JP5461275B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置に関する。

周知のように、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)とは、特定の用途向けに設計された複数の機能モジュールを備える半導体装置（半導体集積回路）である。
例えば、下記特許文献１には、内部トランジスタの立上がり及び立下り時間の両方を測定可能なリングオシレータ回路を備え、その測定結果に基づいて内部トランジスタの良否判定を行う半導体集積回路が開示されている。

特開平１０−２４２８０６号公報

ところで、近年のＡＳＩＣは微細化プロセスが進み、内部動作電圧の低電圧化が進んでいる。また、動作周波数の高速化により、ＡＳＩＣ内部の電圧変化を原因とする不具合が多く発生するようになっている。このようなＡＳＩＣ内部の電圧変化は、外部から観測することが難しく、不具合の原因特定を困難なものにしている。この点、上記特許文献１の技術では、内部トランジスタの良否判定を行うことはできるが、不良の原因を特定することはできない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、内部の電圧変化を原因とする不具合が発生した場合であっても、その不具合の原因特定を容易にする半導体装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る半導体装置は、測定対象信号の伝播速度を測定する伝播速度測定部と、前記伝播速度の測定結果を基に電圧変化が発生したか否かを判断する電圧変化判断部とを備え、前記電圧変化判断部は、前記電圧変化が発生したと判断した場合、前記電圧変化の発生履歴を内部或いは外部に設けられた記憶部に保存することを特徴とする。
また、上記の半導体装置において、前記電圧変化判断部は、前記電圧変化が発生したと判断した場合、前記電圧変化の発生履歴と共に電圧変化発生時の動作設定情報を前記記憶部に保存することを特徴とする。

本発明に係る半導体装置によれば、測定対象信号の伝播速度の測定結果を基に電圧変化が発生したか否かを判断し、電圧変化が発生したと判断した場合に、前記電圧変化の発生履歴を内部或いは外部に設けられた記憶部に保存するため、内部の電圧変化を原因とする不具合が発生した場合であっても、その原因特定が容易となる。

本実施形態におけるＡＳＩＣ（半導体装置）１０の機能ブロック図である。 伝播速度Ｖから電圧変化の発生を判断する手法に関する説明図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。なお、以下では、本発明に係る半導体装置として、外部制御装置であるＣＰＵ(Central Processing Unit)によって制御されるＡＳＩＣを例示して説明する。

図１は、本実施形態におけるＡＳＩＣ１０の機能ブロック図である。この図１に示すように、本実施形態におけるＡＳＩＣ１０は、ＣＰＵバス３０を介してＣＰＵ２０と通信可能に接続された半導体集積回路であり、内部バス１１と、Ｉ／Ｆ回路１２と、３つの機能モジュール１３〜１５と、記憶回路１６と、伝播速度測定回路１７と、電圧変化判断回路１８とを内蔵している。

内部バス１１は、各機能モジュール１３〜１５、電圧変化判断回路１８及び記憶回路１６によって共有される共有バスである。Ｉ／Ｆ回路１２は、内部バス１１とＣＰＵバス３０との間で信号の送受信を行う（言い換えれば、ＡＳＩＣ１０とＣＰＵ２０との双方向通信を実現する）通信インターフェイスである。各機能モジュール１３〜１５は、それぞれ異なる機能を有する機能回路であり、それぞれ内部バス１１を介してＣＰＵ２０と通信可能に接続されている。

記憶回路（記憶部）１６は、内部バス１１を介して電圧変化判断回路１８及びＣＰＵ２０と通信可能に接続されており、電圧変化判断回路１８の要求に応じて電圧変化の発生履歴及び電圧変化発生時の動作設定情報を記憶する一方、ＣＰＵ２０の要求に応じて上記の電圧変化の発生履歴及び電圧変化発生時の動作設定情報をＣＰＵ２０に送信する。

伝播速度測定回路（伝播速度測定部）１７は、測定対象信号として機能モジュール１３から内部バス１１へ送出される信号（送信信号ＴＤ）の伝播速度Ｖを継続的に測定するものであり、その伝播速度Ｖの測定結果を電圧変化判断回路１８に出力する。このような伝播速度測定回路１７は、例えば複数の遅延素子を直列接続して成る遅延回路に測定対象信号（送信信号ＴＤ）を入力し、入力端の立上がりエッジと出力端の立上がりエッジ間の遅延時間から伝播速度Ｖを算出するなどの公知の技術によって実現できる。

