JP4890180B2 - クロック分配回路とテスト方法 - Google Patents

Description

本発明は、メッシュクロック分配回路及びメッシュクロック分配回路のテスト方法に関する。

IT（Information Technology）技術の急速な進歩に従い、伝送路を通信されるデータの伝送速度は、ますます高速化が進んでいる。その為、伝送路に接続される機器に搭載される電子回路は、大規模で高速処理を行う機能が求められている。該機能を実現する電子回路の設計において、スキューが小さい高速クロックが多くのフリップフロップ（ＦＦ）に分配されると、設計が容易になる。

そのためのクロック分配構造の１つとして、中継段や最終段のバッファの出力を短絡し、スキューを小さくしてフリップフロップ（ＦＦ）にクロックを分配する、メッシュ構造が従来より用いられている。

図４は、特許文献1に開示されているクロック分配回路の構成を示す図である。クロック信号は、クロックバッファツリー１０７を介して、メッシュ配線駆動用のクロックバッファ１０５に入力され、各クロックバッファ１０５の出力が、チップ上に配置されたクロックメッシュ１０４の各交点に供給される。

クロックバッファツリー１０７は、各メッシュ配線用のクロックバッファ１０５への入力クロック信号が、すべて等遅延になるように、クロック信号を分配する。クロック供給用の最終段バッファ１０９の入力端子は、クロックメッシュ１０４の交点間の配線部分にそれぞれ接続されており、最終段バッファ１０９の出力を、チップ内に配置されているフリップフロップ（ＦＦ）１０８にクロック信号を入力することで、スキューを小さくしている。

特開２００３−９２３５２号公報（図１）

図４に示した従来のクロック分配回路は、次のような課題を有している。すなわち、従来のクロック分配回路においては、最終段のバッファ１０９の一段前のクロックバッファ１０５の出力同士を短絡したメッシュ構造であることから、何らかの原因でクロックバッファ１０５の中の数個が故障したとき、故障したバッファを検出することは困難である。

本願で開示される発明は、前記課題を解決するため、概略以下の構成とされる。

本発明に係るクロック分配回路は、クロック信号を分岐させる経路上に複数段のバッファを備え、最終段及び／又は中段の複数のバッファの出力が短絡されてなるクロック分配回路において、分岐経路上の同一段の複数のバッファのうちの少なくとも一つのバッファに関連して、前記複数のバッファのチェーン接続時に上流側に位置する隣のバッファの出力と、前記一つのバッファに対応する分岐点の信号とを第１及び第２の入力にそれぞれ入力し、選択制御信号に基づき、前記第１及び第２の入力の一方を選択し、選択した入力を、前記一つのバッファに供給するセレクタを備え、
テスト時に、同一段の複数のバッファのうちの一つのバッファには、対応する分岐点の信号が、直接、又は、前記分岐点の信号を入力とする前記第２の入力を選択する前記セレクタを介して、入力され、
前記一つのバッファの出力は、チェーン接続の下流側に位置する隣のセレクタの前記第１の入力に入力され、前記隣のセレクタでは前記第１の入力が選択され、前記一つのバッファの出力が隣のバッファに入力され、
チェーン接続の始端となる前記一つのバッファの出力は、順次、チェーン接続の下流側のセレクタとバッファを介して、チェーン接続の終端のバッファまで伝播され、
チェーン接続の終端のバッファの出力を観測するための回路を備えている。

本発明に係るクロック分配回路において、分岐経路上の同一段の前記複数のバッファに関して、後段への接続をカットするスイッチを、前記各バッファに対応して備えている。

本発明に係るクロック分配回路において、分岐経路上の同一段の前記複数のバッファに関して、前記バッファと次段のバッファの入力との間の接続、及び、分岐経路上の同一段の前記複数のバッファが最終段のバッファの場合には、前記最終段のバッファと、前記最終段のバッファの出力を受けるフリップフロップとの間の接続、をそれぞれオン・オフするスイッチを、前記各バッファに対応して備えている。

本発明に係るクロック分配回路において、前記セレクタの第１、第２入力をそれぞれサンプルする１対の観測用のフリップフロップ回路を備えた構成としてもよい。

本発明に係るクロック分配回路において、前記分岐経路上の中段にある同一段の複数のバッファの出力を短絡した構成としてもよい。この場合、出力が短絡された前記中段の複数のバッファの次段に位置する、一つのバッファに関連して配設される前記セレクタの第１及び第２の入力には、チェーン接続時に上流側に位置する隣のバッファの出力と、前記一つのバッファに対応する、前段の複数のバッファの短絡点の信号とが入力される。

