JP7272919B2 - self-diagnostic circuit - Google Patents

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Description

本明細書中に開示されている発明は、半導体装置(車載LSIなど)に実装される自己診断回路(いわゆるBIST[built in self test]回路)に関する。 The invention disclosed in this specification relates to a self-diagnostic circuit (so-called BIST [built in self test] circuit) mounted on a semiconductor device (such as an in-vehicle LSI).

従来、半導体装置の量産テストや起動時または動作中の故障診断に使用される自己診断回路が種々提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, various self-diagnostic circuits have been proposed for use in mass production tests of semiconductor devices and failure diagnosis at startup or during operation.

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1を挙げることができる。 As an example of conventional technology related to the above, Patent Document 1 can be cited.

特開2016-176843号公報JP 2016-176843 A

近年、車載LSIの分野では、車両の機能安全を達成するためのプロセスを規定したISO26262規格への準拠が必須となってきている。車両の機能安全を達成するためには、安全機構として使われる故障診断が非常に重要となる。この故障診断手法の一つとして自己診断回路が使用されることも多いが、ISO26262規格では、故障が与える影響の大きさにより、達成しなければならない故障カバレッジが規定されている。 In recent years, in the field of in-vehicle LSIs, compliance with the ISO26262 standard, which defines processes for achieving vehicle functional safety, has become essential. Fault diagnosis used as a safety mechanism is very important to achieve functional safety of vehicles. A self-diagnostic circuit is often used as one of these failure diagnosis methods, but the ISO 26262 standard defines the failure coverage that must be achieved depending on the magnitude of the impact of the failure.

図13は、ASIL[automotive safety integrity]レベル毎に設定されたSPFM[single point fault metrics]及びLFM[latent fault metrics]を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing SPFM [single point fault metrics] and LFM [latent fault metrics] set for each ASIL [automotive safety integrity] level.

SPFM及びLFMは、自己診断回路の故障検出率そのものではないが、故障検出率に非常に大きく依存する指標であり、ASILレベル毎に目標値が設定されている。 Although SPFM and LFM are not the fault coverage of the self-diagnostic circuit itself, they are indices that greatly depend on the fault coverage, and target values are set for each ASIL level.

ASILレベルは、システムが非安全状態になったときの影響の深刻度を示す指標であり、Bレベル(ASIL B)、Cレベル(ASIL C)、Dレベル(ASIL D)の順に、影響の深刻度が増していく。そのため、最も深刻度の高いDレベル(ASIL D)では、必然的に最も高い故障検出率が求められる。 The ASIL level is an index indicating the severity of the impact when the system becomes unsafe. degree increases. Therefore, the D level (ASIL D), which has the highest degree of severity, inevitably requires the highest fault coverage.

一方、故障検出時間についてもシステム毎に要求があり、車載LSIはこれを満たす必要がある。そのため、従来の半導体装置には、システムから要求される故障検出率及び故障検出時間を満たすことのできる自己診断回路が実装されている。 On the other hand, failure detection time is also required for each system, and an in-vehicle LSI must meet this requirement. Therefore, a conventional semiconductor device is equipped with a self-diagnostic circuit that can satisfy the failure detection rate and failure detection time required by the system.

しかしながら、従来の自己診断回路では、その故障検出率及び故障検出時間が半導体装置への実装前(自己診断回路の設計時)に予め決定されており、半導体装置への実装後に故障検出率及び故障検出時間を調整することは一切できなかった。そのため、半導体装置の用途は、基本的に、予め想定されたシステムでの使用に限られていた。 However, in conventional self-diagnostic circuits, the fault coverage and fault detection time are determined in advance before mounting on the semiconductor device (at the time of designing the self-diagnostic circuit), and the fault coverage and fault detection time are determined after mounting on the semiconductor device. It was not possible to adjust the detection time at all. Therefore, the application of the semiconductor device is basically limited to the use in the system assumed in advance.

本明細書中に開示されている発明は、本願の発明者により見出された上記課題に鑑み、半導体装置への実装後も故障検出率及び故障検出時間を任意に調整することのできる自己診断回路を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems found by the inventors of the present application, the invention disclosed in the present specification is a self-diagnostic device capable of arbitrarily adjusting the fault detection rate and fault detection time even after being mounted on a semiconductor device. The purpose is to provide a circuit.

本明細書中に開示されている自己診断回路は、テスト対象回路に組み込まれたスキャンチェーンと、テストパタンを順次生成して前記スキャンチェーンに入力するテストパタン生成部と、前記テストパタンのパタン数を可変的に設定する制御部と、を有する構成(第1の構成)とされている。 The self-diagnostic circuit disclosed in this specification includes a scan chain incorporated in a test target circuit, a test pattern generation unit that sequentially generates test patterns and inputs them to the scan chain, and the number of patterns of the test pattern. and a control unit that variably sets the (first configuration).

なお、上記第1の構成から成る自己診断回路において、前記制御部は、書き換え可能な設定値を格納するレジスタと、前記テストパタンのパタン数をカウントするカウンタと、を含み、前記テストパタンのパタン数が前記設定値に達するまで前記テストパタンを順次生成するように前記テストパタン生成部を制御する構成(第2の構成)にするとよい。 In the self-diagnostic circuit having the first configuration, the control unit includes a register for storing rewritable set values and a counter for counting the number of test patterns. The configuration (second configuration) may be such that the test pattern generation unit is controlled to sequentially generate the test patterns until the number reaches the set value.

また、上記第1または第2の構成から成る自己診断回路において、前記テストパタン生成部は、疑似乱数パタンを順次生成する疑似乱数パタン生成部を含み、前記疑似乱数パタンを前記テストパタンとして出力する、若しくは、前記疑似乱数パタンから前記テストパタンを生成する構成(第3の構成)にするとよい。 In the self-diagnostic circuit having the first or second configuration, the test pattern generator includes a pseudorandom number pattern generator that sequentially generates a pseudorandom number pattern, and outputs the pseudorandom number pattern as the test pattern. Alternatively, the test pattern may be generated from the pseudo-random number pattern (third configuration).

