the power supply voltage at the oscillation frequency in the operating state based on the relationship between the oscillation frequency and the power supply voltage value obtained in the non-operating state. The plurality of oscillation circuits while switching the selection targetOscillation circuitAnd a step for obtaining each.
[0013]
According to the semiconductor integrated circuit of the present invention, the oscillation circuit is provided in advance at a position where the amount of drop in the power supply voltage is desired. A ring oscillator suitable as an oscillation circuit has a configuration in which a plurality of logic gate circuits including an odd number of inverted logic gate circuits (inverters) are connected in a ring shape, and is formed by a so-called digital integrated circuit process. The semiconductor integrated circuit also has an output unit for measuring the amount of power supply voltage drop that causes the output of the oscillation circuit or a signal corresponding to the output to be output to the outside.
[0014]
According to the power supply voltage drop measuring method of the present invention, the oscillation circuit is oscillated while changing the power supply voltage in a non-operating state in which other circuit portions around the oscillation circuit are not operated, and the oscillation frequency and the power supply voltage are Measure the relationship. Thereafter, the semiconductor circuit is operated with a predetermined power supply voltage applied, and the oscillation frequency of the oscillation circuit is measured in this operating state. In the operating state, the power supply voltage drop occurs because the circuits around the oscillation circuit are operating dynamically, resulting in a deviation from the relationship between the oscillation frequency and the power supply voltage obtained in the non-operating state. That is, normally, when transitioning from the non-operating state to the operating state, the oscillation frequency decreases, and the power supply voltage value actually applied to the circuit differs. The power supply voltage difference between the operating state and the non-operating state at the predetermined oscillation frequency is the amount of power supply voltage drop during operation to be obtained.
In this measurement, the frequency or cycle of the output signal of the oscillation circuit output from the output unit for measuring the power supply voltage drop is measured. Even if the output unit is separated from the oscillation circuit and a signal delay occurs, the frequency and period can be measured accurately.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example the case of using a ring oscillator (hereinafter referred to as a ROSC circuit) as an oscillation circuit.
[0016]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention in which five ROSC circuits are distributed and arranged.
A semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as LSI) 1 illustrated in FIG. 1 is a digital IC, and is roughly composed of an internal logic circuit portion 2 and an input / output circuit portion 3 around it.
Although not particularly shown, the input / output circuit unit 3 is provided with I / O pads to which various I / O pins are connected, input / output circuits (buffers, etc.), power supply circuits, and the like.
Although not specifically shown, the internal logic circuit unit 2 is provided with necessary functional blocks including a CPU and the like according to the type of the LSI, and a memory unit such as a ROM and a RAM as necessary. Yes.
[0017]
In the LSI of the present embodiment, a plurality of oscillation circuits, for example, a plurality of ROSC circuits, are provided in the internal logic circuit unit 2.
The number of the oscillation circuits, the arrangement location, and the oscillation frequency are arbitrary. An oscillation circuit that oscillates at a specific frequency can be arranged near the block for which the amount of power supply voltage drop is to be measured. In addition, when it is simply desired to examine the distribution of the power supply voltage drop in the LSI, a plurality of oscillation circuits that oscillate at a predetermined frequency can be equally arranged in the internal logic circuit section 2.
[0018]
In the example illustrated in FIG. 1, five ROSC circuits 4A, 4B, 4C, 4D, and 4E are provided. For example, the ROSC circuit 4C is arranged near the center of the internal logic circuit unit 2, and the other four ROSC circuits 4A, 4B, 4D, and 4E are arranged near the four corners of the internal logic circuit unit 2. .
Also, a decoder 5 for operating any one of the five ROSC circuits at an arbitrary position in the internal logic circuit unit 2 and a selector for selecting and outputting an output signal of the operating ROSC circuit to the outside 6 are provided. When the decoder 5 operates any one of the five ROSC circuits as in this example, the selector 6 can be omitted. The decoder 5 may operate a plurality of ROSC circuits simultaneously. In this case, the selector 6 is essential. Hereinafter, a case where any one of the ROSC circuits is operated by the decoder 5 and the output is selected by the selector 6 will be described as an example.