本発明に係るクロック分配回路は、クロック信号を分岐させる経路上に複数段のバッファを備え、最終段及び／又は中段の複数のバッファの出力が短絡されてなるクロック分配回路において、分岐点から分岐した第１、第２の経路上の第１、第２バッファと、
前記第１のバッファの出力と次段のバッファ又はフリップフロップの入力との間の接続をオン・オフする第１のスイッチと、
前記第２のバッファの出力と次段のバッファ又はフリップフロップの入力との間の接続をオン・オフする第２のスイッチと、
前記第１のバッファの出力と前記分岐点の信号とを、第１、第２の入力にそれぞれ受け、選択制御信号により、前記第１又は第２の入力を選択して出力する第１のセレクタと、
前記第１のセレクタの出力を観測するための観測回路と、
を備えている。

本発明に係るクロック分配回路において、前記第１のスイッチの出力を第２の分岐点として分岐した第３、第４の経路上の第３、第４バッファと、
前記第３のバッファの出力と次段のバッファ又はフリップフロップの入力との間の接続をオン・オフする第３のスイッチと、
前記第３のバッファの出力と次段のバッファ又はフリップフロップの入力との間の接続をオン・オフする第４のスイッチと、
前記第３のバッファの出力と、前記第２の分岐点の信号とを、第１、第２の入力にそれぞれ受け、第２の選択制御信号により、前記第１又は第２の入力を選択して出力する第２のセレクタと、
前記第２のスイッチの出力を第３の分岐点として分岐した第５、第６の経路上の第５、第６バッファと、
前記第５のバッファの出力と次段のバッファ又はフリップフロップの入力との間の接続をオン・オフする第５のスイッチと、
前記第６のバッファの出力と次段のバッファ又はフリップフロップの入力との間の接続をオン・オフする第６のスイッチと、
前記第４のバッファの出力と前記第３の分岐点の信号とを、第１、第２の入力にそれぞれ受け、第３の選択制御信号により、前記第１又は第２の入力を選択して出力する第３のセレクタと、
前記第５のバッファの出力を第１の入力に受け前記第３の分岐点の信号を第２の入力に受け、第４の選択制御信号により、第１又は第２の入力を選択する第４のセレクタと、
を備え、前記第６のバッファの出力を観測するための第２の観測回路と、を備えた構成としてもよい。

本発明に係るクロック分配回路において、前記第１のセレクタの第１、第２入力をそれぞれ個別に観測するための１対の観測回路をさらに備えた構成としてもよい。

本発明に係るクロック分配回路において、前記第２乃至第４のセレクタの第１、第２入力をそれぞれ個別に観測するための観測回路の対を、前記第２乃至第４のセレクタのそれぞれに対応して備えた構成としてもよい。

本発明に係るクロック分配回路において、前記各バッファは、インバータ回路よりなる反転型バッファよりなる。

本発明に係るクロック分配回路において、前記最終段の複数のバッファの出力の短絡点の信号をサンプルする観測用のフリップフロップ回路をさらに備えた構成としてもよい。

本発明に係る方法は、クロック信号を分岐させて分配する経路上に複数段のバッファを備え、最終段及び／又は中段の複数のバッファの出力が短絡されてなるクロック分配回路のテスト方法であって、
分岐経路上の同一段の複数のバッファのうちの少なくとも一つのバッファに関連して、前記複数のバッファのチェーン接続時に上流側に位置する隣のバッファの出力と、前記一つのバッファに対応する分岐点の信号とを第１及び第２の入力にそれぞれ入力し、選択制御信号に基づき、前記第１及び第２の入力の一方を選択して、前記一つのバッファに供給するセレクタを配し、
テスト時に、同一段の複数のバッファのうちの一つのバッファには、対応する分岐点の信号が入力され、
前記一つのバッファの出力は、チェーン接続の下流側に位置する隣のセレクタの第１の入力に入力され、前記隣のセレクタでは第１の入力が選択され前記一つのバッファの出力が隣のバッファに入力される、という具合に、チェーン接続の始端となる前記一つのバッファの出力は、順次、チェーン接続の下流側のセレクタとバッファを介して、チェーン接続の終端のバッファまで伝播され、
チェーン接続の終端のバッファの出力を観測する、
上記工程を含む。

本発明に係る方法において、分岐経路上の同一段の前記複数のバッファの少なくとも１つに関して、後段へのパスをカットして、前記クロック分配回路の入力端子にテスト用の信号を供給する工程を含むようにしてもよい。