また、上記第3の構成から成る自己診断回路において、前記テストパタン生成部は、追加重みに応じて前記疑似乱数パタンに重み付け処理を施す重み付け処理部をさらに含む構成(第4の構成)にするとよい。 Further, in the self-diagnostic circuit having the third configuration, the test pattern generation section further includes a weighting processing section for weighting the pseudo-random number pattern according to an additional weight (fourth configuration). good.

また、上記第4の構成から成る自己診断回路において、前記制御部は、前記疑似乱数パタンを用いたスキャンテストの実施中に前記追加重みを切り替えるように前記重み付け処理部を制御する構成(第5の構成)にするとよい。 Further, in the self-diagnostic circuit having the fourth configuration, the control section controls the weighting processing section so as to switch the additional weight during a scan test using the pseudorandom number pattern (fifth configuration). configuration).

また、上記第3~第5いずれかの構成から成る自己診断回路において、前記テストパタン生成部は、符号化された追加パタンを順次展開するパタン展開部と、前記疑似乱数パタン及び前記追加パタンの一方を選択パタンとして出力するセレクタと、をさらに含み、前記選択パタンを前記テストパタンとして出力する、若しくは、前記選択パタンから前記テストパタンを生成する構成(第6の構成)にするとよい。 Further, in the self-diagnostic circuit having any one of the third to fifth configurations, the test pattern generation unit includes a pattern development unit that sequentially develops the encoded additional patterns, and a pseudo-random number pattern and the additional pattern. a selector for outputting one as a selected pattern, and outputting the selected pattern as the test pattern or generating the test pattern from the selected pattern (sixth configuration).

また、上記第6の構成から成る自己診断回路において、前記制御部は、前記疑似乱数パタンを用いたスキャンテストを実施してから前記追加パタンを用いたスキャンテストを実施するように前記疑似乱数パタン生成部及び前記セレクタを制御する構成(第7の構成)にするとよい。 Further, in the self-diagnostic circuit having the sixth configuration, the control unit sets the pseudo-random number pattern so as to perform the scan test using the additional pattern after performing the scan test using the pseudo-random number pattern. A configuration (seventh configuration) that controls the generator and the selector is preferable.

また、上記第1~第7いずれかの構成から成る自己診断回路は、前記スキャンチェーンから出力されるテスト応答パタンを圧縮してシグネチャを生成するテスト応答圧縮部と、前記シグネチャと期待値とを比較する比較部と、をさらに有し、前記制御部は、前記テストパタンのパタン数及び前記期待値の双方を可変的に設定する構成(第8の構成)にするとよい。 Further, the self-diagnostic circuit having any one of the first to seventh configurations includes a test response compression unit that compresses the test response pattern output from the scan chain to generate a signature, and the signature and the expected value. and a comparison unit for comparison, wherein the control unit variably sets both the number of patterns of the test pattern and the expected value (eighth configuration).

また、本明細書中に開示されている半導体装置は、上記第1~第8いずれかの構成から成る自己診断回路と、前記テスト対象回路とを有する構成(第9の構成)とされている。 Further, the semiconductor device disclosed in this specification has a configuration (ninth configuration) including a self-diagnostic circuit having any one of the first to eighth configurations and the circuit to be tested. .

また、本明細書中に開示されている半導体装置は、上記第4または第6の構成から成る自己診断回路と、前記テスト対象回路と、前記追加重みまたは前記追加パタンの外部入力を受け付ける外部インタフェイスと、を有する構成(第10の構成)とされている。 Further, the semiconductor device disclosed in this specification includes a self-diagnostic circuit having the fourth or sixth configuration, the circuit to be tested, and an external interface for receiving an external input of the additional weight or the additional pattern. and a face (tenth configuration).

本明細書中に開示されている発明によれば、半導体装置への実装後も故障検出率及び故障検出時間を任意に調整することのできる自己診断回路を提供することが可能となる。 According to the invention disclosed in this specification, it is possible to provide a self-diagnostic circuit that can arbitrarily adjust the fault detection rate and fault detection time even after being mounted on a semiconductor device.

自己診断回路の基本構成を示す図Diagram showing the basic configuration of the self-diagnostic circuit 疑似乱数パタン生成部の一構成例を示す図Diagram showing a configuration example of a pseudo-random number pattern generator スキャンテストの概要を示す図Diagram showing an overview of the scan test 自己診断回路の第1実施形態を示す図The figure which shows 1st Embodiment of a self-diagnostic circuit 第1実施形態における自己診断動作の一例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of self-diagnostic operation in the first embodiment; 疑似乱数パタンで検出しにくい故障の一例を示す図A diagram showing an example of a failure that is difficult to detect with a pseudo-random number pattern 自己診断回路の第2実施形態を示す図The figure which shows 2nd Embodiment of a self-diagnostic circuit 第2実施形態における自己診断動作の一例を示す図A diagram showing an example of self-diagnostic operation in the second embodiment. 自己診断回路の第3実施形態を示す図The figure which shows 3rd Embodiment of a self-diagnostic circuit 第3実施形態における自己診断動作の一例を示す図A diagram showing an example of self-diagnostic operation in the third embodiment. 外部インタフェイスの導入例を示す図Diagram showing an example of introducing an external interface 車両の外観を示す図Diagram showing the appearance of the vehicle ASILレベル毎に設定されたSPFM及びLFMを示す図Diagram showing SPFM and LFM set for each ASIL level

<自己診断回路(基本構成)>
図1は、自己診断回路の基本構成を示す図である。本構成例の半導体装置1には、自己診断回路10とテスト対象回路(CUT[circuit under test])20が実装(集積化)されている。
<Self-diagnosis circuit (basic configuration)>
FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of a self-diagnostic circuit. A self-diagnostic circuit 10 and a circuit under test (CUT [circuit under test]) 20 are mounted (integrated) on the semiconductor device 1 of this configuration example.

