JP4744924B2

JP4744924B2 - Ｌｓｉ内部信号観測回路

Info

Publication number: JP4744924B2
Application number: JP2005137391A
Authority: JP
Inventors: 秀一高田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2025-05-10
Also published as: US7805646B2; JP2006317170A; US20060255661A1

Description

本発明は、ＬＳＩ内部信号観測回路に関し、特に、ＬＳＩ内部の高速信号の変化をＬＳＩのパッドで容易に観測することのできるＬＳＩ内部信号観測回路に関する。

ＬＳＩ（大規模集積回路）の故障検出率を向上させるテスト手法の１つとして、テスト時に回路内部の出力をＬＳＩ外部でモニタできるようにして可観測性を高める手法がある。このようなモニタを行うために、テスト用のマルチプレクサおよび出力バッファを設け、ＬＳＩ内の所望の内部信号をテスト用のパッドで観測するテスト容易化回路が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、内部信号の高速化に伴って、従来の出力バッファでは正常な出力信号が得られなくなってきている。これは、従来の出力バッファでは信号の振幅が大きく、高速動作に追随できないためである。このような問題を避ける方法の１つとして、出力回路に小振幅で動作する小信号差動振幅（ＬＶＤＳ：Low-Voltage Differential Signaling）方式の出力回路を用いることが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

しかし、ＬＶＤＳ方式の出力回路は回路構成が複雑で回路規模が大きくなるという問題があり、また、このような特殊な出力回路をテストのときのみにしか使用しないということは、ＬＳＩのチップ面積の使用効率が悪化するという問題があった。
特開平１０−１０７２１１号公報（第３ページ、図１）特開２０００−１３４０８２号公報（第３−４ページ、図１）

そこで、本発明の目的は、高速動作用の特殊な出力回路を使用することなく、ＬＳＩ内部の高速信号の変化を観測することのできるＬＳＩ内部信号観測回路を提供することにある。

本発明の一態様によれば、パッドと、前記パッドに接続されて前記ＬＳＩの内部に配線されるモニタ線と、前記モニタ線に隣接して前記ＬＳＩの内部に配線され、電位が固定されているシールド線と、出力イネーブル端子を有し前記ＬＳＩの内部ノードに接続されるバッファと、前記バッファの出力と前記モニタ線との間に接続されるキャパシタとを備え、前記イネーブル端子に入力する出力イネーブル信号を制御して前記バッファを出力イネーブル状態にし、前記内部ノードの信号の変化を前記キャパシタを介して前記モニタ線に重畳して前記パッドで観測することを特徴とするＬＳＩ内部信号観測回路が提供される。

また、本発明の別の一態様によれば、パッドと、前記パッドに接続されてＬＳＩの内部に配線されるモニタ線と、前記モニタ線に隣接して接続され、電位が固定されているシールド線と、出力イネーブル端子を有し前記ＬＳＩの内部回路の複数のノードのそれぞれに接続される複数のバッファと、前記複数のバッファのそれぞれの出力端子と前記モニタ線との間にそれぞれ接続される複数のキャパシタとを備え、前記複数のバッファのそれぞれの出力イネーブル端子に入力するそれぞれのイネーブル信号を制御して前記複数のバッファのいずれか１つを出力イネーブル状態にし、前記複数内部ノードのうちの所望のノードの信号の変化を前記出力イネーブル状態のバッファに接続された前記キャパシタを介して前記モニタ線に重畳して前記パッドで観測することを特徴とするＬＳＩ内部信号観測回路が提供される。

本発明によれば、高速動作用の特殊な出力回路を使用することなく、ＬＳＩ内部の高速信号の変化を観測することができるので、ＬＳＩのチップ面積の使用効率を向上させることができる。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例に係るＬＳＩ内部信号観測回路の構成の例を示す回路図である。本実施例のＬＳＩ内部信号観測回路は、ＬＳＩ１００の内部回路２００の中の観測対象の信号のレベルの変化を、ＬＳＩに配置されるパッド１に、モニタ出力として出力する回路である。

本実施例のＬＳＩ内部信号観測回路は、パッド１と、パッド１に接続されるモニタ線２と、内部回路２００の中で観測対象の信号が出力されるノードＮ１、ノードＮ２、・・・、ノードＮｎに接続されるバッファ３１、バッファ３２、・・・、バッファ３ｎと、それぞれのバッファの出力に接続される出力信号線Ｓ１、Ｓ２１、Ｓ２２、・・・、Ｓｎと、それぞれの出力信号線とモニタ線２との間に接続されるキャパシタＣ１、Ｃ２１、Ｃ２２、・・・、Ｃｎと、モニタ線２に隣接して配線されるシールド線４とを有する。