本発明において、前記セレクタの第１、第２入力をそれぞれ観測する工程をさらに含むようにしてもよい。

本発明によれば、メッシュ構造のクロック分配回路にて、同一段のクロックバッファを順次チェーン接続して、観測用のフリップフロップ回路でサンプルすることにより、各要素のインバータ（もしくはバッファ）の故障を検出することができる。

上記した本発明についてさらに詳細に説述すべく添付図面を参照して説明する。本発明は、最終段の複数のバッファ出力が短絡されているクロック分配回路において、分岐点から分岐するパス上の同一段の複数のバッファ（図１では、反転型バッファであるインバータ）(ａ、ｂ)に関して、次段のバッファ（インバータ）（ｃ、ｄ、ｅ、ｆ）との接続をオン・オフするスイッチ（４、５）、最終段のバッファ（インバータ）（ｃ、ｄ、ｅ、ｆ）に関して次段のフリップフロップ（１９）との接続をオン・オフするスイッチ（６、７、８、９）を、前記各バッファ（インバータ）に対応して備えるとともに、チェーン接続される同一段の複数のバッファ（インバータ）に関して、上流側の隣のバッファ（インバータ）（ａ）、（ｃ、ｄ、ｅ）の出力と、対応する分岐点の信号を、第１、第２の入力に入力し、選択制御信号に基づき、一方を選択して出力するセレクタ（１０）、（１１、１２、１３）を、バッファ（インバータ）（ｂ）、（ｄ、ｅ、ｆ）のそれぞれに対応して備え、前記インバータ（ｂ）、（ｄ、ｅ、ｆ）は、対応するセレクタ（１０）、（１１、１２、１３）の出力をそれぞれ入力する。

テスト時には、前記分岐点の信号を、直接に、又は、セレクタを介して、同一段の複数のインバータのうちの１つのバッファ（インバータ）（チェーン接続の始端）に入力し、その出力が、チェーン接続の下流側に位置する隣のセレクタ(第１の入力を選択)を介して、隣のバッファ（インバータ）に入力されるという具合にチェーン接続され、チェーン接続の終端のバッファ（インバータ）の出力をサンプルする観測用のフリップフロップ回路（１６）、（１７）を備えている。観測用のフリップフロップ回路（１６）、（１７）は、チェーンの終端のバッファ（ｂ）、（ｆ）の出力に直接接続されており、チェーンの終端のバッファ（ｂ）、（ｆ）のテスト時には、前記分岐点の信号が対応するセレクタ（１０）、（１３）で選択されて入力される。このように、本発明は、出力を短絡したメッシュ構造のクロック分配回路において、短絡配線をカットするスイッチと、セレクタを備え、テスト時、クロックバッファを、チェーン接続にして故障検出する構成にしている。以下実施例に即して説明する。

図１は、本発明の一実施例のメッシュ構造のクロック分配回路の構成を示す図であり、インバータ回路で構成した１例が示されている。図１を参照すると、本実施例は、最終段の複数のインバータの出力が短絡されているクロック分配回路において、分岐点（インバータｈの出力）から第１、第２のパスに分岐するパス上の第１、第２のインバータａ、ｂに関して、
第１のインバータａの出力と次段のインバータｃ、ｄの入力との間の接続をオン・オフ制御する第１のスイッチをなすトランスファーゲート４と、
第２のインバータｂの出力と次段のインバータｅ、ｆとの間の接続をオン・オフ制御する第２のスイッチをなすトランスファーゲート５と、
第１のインバータａの出力を第１の入力に受け、分岐点の信号（インバータｈの出力）を第２の入力に受け、端子２_０の選択制御信号により、第１又は第２の入力を選択する第１のセレクタ１０と、
第１のセレクタ１０の出力をサンプルする観測用のフリップフロップ回路１６と、
を備えている。

本実施例は、第１のスイッチ（トランスファーゲート）４の出力を第２の分岐点として第３、第４のパスに分岐するパス上の第３、第４インバータｃ、ｄに関して、
第３のインバータｃの出力と次段のフリップフロップ１９の入力との間の接続をオン・オフ制御する第３のスイッチをなすトランスファーゲート６と、
前記第４のインバータｄの出力と次段のフリップフロップ１９の入力との間の接続をオン・オフ制御する第４のスイッチをなすトランスファーゲート７と、
前記第３のインバータｃの出力を第１の入力に受け前記第２の分岐点の信号を第２の入力に受け、端子２_１の第２の選択制御信号により、第１又は第２の入力を選択する第２のセレクタ１１と、
を備えている。