自己診断回路10は、半導体装置1の起動時または動作中(若しくは、半導体装置1の量産テスト時)において、テスト対象回路20のスキャンテストを実施する主体であり、スキャンチェーン11と、テストパタン生成部12と、テスト応答圧縮部13(いわゆるTRC[test response compactor])と、比較部14と、制御部15と、を有する。 The self-diagnostic circuit 10 is a subject that performs a scan test of the test target circuit 20 when the semiconductor device 1 is activated or in operation (or during a mass production test of the semiconductor device 1). It has a unit 12 , a test response compactor 13 (so-called TRC [test response compactor]), a comparator 14 , and a controller 15 .

スキャンチェーン11は、複数のスキャンフリップフロップ21から成る。スキャンフリップフロップ21は、テスト対象回路20に組み込まれた全部(または一部)のフリップフロップを代替する順序回路であり、スキャンテスト実施中(特にスキャンイン動作時及びスキャンアウト動作時)にシリアル接続されることでシフトレジスタを形成する。なお、スキャンチェーン11の本数を増やすほど、1本当たりのフリップフロップ数(=シフトレジスタのビット長)が減るので、スキャンテストの所要時間(延いては故障検出時間)を短縮することができる。 A scan chain 11 consists of a plurality of scan flip-flops 21 . The scan flip-flop 21 is a sequential circuit that replaces all (or part of) the flip-flops incorporated in the circuit under test 20, and is serially connected during the scan test (particularly during scan-in and scan-out operations). to form a shift register. As the number of scan chains 11 increases, the number of flip-flops per chain (=bit length of the shift register) decreases, so the time required for the scan test (and thus the failure detection time) can be shortened.

テストパタン生成部12は、疑似乱数パタン生成部12a(いわゆるPRPG[pseudo random pattern generator])と、フェイズシフタ12bを含み、テストパタンS1を順次生成してスキャンチェーン11に入力する。 The test pattern generator 12 includes a pseudo random number pattern generator 12 a (so-called PRPG [pseudo random pattern generator]) and a phase shifter 12 b , sequentially generates test patterns S 1 and inputs them to the scan chain 11 .

疑似乱数パタン生成部12aは、少なくとも1系統(本構成例では複数系統)の疑似乱数パタンS0を生成する。疑似乱数パタン生成部12aとしては、例えば、線形帰還シフトレジスタ(いわゆるLFSR[linear feedback shift register])が好適である。 The pseudorandom number pattern generation unit 12a generates at least one system (a plurality of systems in this configuration example) of the pseudorandom number pattern S0. A linear feedback shift register (so-called LFSR [linear feedback shift register]), for example, is suitable for the pseudo-random number pattern generator 12a.

フェイズシフタ12bは、複数系統の疑似乱数パタンS0に所定の論理演算(例えば排他的論理和演算)を施すことにより、隣接系統同士の相関が低減されたテストパタンS1を生成する。なお、疑似乱数パタンS0(延いてはテストパタンS1)が1系統である場合には、フェイズシフタ12bを割愛し、疑似乱数パタンS0をテストパタンS1としてそのまま出力することもできる。 The phase shifter 12b generates a test pattern S1 in which the correlation between adjacent systems is reduced by performing a predetermined logical operation (for example, an exclusive OR operation) on the pseudorandom number patterns S0 of multiple systems. If the pseudo-random number pattern S0 (and the test pattern S1) is one system, the phase shifter 12b can be omitted and the pseudo-random number pattern S0 can be directly output as the test pattern S1.

テスト応答圧縮部13は、スキャンチェーン11から出力されるテスト応答パタンS2を圧縮してシグネチャS3を生成する。テスト応答圧縮部13としては、例えば、多入力シフトレジスタ(いわゆるMISR[multiple input shift register])が好適である。 The test response compression unit 13 compresses the test response pattern S2 output from the scan chain 11 to generate a signature S3. As the test response compression unit 13, for example, a multiple input shift register (so-called MISR [multiple input shift register]) is suitable.

比較部14は、シグネチャS3と期待値(=テスト対象回路20の故障がない場合に得られるべきシグネチャに相当)とを比較することにより、テスト対象回路20の故障有無を判定する。 The comparison unit 14 determines whether or not the circuit under test 20 is faulty by comparing the signature S3 with an expected value (=corresponding to a signature that should be obtained when there is no fault in the circuit under test 20).

制御部15は、上記各部11~14を統括的に制御する。 The control unit 15 controls the units 11 to 14 as a whole.

<疑似乱数パタン生成部>
図2は、疑似乱数パタン生成部12aの一構成例を示す図である。本構成例の疑似乱数パタン生成部12aは、Dフリップフロップa1~a5とXORゲートa6を含む。
<Pseudo-random number pattern generator>
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the pseudo-random number pattern generator 12a. The pseudo-random number pattern generator 12a of this configuration example includes D flip-flops a1 to a5 and an XOR gate a6.

Dフリップフロップa1のデータ入力端(D)は、XORゲートa6の出力端に接続されている。Dフリップフロップa1の出力端(Q)は、論理信号X1の出力端として、Dフリップフロップa2のデータ入力端(D)に接続されている。Dフリップフロップa2の出力端(Q)は、論理信号X2の出力端として、Dフリップフロップa3のデータ入力端(D)に接続されている。Dフリップフロップa3の出力端(Q)は、論理信号X3の出力端として、Dフリップフロップa4のデータ入力端(D)とXORゲートa6の第1入力端に接続されている。Dフリップフロップa4の出力端(Q)は、論理信号X4の出力端として、Dフリップフロップa5のデータ入力端(D)に接続されている。Dフリップフロップa5の出力端(Q)は、論理信号X5の出力端として、XORゲートa6の第2入力端に接続されている。 The data input terminal (D) of the D flip-flop a1 is connected to the output terminal of the XOR gate a6. The output terminal (Q) of the D flip-flop a1 is connected to the data input terminal (D) of the D flip-flop a2 as the output terminal of the logic signal X1. The output terminal (Q) of the D flip-flop a2 is connected to the data input terminal (D) of the D flip-flop a3 as the output terminal of the logic signal X2. The output terminal (Q) of the D flip-flop a3 is connected to the data input terminal (D) of the D flip-flop a4 and the first input terminal of the XOR gate a6 as the output terminal of the logic signal X3. The output terminal (Q) of the D flip-flop a4 is connected to the data input terminal (D) of the D flip-flop a5 as the output terminal of the logic signal X4. The output terminal (Q) of the D flip-flop a5 is connected to the second input terminal of the XOR gate a6 as the output terminal of the logic signal X5.