[0019]
The output of the decoder 5 is connected to the inputs of the five ROSC circuits 4A to 4E, and the outputs of the ROSC circuits 4A to 4E are connected to the input of the selector 6. A selection signal S1 for selecting any one of the ROSC circuits and outputting the oscillated output signal (hereinafter also referred to as oscillation output) S0 to the outside is input to the input of the decoder 5 and the control input of the selector 6. .
The decoder 5 selects one of the ROSC circuits 4A to 4E based on the control signal S1, and oscillates at a predetermined frequency. The selector 6 permits output of the output signal S0 of the selected ROSC circuit (oscillation circuit) or the signal S0 according to the output signal to the outside based on the control signal S1. Here, the “signal according to the output signal of the oscillation circuit” means, as will be described later, a signal obtained by reducing the frequency of the output signal of the oscillation circuit by a predetermined frequency division ratio or a certain period of the output signal of the oscillation circuit. The output signal of the counter when counting the number of pulses.
[0020]
FIG. 2 is a diagram showing the arrangement position of the ROSC circuit in more detail. 3 and 4 are explanatory diagrams of an LSI composed of a general standard cell array.
Usually, the standard cell has a pair of wirings 10d and 11d called “bench” for supplying a power supply voltage Vdd and a reference voltage Vss. In a state where the standard cells are arranged in the LSI, the benches 10d and 11d are formed as parallel wirings that are long in the horizontal direction in the entire array, for example, as shown in FIG.
Further, a basic power supply voltage supply line 10b for supplying the power supply voltage Vdd and a basic reference voltage supply line 11b for supplying the reference voltage Vss are formed around the internal logic circuit section 2 of the LSI. The main power supply voltage supply line 10b is connected to each bench 10d and the power supply voltage supply pad 10a for supplying the power supply voltage Vdd, and the basic reference voltage supply line 11b is connected to each bench 11d and the reference voltage supply pad 11a for supplying the reference voltage Vss. Has been. These voltage supply lines (hereinafter referred to as trunk lines) 10b and 11b are thick wirings having sufficiently low wiring resistance to prevent voltage drop.
In particular, a large-scale LSI has a reinforcing line for preventing a voltage drop at a position far from the main lines 10b and 11b around the internal logic circuit section 2 as shown in FIG. In the example shown in FIG. 4, the power supply voltage reinforcing line 10c that connects the main power supply voltage supply line 10b in the horizontal or vertical direction and the reference voltage that connects the main reference voltage supply line 11b in the horizontal or vertical direction as the reinforcing lines. And a reinforcing wire 11c. These reinforcing wires 10c and 11c may be arranged only in the direction intersecting with the wiring direction of the bench, that is, in the vertical direction. The reinforcing wires 10c and 11c are usually thinner than the main wires 10b and 11b, but are sufficiently thicker than the benches 10d and 11d to reduce the wiring resistance. Note that the bench is not shown in FIG.
[0021]
The five ROSC circuits 4A to 4E are desirably arranged near the main power supply voltage supply line 10b and the main reference voltage supply line 11b as illustrated in FIG. Alternatively, the ROSC circuit is arranged near the reinforcing wires 10c and 11c as in the central ROSC circuit 4C shown in the drawing. This is a desirable requirement in view of the purpose of minimizing the voltage drop due to the wiring included in the power supply voltage drop. This is not the case when the circuit scale is small or the resistance of the wiring in the cell called a bench is sufficiently small and the voltage drop due to the wiring hardly affects the measurement accuracy. Further, the arrangement of the oscillation circuit is not limited to the position shown in FIG. 2 as long as it is close to the main lines 10b and 11b or the reinforcing lines 10c and 11c.
[0022]
The ROSC circuits 4A to 4E that oscillate at a desired frequency have at least an odd number of inverted logic circuits. As the ROSC circuits 4A to 4E, for example, circuits in which an odd number of inverted logic circuits and an arbitrary number of positive logic circuits are logically connected in a circular manner are used. This logically connected circuit oscillates when a voltage is applied to each logic circuit, and is measured within a semiconductor circuit by increasing or decreasing the number of stages (or number of elements, signal delay value) of each circuit. An oscillation signal in which a pulse is repeated at a predetermined frequency at a desired location is generated.