さらに、第２のスイッチ（トランスファーゲート）５の出力を第３の分岐点として第５、第６のパスに分岐するパス上の第５、第６インバータｅ、ｆに関して、
第５のインバータｅの出力と次段のフリップフロップ１９の入力との間の接続をオン・オフ制御する第５のスイッチをなすトランスファーゲート８と、
第６のインバータｆの出力と次段のフリップフロップ１９の入力との間の接続をオン・オフ制御する第６のスイッチ（トランスファーゲート）９と、
前記第４のインバータｄの出力を第１の入力に受け前記第３の分岐点の信号を第２の入力に受け、端子２_２の第３の選択制御信号により、第１又は第２の入力を選択する第３のセレクタ１２と、
第５のインバータｅの出力を第１の入力に受け前記第３の分岐点の信号を第２の入力に受け、端子２_３の第４の選択制御信号により、第１又は第２の入力を選択する第４のセレクタ１３と、
第６のインバータｆの出力をサンプルする第２の観測用のフリップフロップ回路１７と、を備えている。最終段のインバータｃ、ｄ、ｅ、ｆに一端が接続されたトランスファーゲート６乃至９の他端は共通接続され、複数のフリップフロップ１９のクロック入力端子Ｃに接続されるとともに、観測用のフリップフロップ１８のデータ入力端子Ｄに接続されている。

図１において、トランスファーゲート４乃至９は、ＮＭＯＳトランジスタとＰＭＯＳトランジスタからなるＣＭＯＳ型のトランスファーゲートよりなり、それぞれ、端子３_０乃至３_５の制御信号がＨｉｇｈレベルのときオンし、Ｌｏｗレベルのときオフする。トランスファーゲート４、５は、インバータａ、ｂの出力と次段のインバータｃ乃至ｆの入力間、トランスファーゲート６乃至９は、インバータｃ乃至ｆの出力とＦＦ１９の入力間に接続され、モードを切り換えたときに、インバータから次段へのパスをカットする。セレクタ１０、セレクタ１１、１２、１３は、テストモード時に、インバータをチェーン接続して、パス１４、１５へ変換するためのものである。

図１において、メッシュ構造のクロック分配回路の要素であるインバータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの出力は、それぞれ、対応するトランスファーゲート４、５、６、７、８、９の入力に接続されるとともに、さらに、インバータａ、ｃ、ｄ、ｅの出力は、セレクタ１０、１１、１２、１３の”１”入力に接続されており、セレクタ１１の”０”入力には、トランスファーゲート４の出力が接続され、セレクタ１２、１３の入力”０”には、トランスファーゲート５の出力が接続され、セレクタ１０の入力”０”には、端子１の信号が、２段のインバータｇ、ｈを介して接続されている。セレクタでは、入力される選択制御信号が”１”のとき、”１”入力が選択され、入力される選択制御信号が”０”のとき、”０”入力が選択される。

インバータｂ、ｆの出力とトランスファーゲート５、９の入力の接続点は、故障を検出するための観測用フリップフロップ（ＦＦ）１６、１７にそれぞれ接続されている。

トランスファーゲート４〜９は、オフ状態にセットすることにより、後段へのパスがカットできる。

セレクタ１０〜１３において、”１”入力を選択することにより、分岐したインバータａとインバータｂがチェーン接続し、インバータａの出力と、インバータｂの出力の分岐先のインバータｃ、ｄ、及び、インバータｅ、ｆがチェーン接続する構成となっている。

ＦＦ１８は、クロックツリーの最終段に接続され、トランスファーゲート６〜９のいずれかを伝わってくる信号を観測し、トランスファーゲート６〜９の故障を検出する観測用ＦＦである。

本実施例における動作と共に、メッシュ構造のクロック分配回路の検査方法について説明する。例えば、メッシュ構造のクロック分配回路を構成している各要素が故障しているか否かを検査する。

本実施例の検査の手順の一例を、図１を参照して、説明する。

１． トランスファーゲート４、５、９をオンにし、インバータｃ、ｄ、ｅの出力信号がトランスファーゲート９へ流れないように、トランスファーゲート６、７、８をオフにする。

２． セレクタ１０において”０”入力に切り替え、端子１にパルスを与え、端子１→インバータｇ→インバータｈ→セレクタ１０→インバータｂ→ＦＦ１６のパスを構成し、このパスを伝播する信号をＦＦ１６で観測し、このパスの故障を検出する。

３． 次に、セレクタ１０を”１”入力に切り替え、同じ段にある中継インバータａ、ｂをチェーン接続する構成を選択する。

４． 端子１にパルスを与え、ライン１４にそって、端子１→インバータｇ→インバータｈ→中継インバータａ→セレクタ１０→中継インバータｂ→ＦＦ１６に伝播する信号を、ＦＦ１６で観測し、このパスの故障を検出する。