このように接続されたDフリップフロップa1~a5及びXORゲートa6は、5ビットのLFSRとして機能し、帰還多項式X+X+1(31周期)で表される疑似乱数パタンS0(=X1X2X3X4X5)をクロック入力に同期して順次生成する。 The D flip-flops a1 to a5 and the XOR gate a6 connected in this manner function as a 5-bit LFSR, and generate a pseudo-random number pattern S0 (=X1X2X3X4X5) represented by the feedback polynomial X 5 +X 3 +1 (31 periods). It is generated sequentially in synchronization with the clock input.

なお、擬似乱数パタンS0の初期値は、シードデータSEED[4:0](=Dフリップフロップa1~a5それぞれの初期出力値)により決定される。 The initial value of the pseudorandom number pattern S0 is determined by the seed data SEED[4:0] (=initial output values of the D flip-flops a1 to a5).

なお、本図では、説明を簡単とするために、5ビットのLFSRを例に挙げたが、実際の疑似乱数パタン生成部12aは、例示よりも遥かに多ビットのLFSRで構成される。従って、僅かなデータ量(シードデータSEEDのみ)で多くの疑似乱数パタンS0を生成することができる。 In this figure, a 5-bit LFSR is used as an example to simplify the explanation, but the actual pseudo-random number pattern generator 12a is configured with an LFSR with a much larger number of bits than in the example. Therefore, many pseudo-random number patterns S0 can be generated with a small amount of data (only seed data SEED).

<スキャンテスト>
図3は、スキャンテストの概要を示す図である。本図で示すように、スキャンテストにより故障の有無が判定されるテスト対象回路20は、スキャンフリップフロップ21と、組み合わせ論理回路22(いわゆるCLC[combinational logic circuit])を含む。
<Scan test>
FIG. 3 is a diagram showing an outline of a scan test. As shown in the figure, a test target circuit 20 for which the presence or absence of a failure is determined by a scan test includes a scan flip-flop 21 and a combinational logic circuit 22 (so-called CLC [combinational logic circuit]).

スキャンフリップフロップ21は、それぞれ、Dフリップフロップ211とマルチプレクサ212を含む(吹き出し枠を参照)。 The scan flip-flops 21 each include a D flip-flop 211 and a multiplexer 212 (see callout box).

Dフリップフロップ211のデータ入力端(D)には、マルチプレクサ212の出力信号が入力されている。Dフリップフロップ211のクロック入力端(>)には、クロック信号CKが入力されている。Dフリップフロップ211の出力端(Q)から出力されるラッチ信号は、データ出力信号DOとして組み合わせ論理回路22または回路外部に出力され、或いは、スキャン出力信号SO(延いてはテスト応答パタンS2)として後段のスキャンフリップフロップ21またはテスト応答圧縮部13に出力される。 A data input terminal (D) of the D flip-flop 211 receives the output signal of the multiplexer 212 . A clock signal CK is input to the clock input terminal (>) of the D flip-flop 211 . The latch signal output from the output terminal (Q) of the D flip-flop 211 is output to the combinational logic circuit 22 or the outside of the circuit as the data output signal DO, or as the scan output signal SO (and the test response pattern S2). It is output to the subsequent scan flip-flop 21 or test response compression section 13 .

マルチプレクサ212は、例えば、スキャンイネーブル信号SEがローレベル(=通常モード時の論理レベル)であるときにデータ入力信号DIを選択し、スキャンイネーブル信号SEがハイレベル(=スキャンモード時の論理レベル)であるときにスキャン入力信号SIを選択する。なお、データ入力信号DIは、回路外部または組み合わせ論理回路22から入力される信号である。一方、スキャン入力信号SIは、テストパタン生成部12で生成されるテストパタンS1、若しくは、前段のスキャンフリップフロップ21から出力されるスキャン出力信号SOである。 For example, the multiplexer 212 selects the data input signal DI when the scan enable signal SE is at low level (=logical level in normal mode), and selects the data input signal DI when the scan enable signal SE is at high level (=logical level in scan mode). The scan input signal SI is selected when . The data input signal DI is a signal input from the outside of the circuit or from the combinational logic circuit 22 . On the other hand, the scan input signal SI is the test pattern S1 generated by the test pattern generator 12 or the scan output signal SO output from the scan flip-flop 21 in the previous stage.

なお、テスト対象回路20のスキャンテストでは、(1)スキャンイン動作、(2)キャプチャ動作、及び、(3)スキャンアウト動作、という3つの動作状態が順次繰り返される。以下では、それぞれの動作状態について説明する。 In the scan test of the test target circuit 20, three operation states of (1) scan-in operation, (2) capture operation, and (3) scan-out operation are sequentially repeated. Each operating state will be described below.

まず、スキャンイン動作では、テスト対象回路20がスキャンモード(SE=H)となる。このとき、複数のスキャンフリップフロップ21がシリアル接続された状態となり、一連のスキャンチェーン11(=シフトレジスタ)が形成される。このスキャンチェーン11には、クロック信号CKに同期してテストパタンS1がシリアル入力される。 First, in the scan-in operation, the test target circuit 20 is in scan mode (SE=H). At this time, a plurality of scan flip-flops 21 are serially connected to form a series of scan chains 11 (=shift registers). A test pattern S1 is serially input to the scan chain 11 in synchronization with the clock signal CK.

次に、キャプチャ動作では、テスト対象回路20が通常モード(SE=L)となり、組み合わせ論理回路22の通常動作が実施される。このとき、複数のスキャンフリップフロップ21には、それぞれ、クロック信号CKに同期してテストパタンS1に応じた組み合わせ論理回路22の出力結果がキャプチャされる。 Next, in the capture operation, the circuit under test 20 is put into the normal mode (SE=L), and the normal operation of the combinational logic circuit 22 is performed. At this time, each of the plurality of scan flip-flops 21 captures the output result of the combinational logic circuit 22 corresponding to the test pattern S1 in synchronization with the clock signal CK.