モニタ線２およびシールド線４は、ＬＳＩ１００の同一の金属配線層の配線で形成される。

シールド線４は、モニタ線２に隣接して、かつモニタ線２に沿って配線され、接地電位あるいは電源電位などの固定電位の端子に接続される。これにより、シールド線４は、近隣の配線からの雑音（例えば、クロストークノイズなど）が、モニタ線２に侵入することを防止する役目を果たす。

バッファ３１、バッファ３２、・・・、バッファ３ｎは、イネーブル端子をそれぞれ有し、それぞれのイネーブル端子に入力されるイネーブル信号Ｅ１、Ｅ２、・・・、Ｅｎによりそれぞれの出力のイネーブル状態が制御される。このイネーブル信号Ｅ１、Ｅ２、・・・、Ｅｎは、バッファ３１、バッファ３２、・・・、バッファ３ｎのいずれか１つのみがイネーブル状態となるように制御する。

また、このバッファには、バッファ３１、バッファ３ｎのような単極性出力型のバッファを用いることもできるし、バッファ３２に示す差動入力式双極性出力型のバッファを用いることもできる。双極性出力型のバッファの場合、その出力に、＋極性の出力と−極性の出力が同時に出力される。

バッファ３１、バッファ３２、・・・、バッファ３ｎの出力端子からは、金属配線の出力信号線Ｓ１、Ｓ２１、Ｓ２２、・・・、Ｓｎがそれぞれ引き出される。すなわち、バッファ３１の出力端子からは出力信号線Ｓ１が引き出され、バッファ３２の＋極性、−極性の出力端子からはそれぞれ出力信号線Ｓ２１、Ｓ２２が引き出され、バッファ３ｎの出力端子からは出力信号線Ｓｎが引き出される。

出力信号線Ｓ１、Ｓ２１、Ｓ２２、・・・、Ｓｎを形成する配線は、モニタ線２に隣接して配線される。これにより、出力信号線Ｓ１、Ｓ２１、Ｓ２２、・・・、Ｓｎを形成する配線とモニタ線２との間には、それぞれ配線間容量が生じる。この配線間容量を、出力信号線Ｓ１、Ｓ２１、Ｓ２２、・・・、Ｓｎとモニタ線２との間に接続されるキャパシタＣ１、Ｃ２１、Ｃ２２、・・・、Ｃｎとする。

このキャパシタＣ１、Ｃ２１、Ｃ２２、・・・、Ｃｎにより、出力信号線Ｓ１、Ｓ２１、Ｓ２２、・・・、Ｓｎは、モニタ線２にそれぞれ容量結合される。この容量結合により、出力信号線Ｓ１、Ｓ２１、Ｓ２２、・・・、Ｓｎの信号の交流成分のみがモニタ線２に伝達される。ただし、イネーブル信号Ｅ１、Ｅ２、・・・、Ｅｎの制御により、同時に２つ以上の出力信号線に信号が出力されることはない。換言すれば、出力信号線Ｓ１、Ｓ２１、Ｓ２２、・・・、Ｓｎのうちの１つの出力信号線の信号が変化したときに、その変化がモニタ線２に重畳される。

すなわち、内部回路２００のノードＮ１、ノードＮ２、・・・、ノードＮｎのうち、イネーブル信号Ｅ１、Ｅ２、・・・、Ｅｎの制御により出力イネーブル状態になっているバッファ（バッファ３１、バッファ３２、・・・、バッファ３ｎのうちのいずれか１つ）に接続されているノードの信号の変化が、モニタ線２に重畳される。

このモニタ線２に重畳された内部回路２００のノードの信号の変化が、モニタ出力としてパッド１から出力される。

ここで、出力信号線Ｓ１、Ｓ２１、Ｓ２２、・・・、Ｓｎとモニタ線２との間の容量結合を密にするためには、キャパシタＣ１、Ｃ２１、Ｃ２２、・・・、Ｃｎの容量を大きくする必要がある。

図２および図３は、出力信号線とモニタ線２との間のキャパシタを大きくするための配線引き回しの例を示す模式的配線パターン図である。

図２は、出力信号線とモニタ線２とを同一の金属配線層で形成するときの配線パターンの例を示す模式的配線パターン平面図である。出力信号線とモニタ線２との配線間隔が狭いほど、また、出力信号線がモニタ線２に沿って配線される長さが長いほどキャパシタの容量は大きくなる。

図３は、出力信号線とモニタ線２とを２つの金属配線層で形成するときの配線パターンの例を示す模式的配線パターン図であり、図３（ａ）に平面図、図３（ｂ）に断面図を示す。

この例では、出力信号線に下層の配線層を用い、モニタ線２にその直上の金属配線層を用いている。出力信号線とモニタ線２との対向面積が大きいほど、また、その間の絶縁膜が薄いほどキャパシタの容量は大きくなる。