５． セレクタ１３を”０”入力に切り替える。

６． 端子１にパルスを与え、端子１→インバータｇ→インバータｈ→中継インバータａ→セレクタ１０→中継インバータｂ→トランスファーゲート５→セレクタ１３→インバータｆ→ＦＦ１７に伝播する信号を、ＦＦ１７で観測し、このパスの故障を検出する。

７． 次に、セレクタ１２を”０”入力、セレクタ１３を”１”入力に切り替える。

８． 端子１にパルスを与え、端子１→インバータｇ→インバータｈ→中継インバータａ→セレクタ１０→中継インバータｂ→トランスファーゲート５→セレクタ１２→インバータｅ→セレクタ１３→インバータｆ→ＦＦ１７に伝播する信号を観測し、このパスの故障を検出する。

９． 次に、セレクタ１１を”０”入力、セレクタ１２を”１”入力、セレクタ１３を”１”入力に切り替える。

１０． 端子１にパルスを与え、端子１→インバータｇ→インバータｈ→中継インバータa→トランスファーゲート４→セレクタ１１→インバータｄ→セレクタ１２→インバータｅ→セレクタ１３→インバータｆ→ＦＦ１７に伝播する信号を、ＦＦ１７で観測し、このパスの故障を検出する。

１１． 次に、セレクタ１１を”１”入力、セレクタ１２を”１”入力、セレクタ１３を”１”入力に切り替える。

１２． 端子１にパルスを与え、ライン１５にそって、端子１→インバータｇ→インバータｈ→中継インバータa→トランスファーゲート４→インバータｃ→セレクタ１１→インバータｄ→セレクタ１２→インバータｅ→セレクタ１３→インバータｆ→ＦＦ１７に伝播する信号を、ＦＦ１７で観測し、このパスの故障を検出する。

１３． 最後に、１２の状態で、トランスファーゲート６〜９の中で、順に１つだけＯＮにしていき、ＦＦ１８に伝播する信号を、ＦＦ１８で観測し、トランスファーゲート６〜９の故障を検出する。

以上の検査手順によって、メッシュ構造のクロック分配回路の故障を検査することができる。

図４に示した従来の回路構成の場合、メッシュ構造を構成している各要素のバッファの出力が全短絡されている為、バッファ１個が故障したとしても、メッシュ構造の配線の電圧の変化が、故障していないバッファの出力に依存して変化する為、それを検出することができない。

これに対して、本実施例では、同段数のバッファをチェーン接続する構成をとるため、バッファが故障しているか否かを検査することができる。

図２は、本発明の第２の実施例の構成を示す図である。図２は、セレクタ１０の”０”、”１”入力にそれぞれ観測用フリップフロップ（ＦＦ）２０、２１を備え、セレクタ１１、１２、１３の”０”、”１”入力にそれぞれ観測用フリップフロップ（ＦＦ）２２、２３、２４、２５、２６、２７を備えている。

本実施例の検査の手順の一例を、図２を参照して、説明する。

１． トランスファーゲート４、５、９をオンにし、インバータｃ、ｄ、ｅの出力信号がトランスファーゲート９へ流れないように、トランスファーゲート６、７、８をオフにする。

２． セレクタ１０において“０”入力に切り替え、端子１にパルスを与え、端子１→インバータｇ→インバータｈ→セレクタ１０→インバータｂ→ＦＦ１６に伝播する信号をＦＦ１６とＦＦ２０で観測することで、セレクタ１０の“０”入力に信号が入力できているか、インバータｂが正しく出力できているかを、確認することができる。

３． 次に、セレクタ１０を”１”入力に切り替え、同じ段にある中継インバータａ、ｂをチェーン接続する構成を選択する。

４． 端子１にパルスを与え、ライン１４にそって、端子１→インバータｇ→インバータｈ→中継インバータａ→セレクタ１０→中継インバータｂ→ＦＦ１６に伝播する信号を、ＦＦ１６だけでなく、セレクタ１０の”１”入力をサンプルするＦＦ２１でも観測することで、
・インバータａが出力できているか、
・セレクタ１０の”１”入力に信号が入力できているか
を確認することができる。