最後に、スキャンアウト動作では、テスト対象回路20が再びスキャンモード(SE=H)となり、先出のスキャンチェーン11が再形成される。このスキャンチェーン11から、クロック信号CKに同期してテスト応答パタンS2(=テストパタンS1に応じた組み合わせ論理回路22の出力結果)がシリアル出力される。 Finally, in the scan-out operation, the circuit under test 20 is put into the scan mode (SE=H) again, and the scan chain 11 described above is re-formed. From the scan chain 11, the test response pattern S2 (=the output result of the combinational logic circuit 22 corresponding to the test pattern S1) is serially output in synchronization with the clock signal CK.

このようにして生成されたテスト応答パタンS2(ないしシグネチャS3)を期待値と比較することにより、テスト対象回路20の故障有無を判定することができる。 By comparing the test response pattern S2 (or signature S3) thus generated with the expected value, it is possible to determine whether or not the circuit under test 20 is faulty.

以下では、自己診断回路10を半導体装置1に実装した後でも、自己診断回路10の故障検出率及び故障検出時間を任意に調整することのできる新規な実施形態を提案する。 In the following, a novel embodiment is proposed in which the fault detection rate and fault detection time of the self-diagnostic circuit 10 can be arbitrarily adjusted even after the self-diagnostic circuit 10 is mounted on the semiconductor device 1. FIG.

<自己診断回路(第1実施形態)>
図4は、自己診断回路10の第1実施形態を示す図である。本実施形態の自己診断回路10は、先の図1を基本としつつ、制御部15に新規な機能ブロックが追加されている。
<Self-diagnostic circuit (first embodiment)>
FIG. 4 is a diagram showing a first embodiment of the self-diagnostic circuit 10. As shown in FIG. The self-diagnostic circuit 10 of the present embodiment is based on FIG. 1 and has a new functional block added to the control section 15 .

より具体的に述べると、制御部15は、テストパタンS1のパタン数を可変的に設定するための手段として、パタン数レジスタ151と、パタン数カウンタ152と、期待値レジスタ153と、を含む。 More specifically, the control unit 15 includes a pattern number register 151, a pattern number counter 152, and an expected value register 153 as means for variably setting the pattern number of the test pattern S1.

パタン数レジスタ151は、スキャンテストで用いられるテストパタンS1(=疑似乱数パタンS0)のパタン数を格納する。なお、パタン数レジスタ151の設定値は、自己診断回路10が半導体装置1に実装された後でも任意に書き換えることが可能である。 The pattern number register 151 stores the pattern number of the test pattern S1 (=pseudorandom number pattern S0) used in the scan test. Note that the set value of the pattern number register 151 can be arbitrarily rewritten even after the self-diagnostic circuit 10 is mounted on the semiconductor device 1 .

パタン数カウンタ152は、スキャンテストで実際に生成されたテストパタンS1(=疑似乱数パタンS0)のパタン数をカウントする。 The pattern number counter 152 counts the number of test patterns S1 (=pseudo-random number pattern S0) actually generated in the scan test.

期待値レジスタ153は、スキャンテストの最後にシグネチャS3と比較される期待値を格納する。なお、期待値レジスタ153の設定値は、自己診断回路10が半導体装置1に実装された後でも任意に書き換えることが可能である。 The expected value register 153 stores the expected value to be compared with the signature S3 at the end of the scan test. Note that the set value of the expected value register 153 can be arbitrarily rewritten even after the self-diagnostic circuit 10 is mounted on the semiconductor device 1 .

上記のように、パタン数レジスタ151を用いてテストパタンS1のパタン数を変えると、テスト応答パタンS2が変化するので、シグネチャS3も変化する。そのため、制御部15は、パタン数レジスタ151のほかに期待値レジスタ153を備え、テストパタンのパタン数及び期待値の双方を可変的に設定し得る構成としておくことが望ましい。 As described above, when the pattern number register 151 is used to change the pattern number of the test pattern S1, the test response pattern S2 changes, so the signature S3 also changes. Therefore, it is preferable that the control unit 15 includes an expected value register 153 in addition to the pattern number register 151 so that both the number of test patterns and the expected value can be variably set.

なお、本図では、説明を簡単とすべく、スキャンチェーン11が1系統である場合を例示している。この場合、テストパタン生成部12は、疑似乱数パタン生成部12aで生成される疑似乱数パタンS0をそのままテストパタンS1として出力する。ただし、スキャンチェーン11は、複数系統でも構わない。その場合には、先の図1と同様、フェイズシフタ12bを介して疑似乱数パタンS0からテストパタンS1が生成されることになる。 In addition, in this figure, in order to simplify the explanation, the case where the scan chain 11 is one system is exemplified. In this case, the test pattern generator 12 outputs the pseudorandom number pattern S0 generated by the pseudorandom number pattern generator 12a as it is as the test pattern S1. However, the scan chain 11 may have multiple systems. In that case, the test pattern S1 is generated from the pseudo-random number pattern S0 through the phase shifter 12b, as in FIG.

図5は、第1実施形態における自己診断動作の一例を示す図であり、上から順に、自己診断開始信号BIST_START、故障検出信号BIST_FAIL、及び、パタン数カウンタ152のカウント値CNTが描写されている。 FIG. 5 is a diagram showing an example of the self-diagnosis operation in the first embodiment, in which the self-diagnosis start signal BIST_START, the failure detection signal BIST_FAIL, and the count value CNT of the pattern number counter 152 are depicted in order from the top. .

なお、本図では、パタン数レジスタ151の設定値(=LFSRにより生成されるテストパタンS1のパタン数)をmとする。 In this figure, the set value of the pattern number register 151 (=the number of test patterns S1 generated by the LFSR) is m.