[0023]
FIG. 5 is a circuit diagram showing an embodiment of the basic configuration of the ROSC circuits 4A to 4E.
The ROSC circuits 4A to 4E in the illustrated example include odd-numbered n-stage inverters 41-1, 41-2,..., 41- (n−1), 41-n, one NAND gate circuit 42, And an enable circuit 43. The inverter and the NAND gate circuit are supplied with the power supply voltage Vdd from the main power supply voltage supply line or the reinforcement lines 10b and 10c, and supplied with the reference voltage Vss from the main reference voltage supply line or the reinforcement lines 11b and 11c.
The output of the enable circuit 43 is connected to one input of the NAND gate circuit 42. The enable circuit 43 receives the signal S2 from the decoder 5 obtained by decoding the selection signal S1, and according to the signal S2, an enable signal having an “H (high)” level when selected and an “L (low)” level when not selected. S3 is output to one input of the NAND gate circuit.
[0024]
FIG. 6 is a chart showing an example of correspondence between signals and ROSC circuits selected by the decoder according to the signals S1 and S2.
When the selection signal S1 is 3 bits, there are 8 combinations of bits as shown in FIG. Among these, when the selection signal S1 is “001”, the decoder 5 selects the ROSC circuit 4A, when it is “010”, the ROSC circuit 4B is selected, when it is “011”, the ROSC circuit 4C is selected, and when it is “100”. The ROSC circuit 4D is selected. When “101”, the ROSC circuit 4E is selected. The signal S2 output from the decoder 5 is a 5-bit signal, and when the LSB (least significant bit) is set to “1”, the ROSC circuit 4A is selected. Similarly, when “1” is set in the next bit of the LSB, the ROSC circuit 4B is selected, and thereafter, the ROSC circuits 4C, 4D, and 4E are similarly selected. The enable circuit 43 in FIG. 5 controls the start and stop of oscillation by setting the output signal S3 to “H” only when “1” is set in the corresponding bit of the signal S2, and otherwise setting it to “L”. To do.
[0025]
FIG. 7 is a table showing a correspondence example between the ROSC circuit whose output is permitted by the decoder according to the signal S1 and its output.
As shown in FIG. 7, when the selection signal S1 is “001”, the selector 6 permits the output of the oscillation output SOA of the ROSC circuit 4A, and the output unit of the present invention (for example, an I / O for measuring the amount of power supply voltage drop). Output from the pad). Similarly, when the selection signal S1 is “010”, the output of the oscillation output SOB of the ROSC circuit 4B is permitted, and when the selection signal S1 is “011”, the output of the oscillation output SOC of the ROSC circuit 4C is permitted. The output of the oscillation output SOD of the ROSC circuit 4D is permitted when the signal is “100”, and the output of the oscillation output SOE of the ROSC circuit 4E is permitted when the selection signal S1 is “101”. Become.
[0026]
6 and 7, when the selection signal S1 is “000”, “110”, or “111” other than the above, the decoder 5 does not select any ROSC circuit, and the selector 6 does not permit the output. . In the normal use mode of the LSI, the selection signal S1 is set to “000”, “110”, or “111”. On the other hand, in the test mode for measuring the amount of power supply voltage drop, any of the other five combinations of bits is set.
[0027]
Next, a test method for measuring the power supply voltage drop will be described.
First, the non-operating state of the test mode is selected. Here, the non-operating state refers to a mode in which the peripheral circuits other than the five ROSC circuits 4A to 4E, the decoder 5 and the selector 6 illustrated in FIG. In the non-operating state, the static characteristics (dependence of oscillation frequency on power supply voltage) of each of the ROSC circuits 4A to 4E are measured.
[0028]
8 and 9 show examples of static characteristics. In the present invention, the oscillation frequency is assumed to include the period of the oscillation signal equivalently.
FIG. 8 is a graph showing the dependency of the period T [ns] of the oscillation signal on the power supply voltage Vdd [V]. FIG. 9 is a graph in which the vertical axis of FIG. 8 is converted into the oscillation frequency f [MHz].