５． セレクタ１３を”０”入力に切り替える。

６． 端子１にパルスを与え、端子１→インバータｇ→インバータｈ→中継インバータa→セレクタ１０→中継インバータｂ→トランスファーゲート５→セレクタ１３→インバータｆ→ＦＦ１７に伝播する信号を、ＦＦ１７だけでなく、ＦＦ２５、２６でも観測することで、
・セレクタ１２、１３の”０”入力に信号が入力できているか、
・インバータｆが出力できているか、
・トランスファーゲート５で故障が生じていないか
を確認することができる。

７． 次に、セレクタ１２を”０”入力、セレクタ１３を”１”入力に切り替える。

８． 端子１にパルスを与え、端子１→インバータｇ→インバータｈ→中継インバータa→セレクタ１０→中継インバータｂ→トランスファーゲート５→セレクタ１２→インバータｅ→セレクタ１３→インバータｆ→ＦＦ１７に伝播する信号を、ＦＦ１７だけでなく、ＦＦ２４でも観測することで、
・インバータｅが出力できているか、
・セレクタ１３の”１”入力に信号が入力できているか
を確認することができる。

９． 次に、セレクタ１１を”０”入力、セレクタ１２を”１”入力、セレクタ１３を”１”入力に切り替える。

１０． 端子１にパルスを与え、端子１→インバータｇ→インバータｈ→中継インバータａ→トランスファーゲート４→セレクタ１１→インバータｄ→セレクタ１２→インバータｅ→セレクタ１３→インバータｆ→ＦＦ１７に伝播する信号を、ＦＦ１７だけでなく、ＦＦ２３、２７でも観測することで、
・トランスファーゲート４で故障が生じていないか、
・セレクタ１１の”０”入力に信号が入力できているか、
・インバータｄが出力できているか、
・セレクタ１２の”１”入力に信号が入力できているか
を確認することができる。

１１． 次に、セレクタ１１を”１”入力、セレクタ１２を”１”入力、セレクタ１３を”１”入力に切り替える。

１２． 端子１にパルスを与え、ライン１５にそって、端子１→インバータｇ→インバータｈ→中継インバータａ→トランスファーゲート４→インバータｃ→セレクタ１１→インバータｄ→セレクタ１２→インバータｅ→セレクタ１３→インバータｆ→ＦＦ１７に伝播する信号を、ＦＦ１７だけでなく、ＦＦ２２でも観測することで、
・インバータｃが出力できているか、
・セレクタ１１の”１”入力に信号が入力できているか、
を確認することができる。

１３． 最後に１２の状態で、トランスファーゲート６〜９の中で、順に１つだけＯＮにしていき、ＦＦ１８に伝播する信号を観測し、トランスファーゲート６〜９の故障を検出する。

なお、本発明は、クロックバッファの出力同士が短絡された通常状態に加え、セレクタ１０〜１３を切り替えることによってクロックバッファをチェーン状に接続する状態をとることができる。従って、前記実施例１、２のそれぞれについて説明した上記検査の手順のほかに、さらに、クロックバッファの出力同士が短絡された通常状態での端子１から観測用ＦＦまでのパルス導通試験と、セレクタ１０〜１３を切り替えてクロックバッファをチェーン状に接続した状態での端子１から観測用ＦＦまでのパルス導通試験を行うことによって、メッシュ状に出力が短絡されたクロックバッファ各々の試験を行うことができる。

上記した実施例によれば、チェーン接続しているインバータの中に故障がある場合に、故障箇所の特定を容易化している。

以上説明したように、本発明によれば、メッシュ構造のクロック分配回路にて、各要素のインバータ（もしくは正転型のクロックバッファ）の故障を検出することができる。

図１、図２の前記第１、第２の実施例では、メッシュ構造のクロック分配回路の最終段を短絡しているが、短絡する段は、最終段にのみ限定されるものでなく、例えば中段で短絡してもよい。また短絡箇所は１箇所とされているが、短絡箇所は１箇所に限定されるものでないことは勿論である。

図３は、本発明の第３の実施例の構成を示す図である。図３を参照すると、本実施例は、図１の第１の実施例の構成において、さらに、トランスファーゲート４、５の出力同士を短絡したものである。すなわち、図３には、メッシュ構造のクロック分配回路の分岐経路の最終段に加え中段も短絡する例が示されている。本実施例の検査の手順は、前記第１の実施例で説明した検査手順にしたがって行うことができる。なお、同一段の複数の分岐経路を短絡する場合、複数の分岐経路をグループ毎に別々に短絡するようにしてもよい。