自己診断開始信号BIST_STARTにパルスが生成されると、カウント値CNTが0に初期化されるとともに、第1番目のテストパタンS1(=PTN1)を用いたスキャンテストが開始される。このスキャンテストが完了すると、カウント値CNTが1つインクリメント(0→1)されるとともに、第2番目のテストパタンS1(=PTN2)を用いたスキャンテストが開始される。 When a pulse is generated in the self-diagnosis start signal BIST_START, the count value CNT is initialized to 0 and the scan test using the first test pattern S1 (=PTN1) is started. When this scan test is completed, the count value CNT is incremented by one (0→1), and the scan test using the second test pattern S1 (=PTN2) is started.

上記と同様の動作がm回繰り返された後、第m番目のテストパタンS1(=PTNm)を用いたスキャンテストが完了すると、カウント値CNTが設定値mに達する。この時点で、上記一連のスキャンテストが全て終了となり、故障検出信号BIST_FAILの論理レベルが確定する(例えば、正常時=L、故障時=H)。 After the operation similar to the above is repeated m times, when the scan test using the mth test pattern S1 (=PTNm) is completed, the count value CNT reaches the set value m. At this point, the series of scan tests is completed, and the logic level of the failure detection signal BIST_FAIL is determined (for example, normal=L, failure=H).

このように、制御部15は、テストパタンS1のパタン数が設定値mに達するまでテストパタンS1を順次生成するように、テストパタン生成部12を制御する。すなわち、制御部15は、パタン数レジスタ151の設定値mに応じて、テストパタンS1のパタン数を可変的に設定する機能を備えている。 In this manner, the control unit 15 controls the test pattern generation unit 12 so as to sequentially generate the test patterns S1 until the number of test patterns S1 reaches the set value m. That is, the control unit 15 has a function of variably setting the pattern number of the test pattern S1 in accordance with the set value m of the pattern number register 151 .

なお、テストパタンS1のパタン数を増やすほど、故障検出時間は長くなるが、故障検出率を高めることができる。逆に、テストパタンS1のパタン数を減らすほど、故障検出率は下がるが、故障検出時間を短縮することができる。 As the number of test patterns S1 is increased, the fault detection time becomes longer, but the fault detection rate can be increased. Conversely, as the number of patterns in the test pattern S1 is reduced, the fault coverage decreases, but the fault detection time can be shortened.

すなわち、本実施形態の自己診断回路10によれば、半導体装置1への実装前はもちろん、半導体装置1への実装後であっても、半導体装置1の用途に合わせて、その故障検出率及び故障検出時間を任意に設定することができる。従って、半導体装置1の用途を大幅に広げることが可能となる。 That is, according to the self-diagnostic circuit 10 of the present embodiment, not only before mounting on the semiconductor device 1 but also after mounting on the semiconductor device 1, the fault detection rate and Any failure detection time can be set. Therefore, it is possible to greatly expand the applications of the semiconductor device 1 .

例えば、高いASILレベル(例えばASIL D)への対応が必要である場合には、テストパタンS1のパタン数を増やすことにより、故障検出時間の短縮よりも故障検出率の向上を優先するとよい。逆に、低いASILレベル(例えばASIL B)への対応で足りる場合には、テストパタンS1のパタン数を減らすことにより、故障検出率を多少犠牲にしても故障検出時間の短縮を優先することができる。 For example, when a high ASIL level (for example, ASIL D) needs to be handled, it is preferable to increase the number of test patterns S1 so as to give priority to improving the fault detection rate over shortening the fault detection time. Conversely, if it is sufficient to deal with a low ASIL level (for example, ASIL B), the number of patterns in the test pattern S1 may be reduced to give priority to shortening the fault detection time even if the fault coverage is somewhat sacrificed. can.

<疑似乱数パタンの問題点>
上記のように、疑似乱数パタンS0を用いてスキャンテストを実施する自己診断回路10であれば、テストパタンS1を記憶しておく必要がないので、面積のオーバーヘッドが少ない。ただし、疑似乱数パタンS0では検出しにくい故障も存在し、これを実用的な時間で検出することは必ずしも容易でない。
<Problems with pseudo-random number patterns>
As described above, the self-diagnostic circuit 10 that performs the scan test using the pseudo-random number pattern S0 does not need to store the test pattern S1, so the area overhead is small. However, there are some failures that are difficult to detect with the pseudo-random number pattern S0, and it is not always easy to detect them in a practical time.

図6は、疑似乱数パタンS0で検出しにくい故障の一例を示す図である。例えば、組み合わせ論理回路22を多入力(本図では5入力)のANDゲートとし、その入力端子の一つに生じた1縮退故障(stuck-at-1)を検出する場合を考える。 FIG. 6 is a diagram showing an example of a failure that is difficult to detect with the pseudorandom number pattern S0. For example, consider a case where the combinational logic circuit 22 is a multi-input (five-input in this figure) AND gate and a stuck-at-1 fault occurring in one of its input terminals is detected.

このような1縮退故障を検出するためには、或る特定のテストパタンS1(=「11110」)を入力した上で、組み合わせ論理回路22(=ANDゲート)の出力信号を確認する必要がある。すなわち、上記特定のテストパタンS1が入力された場合には、組み合わせ論理回路22の出力信号が正常時に「0」となり異常時に「1」となるので、1縮退故障を検出することが可能となる。一方、上記以外のテストパタンS1が入力された場合には、出力信号の論理レベルが正常時でも「1」となったり、逆に、異常時でも「0」となったりするので、1縮退故障を検出することができなくなる。 In order to detect such a stuck-at-1 fault, it is necessary to input a specific test pattern S1 (=“11110”) and check the output signal of the combinational logic circuit 22 (=AND gate). . That is, when the specific test pattern S1 is input, the output signal of the combinational logic circuit 22 becomes "0" when normal and becomes "1" when abnormal, so that the stuck-at-1 fault can be detected. . On the other hand, when a test pattern S1 other than the above is input, the logic level of the output signal is "1" even when it is normal, and conversely, it is "0" even when it is abnormal. cannot be detected.