When the power supply voltage Vdd supplied to the ROSC circuits 4A to 4E is increased, the oscillation frequency f of the output signal of the ROSC circuits 4A to 4E increases, and accordingly, the pulse period T of the output signal is shortened. Each of the ROSC circuits 4A to 4E desirably has the number of inverter stages and the entire delay amount set so as to oscillate at the oscillation frequency of the closest functional block when a predetermined power supply voltage is applied. Therefore, in this case, the static characteristics shown in FIG. 8 or FIG. 9 are measured while changing the applied power supply voltage Vdd for each of the ROSC circuits 4A to 4E. At this time, it is desirable to apply the power supply voltage Vdd so that the oscillation frequency changes at positive and negative required points around each predetermined oscillation frequency. The measurement result is stored as a table or a characteristic equation in a storage unit in the LSI, for example, a RAM. Note that the measurement results may be output to the outside each time or collectively.
[0029]
Next, in the test mode, the LSI is operated from a non-operating state under an operating state in which all necessary circuits are normally operated, that is, under conditions such as a normally used power supply voltage and temperature (for example, room temperature). Here, “all necessary circuits” are all circuits whose normal use operation affects the drop in power supply voltage during the operation of a particular ROSC circuit of interest, and are almost independent of the drop in power supply voltage. It is okay to stop the circuit function that seems to be.
In such an operating state, the oscillation frequency f (or the period T of the oscillation pulse) of each of the five ROSC circuits 4A to 4E is measured.
[0030]
In particular, the power supply voltage is lowered by the dynamic operation of the circuit portion connected to the main line of the same power supply voltage, and the ROSC circuit also oscillates at this reduced power supply voltage. Therefore, there is a shift in the operating point on the graph showing the correspondence relationship between the oscillation frequency f and the power supply voltage Vdd investigated by the static characteristics. In each ROSC circuit, the unique oscillation frequency is f0, and the voltage applied to the power supply voltage supply pad 10a (FIG. 2) is Vdd0. At this time, the oscillation frequency f (or period T) of the output signal SO of the selector 5 is measured by a tester connected to the pad of the output unit.
When the tester has a function of a frequency counter, the oscillation frequency f is obtained by counting the number of pulses. If this function is not provided, a counter for counting the number of pulses may be provided at the subsequent stage of the selector 5 or at the output stage of each of the ROSC circuits 4A to 4E. Further, when the oscillation frequency is high, it is not necessary to use an expensive tester, or in order to increase the measurement accuracy, a predetermined frequency division ratio is provided at the subsequent stage of the selector 5 or the output stage of each ROSC circuit 4A to 4E. A frequency divider that reduces the frequency may be provided.
[0031]
As a result of this measurement, as shown in FIG. 9, it is assumed that the frequency ft of the test output signal SO has decreased by Δf from the inherent oscillation frequency f0. At this time, the amount of change ΔV of the power supply voltage Vdd corresponding to the frequency change Δf in the relational expression in FIG. 9 is the amount of decrease in the power supply voltage Vdd0.
If such measurement is repeated while switching between the decoder 5 and the selector 6 in accordance with the selection signal S1, the power supply voltage drop amount ΔV can be obtained in all of the five ROSC circuits 4A to 4E.
With the circuit configuration and method described above, it is possible to measure the amount of power supply voltage drop considering the actual operation in the semiconductor integrated circuit.
[0032]
Note that if a process variation or the like is taken into consideration, a method of using a transistor of a type resistant to the variation can be used.
For example, even if a circuit having the same configuration is used for each of the ROSC circuits 4A to 4E, depending on the situation of the surrounding wiring including the upper layer and lower layer wiring and the arrangement of the surrounding transistors used other than the ROSC circuit, or process variation The characteristics of the ROSC circuits 4A to 4E may be significantly different. Therefore, even in the ROSC circuit having the same configuration, the voltage dependency characteristics of the oscillation frequency may be different. When it is desired to suppress such characteristic variation as much as possible, it can be dealt with by using a transistor having a large gate length.
[0033]
According to the embodiment of the present invention, the following advantages can be obtained.