上記第１乃至第３の実施例においては、故障検出を、観測用ＦＦを用いて実現している。これらの観測用ＦＦは、例えばテスト容易化設計の一つとして良く知られている半導体装置内のＦＦをスキャン接続するスキャンパス技術を用いることにより、簡単に実装が可能である。なお、スキャンパス技術を利用することができない場合、これら観測用ＦＦの出力を外部ピンに出力する構成としてもよい。また、上述した故障検出は、観測用ＦＦに制限されるものでなく、故障が観測できさえすれば任意の手段を用いてよい。故障検出に観測用ＦＦを用いない例として、検出信号を単にモニタ用外部出力ピンに出力する構成としてもよい。

以上、本発明を上記実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例の構成にのみ制限されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

本発明の第１の実施例の構成を示す図である。 本発明の第２の実施例の構成を示す図である。 本発明の第３の実施例の構成を示す図である。 従来のメッシュクロック分配構造の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ 端子（信号入力端子）
２_０〜２_３ 端子（選択信号入力端子）
３_０〜３_５ 端子(制御信号入力端子)
４、５、６、７、８、９ トランスファーゲート
１０、１１、１２、１３ セレクタ
１４、１５ ライン（パス）
１９ ＦＦ
１６、１７、１８、２０−２７ 観測用ＦＦ
１０３ マクロ
１０４ クロックメッシュ
１０５ クロックバッファ（１段前のクロックバッファ）
１０７ クロックバッファツリー
１０８ ＦＦ
１０９ 最終段バッファ
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ インバータ

Claims (17)