もちろん、テストパタンS1を全パタン入力すれば、上記のような1縮退故障も検出できるが、背反としてスキャンテストの所要時間(延いては故障検出時間)が長くなり過ぎてしまうので、必ずしも実用的ではない。 Of course, if all the test patterns S1 are input, it is possible to detect stuck-at-1 faults as described above. isn't it.

以下では、疑似乱数パタンS0で検出しにくい故障を迅速に検出することのできる第2実施形態及び第3実施形態を提案する。 In the following, a second embodiment and a third embodiment are proposed, which are capable of quickly detecting failures that are difficult to detect with the pseudo-random number pattern S0.

<自己診断回路(第2実施形態)>
図7は、自己診断回路10の第2実施形態を示す図である。本実施形態の自己診断回路10は、先出の第1実施形態(図4)を基本としつつ、テストパタン生成部12及び制御部15にそれぞれ新規な機能ブロックが追加されている。
<Self-diagnostic circuit (second embodiment)>
FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment of the self-diagnostic circuit 10. As shown in FIG. The self-diagnostic circuit 10 of the present embodiment is based on the first embodiment (FIG. 4) described above, and new functional blocks are added to the test pattern generation section 12 and the control section 15, respectively.

より具体的に述べると、テストパタン生成部12は、疑似乱数パタン生成部12aのほかに、重み付け処理部12cを含む。 More specifically, the test pattern generator 12 includes a weighting processor 12c in addition to the pseudo-random number pattern generator 12a.

重み付け処理部12cは、追加重みWTに応じて疑似乱数パタンS0に重み付け処理を施すことにより、テストパタンS1を生成する。なお、追加重みWTは、テストパタンS1における所定のビット値が「0」または「1」となり易いように、言い換えれば、特定のテストパタンS1(図6を参照)が出現し易いように、疑似乱数パタンS0の発生確率に重み付け処理を行うための設定値である。なお、追加重みWTとして、重みゼロ(=疑似乱数パタンS0に重み付け処理を行わないための設定値)を供給することもできる。 The weighting processing unit 12c generates a test pattern S1 by weighting the pseudo-random number pattern S0 according to the additional weight WT. Note that the additional weight WT is set so that a predetermined bit value in the test pattern S1 is likely to be "0" or "1", in other words, so that a specific test pattern S1 (see FIG. 6) is likely to appear. This is a set value for weighting the occurrence probability of the random number pattern S0. As the additional weight WT, a weight of zero (=set value for not weighting the pseudo-random number pattern S0) can also be supplied.

また、制御部15は、パタン数レジスタ151、パタン数カウンタ152、及び、期待値レジスタ153に加えて、パタン数レジスタ154と重み切替機能部155を含む。 In addition to the pattern number register 151 , the pattern number counter 152 , and the expected value register 153 , the control section 15 includes a pattern number register 154 and a weight switching function section 155 .

パタン数レジスタ154は、追加重みWTの切替タイミングに相当するテストパタンS1(=疑似乱数パタンS0)のパタン数を格納する。なお、パタン数レジスタ154の設定値は、パタン数レジスタ151の設定値や期待値レジスタ152の設定値と同じく、自己診断回路10が半導体装置1に実装された後でも任意に書き換えることが可能である。 The pattern number register 154 stores the pattern number of the test pattern S1 (=pseudo-random number pattern S0) corresponding to the switching timing of the additional weight WT. The set value of the pattern number register 154 can be arbitrarily rewritten even after the self-diagnostic circuit 10 is mounted on the semiconductor device 1, like the set value of the pattern number register 151 and the set value of the expected value register 152. be.

重み切替機能部155は、パタン数レジスタ154の設定値に応じて、疑似乱数パタンS0を用いたスキャンテストの実施中に追加重みWTを切り替えるように重み付け処理部12cを制御する。 The weight switching function unit 155 controls the weighting processing unit 12c to switch the additional weight WT during the scan test using the pseudorandom number pattern S0 according to the set value of the pattern number register 154. FIG.

図8は、第2実施形態における自己診断動作の一例を示す図であり、上から順に、自己診断開始信号BIST_START、故障検出信号BIST_FAIL、及び、パタン数カウンタ152のカウント値CNTが描写されている。 FIG. 8 is a diagram showing an example of the self-diagnosis operation in the second embodiment, in which the self-diagnosis start signal BIST_START, the failure detection signal BIST_FAIL, and the count value CNT of the pattern number counter 152 are depicted in order from the top. .

なお、本図では、パタン数レジスタ151の設定値(=LFSRにより生成されるテストパタンS1のパタン数)をmとし、パタン数レジスタ154の設定値(=追加重みWTの切替タイミングに相当するパタン数)をi,j,…(ただしi<j<…≦m)とする。 In this figure, the set value of the pattern number register 151 (=the number of patterns of the test pattern S1 generated by the LFSR) is set to m, and the set value of the pattern number register 154 (=the pattern corresponding to the switching timing of the additional weight WT). number) are i, j, ... (where i < j < ... ≤ m).

本図の場合、まず、第1番目のテストパタンS1(=PTN1)を用いたスキャンテストが開始されてから、第i番目のテストパタンS1(=PTNi)を用いたスキャンテストが完了するまでの間、すなわち、カウント値CNTが設定値iに達するまでの間、追加重みWT1による重み付け処理が実施される。 In the case of this figure, first, from the start of the scan test using the first test pattern S1 (=PTN1) to the completion of the scan test using the i-th test pattern S1 (=PTNi) During this period, that is, until the count value CNT reaches the set value i, the weighting process with the additional weight WT1 is performed.

その後、カウント値CNTが設定値iに達すると、追加重みWTの切替処理(WT1→WT2)が行われ、第j番目のテストパタンS1(=PTNj)を用いたスキャンテストが完了するまでの間、すなわち、カウント値CNTが設定値jに達するまでの間、追加重みWT2による重み付け処理が実施される。 After that, when the count value CNT reaches the set value i, the additional weight WT is switched (WT1→WT2) until the scan test using the j-th test pattern S1 (=PTNj) is completed. That is, the weighting process with the additional weight WT2 is performed until the count value CNT reaches the set value j.