First, the amount of power supply voltage drop in actual operation can be accurately measured. That is, even when the output unit is separated from the oscillation circuit and a signal delay occurs, the frequency and period can be accurately measured, and thus the obtained power supply voltage drop is highly accurate. Accordingly, the output unit can be provided in the input / output unit provided around the integrated circuit in the same manner as a normal input / output (I / O) terminal, and a larger area is not required for a pad for standing a probe.
Secondly, an oscillation circuit having an oscillation frequency equivalent to the operation frequency of the surrounding circuits, for example, a ROSC circuit can be formed in advance in a necessary number and a necessary location. For this reason, for example, it is possible to limit the test to a functional block having a particularly high oscillation frequency or to a functional block having a high charge / discharge frequency using the power supply voltage supply line. Usually, it is often sufficient in terms of ensuring the overall safe operation if the amount of power supply voltage drop in these limited functional blocks can be monitored. This eliminates unnecessary testing.
Thirdly, since the decoder 5 and the selector 6 are provided as means for switching a plurality of oscillation circuits, the number of pads for measurement can be minimized.
Fourth, a ring oscillator using an odd-stage connected inverter and one NAND gate circuit is used as an oscillation circuit. Such a ring oscillator (ROSC circuit) can be constructed as a set of normal standard cells if only the input / output line layer is specially designed. Therefore, the design is easy and the occupied area is smaller than that of an analog circuit comparator. small. Further, it can be formed together with other circuits by a digital circuit process. Therefore, increase in chip cost including design cost and process cost is sufficiently suppressed.
From the above, by using the circuit configuration and measurement method for measuring the power supply voltage drop amount according to the present embodiment, it is possible to obtain the results of the process design or the design of the power supply wiring, particularly at the start of the semiconductor process. It is extremely easy to estimate the CAD error when obtaining from simulation. In addition, since the amount of power supply voltage drop during operation can be accurately measured, this function can be incorporated into an actual semiconductor integrated circuit (product) to increase the added value as a product with a test mode.
[0034]
【The invention's effect】
According to the semiconductor integrated circuit and the method for measuring the power supply voltage drop according to the present invention, the power supply voltage drop can be accurately measured by a simple method without increasing the area of the integrated circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention having a plurality of oscillation circuits arranged in a distributed manner.
FIG. 2 is a diagram showing in more detail an example of an arrangement position of an oscillation circuit (ROSC circuit).
FIG. 3 is a diagram showing an example of supply lines for a power supply voltage and a reference voltage of an LSI configured by a standard cell array.
FIG. 4 is a diagram showing another example of supply lines for a power supply voltage and a reference voltage of an LSI configured by a standard cell array.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an embodiment of a basic configuration of a ROSC circuit.
FIG. 6 is a chart showing correspondence between signals S1 and S2 and a ROSC circuit selected by a decoder.
FIG. 7 is a chart showing the correspondence between ROSC circuits whose output is permitted by the decoder according to signal S1 and their outputs.
FIG. 8 is a graph showing the dependency of the period of an oscillation signal on the power supply voltage as an example of static characteristics.
FIG. 9 is a graph showing the dependency of the oscillation frequency of the output signal on the power supply voltage as an example of static characteristics.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor integrated circuit, 2 ... Internal logic circuit part, 3 ... Peripheral circuit part, 4A-4E ... Oscillator circuit, 5 ... Decoder, 6 ... Selector, 10b ... Main line of power supply voltage supply line, 10c ... Power supply voltage supply line Reinforcement line, 11b ... trunk line of reference voltage supply line, 11c ... reinforcement line of reference voltage supply line, 41-1 etc .... inverted logic circuit, 42 ... positive logic circuit, 43 ... enable circuit.