1. クロック信号を分岐させる経路上に複数段のバッファを備え、最終段及び／又は中段の複数のバッファの出力が短絡されてなるクロック分配回路において、
   分岐経路上の同一段の複数のバッファのうちの少なくとも一つのバッファに関連して、前記複数のバッファのチェーン接続時に上流側に位置する隣のバッファの出力と、前記一つのバッファに対応する分岐点の信号とを第１及び第２の入力にそれぞれ入力し、選択制御信号に基づき、前記第１及び第２の入力の一方を選択し、選択した入力を、前記一つのバッファに供給するセレクタを備え、
   テスト時に、同一段の複数のバッファのうちの一つのバッファには、対応する分岐点の信号が、直接、又は、前記分岐点の信号を入力とする前記第２の入力を選択する前記セレクタを介して、入力され、
   前記一つのバッファの出力は、チェーン接続の下流側に位置する隣のセレクタの前記第１の入力に入力され、前記隣のセレクタでは前記第１の入力が選択され、前記一つのバッファの出力が隣のバッファに入力され、
   チェーン接続の始端となる前記一つのバッファの出力は、順次、チェーン接続の下流側のセレクタとバッファを介して、チェーン接続の終端のバッファまで伝播され、
   チェーン接続の終端のバッファの出力を観測するための回路を備えている、ことを特徴とするクロック分配回路。
2. 分岐経路上の同一段の前記複数のバッファに関して、後段への接続をカットするスイッチを、前記各バッファに対応して備えている、ことを特徴とする請求項１記載のクロック分配回路。
3. 分岐経路上の同一段の前記複数のバッファに関して、前記バッファと次段のバッファの入力との間の接続、及び、
   分岐経路上の同一段の前記複数のバッファが最終段のバッファの場合には、前記最終段のバッファと、前記最終段のバッファの出力を受けるフリップフロップとの間の接続、
   をそれぞれオン・オフするスイッチを、前記各バッファに対応して備えている、ことを特徴とする請求項１記載のクロック分配回路。
4. 前記セレクタの前記第１の入力と前記第２の入力をそれぞれ個別に観測するための回路をさらに備えている、ことを特徴とする請求項１記載のクロック分配回路。
5. 前記分岐経路上の中段にある同一段の複数のバッファの出力が短絡されており、出力が短絡された前記中段の複数のバッファの次段に位置する、一つのバッファに関連して配設される前記セレクタの第１及び第２の入力には、チェーン接続時に上流側に位置する隣のバッファの出力と、前記一つのバッファに対応する、前段の複数のバッファの短絡点の信号とが入力される、ことを特徴とする請求項１記載のクロック分配回路。
6. クロック信号を分岐させる経路上に複数段のバッファを備え、最終段及び／又は中段の複数のバッファの出力が短絡されてなるクロック分配回路において、
   分岐点から分岐した第１、第２の経路上の第１、第２バッファと、
   前記第１のバッファの出力と次段のバッファ又はフリップフロップの入力との間の接続をオン・オフする第１のスイッチと、
   前記第２のバッファの出力と次段のバッファ又はフリップフロップの入力との間の接続をオン・オフする第２のスイッチと、
   前記第１のバッファの出力と前記分岐点の信号とを、第１、第２の入力にそれぞれ受け、選択制御信号により、前記第１又は第２の入力を選択して出力する第１のセレクタと、
   観測回路と、
   を備え、
   前記第１のセレクタの出力を前記第２のバッファの入力として、前記観測回路が前記第２のバッファの出力を観測する、ことを特徴とするクロック分配回路。
7. 前記第１のスイッチの出力を第２の分岐点として分岐した第３、第４の経路上の第３、第４バッファと、
   前記第３のバッファの出力と次段のバッファ又はフリップフロップの入力との間の接続をオン・オフする第３のスイッチと、
   前記第３のバッファの出力と次段のバッファ又はフリップフロップの入力との間の接続をオン・オフする第４のスイッチと、
   前記第３のバッファの出力と、前記第２の分岐点の信号とを、第１、第２の入力にそれぞれ受け、第２の選択制御信号により、前記第１又は第２の入力を選択して出力する第２のセレクタと、
   前記第２のスイッチの出力を第３の分岐点として分岐した第５、第６の経路上の第５、第６バッファと、
   前記第５のバッファの出力と次段のバッファ又はフリップフロップの入力との間の接続をオン・オフする第５のスイッチと、
   前記第６のバッファの出力と次段のバッファ又はフリップフロップの入力との間の接続をオン・オフする第６のスイッチと、
   前記第４のバッファの出力と前記第３の分岐点の信号とを、第１、第２の入力にそれぞれ受け、第３の選択制御信号により、前記第１又は第２の入力を選択して出力する第３のセレクタと、
   前記第５のバッファの出力を第１の入力に受け前記第３の分岐点の信号を第２の入力に受け、第４の選択制御信号により、第１又は第２の入力を選択する第４のセレクタと、
   前記第６のバッファの出力を観測するための第２の観測回路と、
   を備えている、ことを特徴とする請求項６記載のクロック分配回路。
8. 前記第１のセレクタの第１、第２入力をそれぞれ個別に観測するための１対の観測回路をさらに備えている、ことを特徴とする請求項６記載のクロック分配回路。
9. 前記第２乃至第４のセレクタの第１、第２入力をそれぞれ個別に観測するための観測回路の対を、前記第２乃至第４のセレクタのそれぞれに対応して備えている、ことを特徴とする請求項７記載のクロック分配回路。
10. 前記最終段の複数のバッファの出力の短絡点の信号を観測するための観測回路をさらに備えている、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載のクロック分配回路。
11. 前記観測回路は、観測対象の信号をサンプルするフリップフロップを含む、ことを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか一に記載のクロック分配回路。
12. 前記観測回路は、観測対象の信号をモニタ用の外部端子へ出力する回路を含む、ことを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか一に記載のクロック分配回路。
13. 前記各バッファは、インバータ回路よりなる反転型バッファである、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載のクロック分配回路。
14. 請求項１乃至１３のいずれか一に記載のクロック分配回路を備えた半導体集積回路装置。
15. クロック信号を分岐させて分配する経路上に複数段のバッファを備え、最終段及び／又は中段の複数のバッファの出力が短絡されてなるクロック分配回路のテスト方法であって、
    分岐経路上の同一段の複数のバッファのうちの少なくとも一つのバッファに関連して、前記複数のバッファのチェーン接続時に上流側に位置する隣のバッファの出力と、前記一つのバッファに対応する分岐点の信号とを第１及び第２の入力にそれぞれ入力し、選択制御信号に基づき、前記第１及び第２の入力の一方を選択して、前記一つのバッファに供給するセレクタを配し、
    テスト時に、同一段の複数のバッファのうちの一つのバッファには、対応する分岐点の信号が入力され、
    前記一つのバッファの出力は、チェーン接続の下流側に位置する隣のセレクタの第１の入力に入力され、前記隣のセレクタでは第１の入力が選択され前記一つのバッファの出力が隣のバッファに入力される、という具合に、チェーン接続の始端となる前記一つのバッファの出力は、順次、チェーン接続の下流側のセレクタとバッファを介して、チェーン接続の終端のバッファまで伝播され、
    チェーン接続の終端のバッファの出力を観測する、
    上記工程を含む、ことを特徴とするテスト方法。
16. 分岐経路上の同一段の前記複数のバッファの少なくとも１つに関して、後段へのパスをカットして、前記クロック分配回路の入力端子にテスト用の信号を供給する工程を含む、ことを特徴とする請求項１５記載のテスト方法。
17. 前記セレクタの第１、第２入力をそれぞれ観測する工程をさらに含む、ことを特徴とする請求項１５記載のテスト方法。

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