図４は、ＬＳＩ１００の内部回路２００のノードＮ１、ノードＮ２、・・・、ノードＮｎの信号の変化を観測するときの本実施例のＬＳＩ内部信号観測回路の動作を説明する波形図である。

ノードＡの信号を観測するときは、イネーブル信号Ｅ１のみをアクティブレベルにする。これにより、バッファ１の出力信号線Ｓ１に出力されたノードＮ１の信号の変化が、キャパシタＣ１を介してモニタ線２に重畳され、モニタ出力としてパッド１へ出力される。

ノードＮ２の信号を観測するときは、イネーブル信号Ｅ２のみをアクティブレベルにする。これにより、差動入力式双極性出力型のバッファ３２の出力信号線Ｓ２１およびＳ２２に出力されたノードＮ２の信号の変化が、キャパシタＣ２１およびＣ２２を介してモニタ線２に重畳され、モニタ出力としてパッド１へ出力される。このとき、出力信号線Ｓ２１の＋極性の出力と出力信号線Ｓ２２−極性の出力が相乗され、モニタ線２のレベルの変化は大きくなる。

同様に、ノードＮｎの信号を観測するときは、イネーブル信号Ｅｎのみをアクティブレベルにする。これにより、バッファ１の出力信号線Ｓ１に出力されたノードＮの信号の変化が、キャパシタＣ１を介してモニタ線２に重畳され、モニタ出力としてパッド１へ出力される。

このように、本実施例のＬＳＩ内部信号観測回路では、イネーブル信号Ｅ１〜Ｅｎの制御により、内部回路２００の任意のノードの信号の変化をパッド１において観測することができる。一般に、信号の周波数が高いほどキャパシタのインピーダンスは低くなるので、内部回路のノードの信号の変化が高速であっても、その変化は直ちにモニタ線２に重畳され、パッド１において観測することができる。

このような本実施例によれば、ＬＳＩ内部回路の高速動作する信号の変化を、金属配線層で形成される出力信号線およびモニタ線を配線するのみで、ＬＶＤＳ方式の出力回路などの特殊な回路を使用することなく、ＬＳＩに配置したパッドで観測することできる。そのため、ＬＶＤＳ方式の出力回路などの特殊な回路の形成によって生じるＬＳＩのチップ面積の増加を防止することができる。

本発明の実施例に係るＬＳＩ内部信号観測回路の構成の例を示す回路図。本発明の実施例のキャパシタの形成の例を示す模式パターン図。本発明の実施例のキャパシタの形成の例を示す模式パターン図。本発明の実施例に係るＬＳＩ内部信号観測回路の動作の例を示す波形図。

符号の説明

１パッド
２モニタ線
３１、３２、３ｎバッファ
４シールド線
Ｅ１、Ｅ２、Ｅｎイネーブル信号
Ｓ１、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓｎ出力信号線
Ｃ１、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃｎキャパシタ

Claims

パッドと、
前記パッドに接続されてＬＳＩの内部に配線されるモニタ線と、
前記モニタ線に隣接して配線され、電位が固定されているシールド線と、
出力イネーブル端子を有し前記ＬＳＩの内部ノードに接続されるバッファと、
前記バッファの出力と前記モニタ線との間に接続されるキャパシタと
を備え、
前記イネーブル端子に入力する出力イネーブル信号を制御して前記バッファを出力イネーブル状態にし、前記内部ノードの信号の変化を前記キャパシタを介して前記モニタ線に重畳して前記パッドで観測することを特徴とするＬＳＩ内部信号観測回路。
パッドと、
前記パッドに接続されてＬＳＩの内部に配線されるモニタ線と、
前記モニタ線に隣接して接続され、電位が固定されているシールド線と、
出力イネーブル端子を有し前記ＬＳＩの内部回路の複数のノードのそれぞれに接続される複数のバッファと、
前記複数のバッファのそれぞれの出力端子と前記モニタ線との間にそれぞれ接続される複数のキャパシタと
を備え、
前記複数のバッファのそれぞれの出力イネーブル端子に入力するそれぞれのイネーブル信号を制御して前記複数のバッファのいずれか１つを出力イネーブル状態にし、前記複数内部ノードのうちの所望のノードの信号の変化を前記出力イネーブル状態のバッファに接続された前記キャパシタを介して前記モニタ線に重畳して前記パッドで観測することを特徴とするＬＳＩ内部信号観測回路。
前記キャパシタが、前記モニタ線とこのモニタ線に隣接して引き回す前記バッファの出力信号線との間の配線間容量であることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＳＩ内部信号観測回路。
前記バッファが、単極性出力型であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＬＳＩ内部信号観測回路。
前記バッファが、双極性出力型であり、出力が相乗されて出力されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＬＳＩ内部信号観測回路。