Claims (3)

集積回路内の所定の位置における動作時の電源電圧降下により出力信号の発振周波数が変化する電源電圧降下量の測定のための回路として上記集積回路内の所定の位置に分散して配置され、奇数個の反転論理ゲート回路を含む複数の論理ゲート回路を環状に接続させてそれぞれが形成され、かつ、固有の発振周波数と発振の開始および停止を制御する制御入力とをそれぞれが有する複数の発振回路と、
上記発振回路の出力または出力に応じた信号を外部に出力させる電源電圧降下量の測定用の出力部と、
上記複数の発振回路の上記制御入力に接続され、入力される選択信号に応じて上記複数の発振回路の中から特定の発振回路を選択し発振させるデコーダと、
を有する半導体集積回路。
As a circuit for measuring the amount of power supply voltage drop in which the oscillation frequency of the output signal changes due to the power supply voltage drop during operation at a predetermined position in the integrated circuit, it is distributed in a predetermined position in the integrated circuit and is an odd number A plurality of logic gate circuits each including a plurality of inverting logic gate circuits connected in a ring shape, each having a unique oscillation frequency and a control input for controlling start and stop of oscillation When,
An output unit for measuring the amount of power supply voltage drop that causes the output of the oscillation circuit or a signal corresponding to the output to be output to the outside;
A decoder connected to the control inputs of the plurality of oscillation circuits, and selecting and oscillating a specific oscillation circuit from the plurality of oscillation circuits in accordance with an input selection signal;
A semiconductor integrated circuit.
発振する上記特定の発振回路が複数の場合、そのうちの一の発振回路を上記選択信号に応じて選択し、選択した発振回路の出力または出力に応じた信号を出力するセレクタを、さらに有する
請求項1に記載の半導体集積回路。
And a selector that selects one of the oscillation circuits according to the selection signal and outputs an output of the selected oscillation circuit or a signal corresponding to the output when there are a plurality of the specific oscillation circuits that oscillate. 2. The semiconductor integrated circuit according to 1.
集積回路内の所定の位置における動作時の電源電圧降下により出力信号の発振周波数が変化する電源電圧降下量の測定のための回路として上記集積回路内の所定の位置に分散して配置され、奇数個の反転論理ゲート回路を含む複数の論理ゲート回路を環状に接続させてそれぞれが形成され、かつ、固有の発振周波数を有する複数の発振回路を有し、当該複数の発振回路の選択が可能な半導体集積回路において、上記複数の発振回路を、当該複数の発振回路と上記選択のための回路以外の上記半導体集積回路の部分は動作させない非動作状態で、動作させる発振回路を選択し、選択した発振回路を印加する電源電圧値を変えて発振させ、発振周波数と電源電圧値との関係を求め、上記選択の対象を変えて上記関係を全ての発振回路で求める工程と、
所定の電源電圧値を印加した上記半導体集積回路の動作状態で、上記複数の発振回路の複数の発振周波数を測定する工程と、
上記非動作状態で求めた発振周波数と電源電圧値の上記関係から上記動作状態の発振周波数における電源電圧の降下量を、上記複数の発振回路の発振回路ごとに求める工程と、
を含む
電源電圧降下量の測定方法。
As a circuit for measuring the amount of power supply voltage drop in which the oscillation frequency of the output signal changes due to the power supply voltage drop during operation at a predetermined position in the integrated circuit, it is distributed in a predetermined position in the integrated circuit and is an odd number A plurality of logic gate circuits including a plurality of inverting logic gate circuits are connected in a ring shape, and each has a plurality of oscillation circuits having specific oscillation frequencies, and the plurality of oscillation circuits can be selected. In the semiconductor integrated circuit, the plurality of oscillation circuits are selected by selecting an oscillation circuit to be operated in a non-operating state in which the portions of the semiconductor integrated circuit other than the plurality of oscillation circuits and the selection circuit are not operated. The process of oscillating by changing the power supply voltage value to which the oscillation circuit is applied, obtaining the relationship between the oscillation frequency and the power supply voltage value, and changing the selection target to obtain the relationship in all the oscillation circuits ,
Measuring a plurality of oscillation frequencies of the plurality of oscillation circuits in an operating state of the semiconductor integrated circuit to which a predetermined power supply voltage value is applied;
A step of determining, for each oscillation circuit of the plurality of oscillation circuits, a drop amount of the power supply voltage at the oscillation frequency in the operation state from the relationship between the oscillation frequency obtained in the non-operation state and the power supply voltage value
Including power supply voltage drop measurement method.
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