電圧変化判断回路（電圧変化判断部）１８は、伝播速度測定回路１７から得られる伝播速度Ｖの測定結果を基に、ＡＳＩＣ１０内部に電圧変化が発生したか否かを判断し、電圧変化が発生したと判断した場合に、電圧変化の発生履歴を上記の記憶回路１６に保存する。ここで、図２に示すように、ＡＳＩＣ１０内部の動作電圧が安定した状態においては、測定対象信号（送信信号ＴＤ）の伝播速度Ｖはほぼ一定値に収束するが、動作電圧が瞬間的に変化した場合には、伝播速度Ｖに遅れが生じて特異点（図２中のＰ）が観測されることになる。つまり、電圧変化判断回路１８は、上記のような伝播速度Ｖの特異点を検知した場合に、電圧変化が発生したと判断し、電圧変化の発生履歴として、電圧変化の発生タイミング（図２中の時刻ｔ１）や電圧変化の程度（伝播速度Ｖの値）などを記憶回路１６に保存する。

また、この電圧変化判断回路１８は、電圧変化が発生したと判断した場合に、上述した電圧変化の発生履歴と共に電圧変化発生時の動作設定情報を記憶回路１６に保存する。具体的には、電圧変化判断回路１８は、電圧変化が発生したと判断した場合、内部バス１１を介してＡＳＩＣ１０の内部レジスタに設定されている動作パラメータを取得し、この動作パラメータを動作設定情報として電圧変化の発生履歴と共に記憶回路１６に保存する。

以上のように、本実施形態によると、測定対象信号（送信信号ＴＤ）の伝播速度Ｖの測定結果を基に電圧変化が発生したか否かを判断し、電圧変化が発生したと判断した場合に、電圧変化の発生履歴を記憶回路１６に保存するため、この記憶回路１６から電圧変化の発生履歴を読み出すことにより、内部の電圧変化を原因とする不具合が発生した場合であっても、その原因特定が容易となる。また、記憶回路１６に電圧変化の発生履歴と共に電圧変化発生時の動作設定情報（動作パラメータ）も保存するため、電圧変化発生時におけるＡＳＩＣ１０の動作状態を知ることができ、デバッグ作業の効率化を図ることができる。

なお、上記実施形態では、電圧変化の発生履歴及び電圧変化発生時の動作設定情報をＡＳＩＣ１０内部の記憶回路１６に保存する場合を例示したが、これら電圧変化の発生履歴及び電圧変化発生時の動作設定情報を外部に設けられた記憶部に保存するような構成を採用しても良い。また、上記実施形態では、測定対象信号として機能モジュール１３から内部バス１１へ送出される送信信号ＴＤの伝播速度Ｖを測定する場合を例示したが、他の信号を測定対象信号として用いても良い。さらに、電圧変化の検知精度を高めるために、電源回路や主要な回路ブロックの近傍に配置された信号線を流れる信号の伝播速度Ｖを測定することが好ましい。

＜適用例＞
本発明に係る半導体装置（ＡＳＩＣ１０）を適用可能なシステムとして、例えば、プリンタやコピー機、或いは複合機などの画像形成装置が挙げられる。具体的には、機能モジュール１３に、スキャナによって読み取られた原稿の画像データを外部メモリ（図示省略）に記憶させる機能を持たせ、機能モジュール１４に、外部メモリから画像データを読み出して圧縮や拡大等の画像処理を行い、画像処理後の画像データを再度外部メモリに記憶させる機能を持たせ、さらに、機能モジュール１５に、外部メモリから画像処理後の画像データを読み出して、レーザ露光器に送信する機能を持たせたシステムが考えられる。

１０…ＡＳＩＣ（半導体装置）、１１…内部バス、１２…Ｉ／Ｆ回路、１３、１４、１５…機能モジュール、１６…記憶回路（記憶部）、１７…伝播速度測定回路（伝播速度測定部）、１８…電圧変化判断回路（電圧変化判断部）、２０…ＣＰＵ、３０…ＣＰＵバス

Claims (2)

1. 機能モジュールから内部バスに送信される送信信号の伝播速度を測定する伝播速度測定部と、
   前記伝播速度の測定結果における特異点を検知することにより動作電圧の電圧変化が発生したか否かを判断する電圧変化判断部と、
   を備え、
   前記電圧変化判断部は、前記電圧変化が発生したと判断した場合、前記電圧変化の発生履歴として電圧変化の発生タイミング及び電圧変化の程度を内部或いは外部に設けられた記憶部に保存することを特徴とする半導体装置。
2. 前記電圧変化判断部は、前記電圧変化が発生したと判断した場合、前記電圧変化の発生履歴と共に前記内部バスを介して内部レジスタから取得した電圧変化発生時の動作設定情報を前記記憶部に保存することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。

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