以降も追加重みWTの切替処理を繰り返しつつ、カウント値CNTが設定値mに達した時点で、上記一連のスキャンテストが全て終了となる。 After that, while repeating the switching process of the additional weight WT, when the count value CNT reaches the set value m, the above series of scan tests are all completed.

このように、疑似乱数パタンS0に任意の重み付け処理を施してテストパタンS1を生成する構成であれば、テストパタンS1のパタン数を不必要に増やすことなく、疑似乱数パタンS0で検出しにくい故障を迅速に検出することが可能となる。 In this way, if the pseudo-random number pattern S0 is weighted arbitrarily to generate the test pattern S1, the number of patterns in the test pattern S1 is not increased unnecessarily, and faults that are difficult to detect with the pseudo-random number pattern S0 can be detected. can be detected quickly.

なお、上記では、複数の追加重みWT1、WT2、…を順次切り替える例を挙げたが、一連のスキャンテストに亘って単一の追加重みWTを一貫して用いることも可能である。 In the above, an example of sequentially switching a plurality of additional weights WT1, WT2, .

<自己診断回路(第3実施形態)>
図9は、自己診断回路10の第3実施形態を示す図である。本実施形態の自己診断回路10は、先出の第1実施形態(図4)を基本としつつ、テストパタン生成部12及び制御部15にそれぞれ新規な機能ブロックが追加されている。
<Self-diagnostic circuit (third embodiment)>
FIG. 9 is a diagram showing a third embodiment of the self-diagnostic circuit 10. As shown in FIG. The self-diagnostic circuit 10 of the present embodiment is based on the first embodiment (FIG. 4) described above, and new functional blocks are added to the test pattern generation section 12 and the control section 15, respectively.

より具体的に述べると、テストパタン生成部12は、疑似乱数パタン生成部12aのほかに、パタン展開部12dとセレクタ12eを含む。 More specifically, the test pattern generation unit 12 includes a pattern expansion unit 12d and a selector 12e in addition to the pseudorandom number pattern generation unit 12a.

パタン展開部12dは、符号化された追加パタンTPを順次展開してセレクタ12eに順次出力する。追加パタンTPは、ATPG[automatic test pattern generator]を用いて自動的に生成すればよい。 The pattern expansion unit 12d sequentially expands the encoded additional patterns TP and sequentially outputs them to the selector 12e. The additional pattern TP may be automatically generated using ATPG [automatic test pattern generator].

セレクタ12eは、疑似乱数パタンS0及び追加パタンTP(展開済み)の一方を選択パタン(本図ではテストパタンS1)として出力する。なお、スキャンチェーン11が複数系統である場合には、先の図1と同様、フェイズシフタ12bを介してセレクタ12eの選択パタンからテストパタンS1が生成されることになる。 The selector 12e outputs one of the pseudo-random number pattern S0 and the additional pattern TP (expanded) as a selection pattern (test pattern S1 in this figure). When the scan chain 11 has a plurality of systems, the test pattern S1 is generated from the selection pattern of the selector 12e via the phase shifter 12b, as in FIG.

また、制御部15は、パタン数レジスタ151、パタン数カウンタ152、及び、期待値レジスタ153に加えて、パタン数レジスタ156とモード切替機能部157を含む。 In addition to the pattern number register 151 , the pattern number counter 152 , and the expected value register 153 , the control section 15 includes a pattern number register 156 and a mode switching function section 157 .

パタン数レジスタ156は、ATPGを用いて生成されるテストパタンS1(=追加パタンパタンTP)のパタン数を格納する。なお、パタン数レジスタ156の設定値は、パタン数レジスタ151の設定値や期待値レジスタ152の設定値と同じく、自己診断回路10が半導体装置1に実装された後でも任意に書き換えることが可能である。 The pattern number register 156 stores the number of test patterns S1 (=additional pattern pattern TP) generated using ATPG. The set value of the pattern number register 156 can be arbitrarily rewritten even after the self-diagnostic circuit 10 is mounted on the semiconductor device 1, like the set value of the pattern number register 151 and the set value of the expected value register 152. be.

モード切替機能部157は、疑似乱数パタンS0を用いたスキャンテストを実施してから追加パタンTPを用いたスキャンテストを実施するように、疑似乱数パタン生成部12a及びセレクタ12eを制御する。 The mode switching function unit 157 controls the pseudorandom number pattern generation unit 12a and the selector 12e so that the scan test using the pseudorandom number pattern S0 is performed and then the scan test using the additional pattern TP is performed.

図10は、第3実施形態における自己診断動作の一例を示す図であり、上から順に、自己診断開始信号BIST_START、故障検出信号BIST_FAIL、及び、パタン数カウンタ152のカウント値CNTが描写されている。 FIG. 10 is a diagram showing an example of the self-diagnosis operation in the third embodiment, in which the self-diagnosis start signal BIST_START, the failure detection signal BIST_FAIL, and the count value CNT of the pattern number counter 152 are depicted in order from the top. .

なお、本図では、パタン数レジスタ151の設定値(=LFSRにより生成されるテストパタンS1のパタン数)をmとし、パタン数レジスタ156の設定値(=ATPGにより生成されるテストパタンS1のパタン数)をnとする。 In this figure, the set value of the pattern number register 151 (=the number of test patterns S1 generated by LFSR) is m, and the set value of the pattern number register 156 (=the number of test patterns S1 generated by ATPG) is m. number) is n.

本図の場合には、まず、カウント値CNTが設定値mに達するまでの間、セレクタ12eが疑似乱数パタンS0をテストパタンS1として出力する第1モード(MODE1)となる。従って、第1モード(MODE1)では、LFSRにより生成されるテストパタンS1(=PTN1~PTNm)を用いたスキャンテストが順次実施される。 In the case of this figure, first, the selector 12e enters the first mode (MODE 1) in which the pseudorandom number pattern S0 is output as the test pattern S1 until the count value CNT reaches the set value m. Therefore, in the first mode (MODE1), scan tests using test patterns S1 (=PTN1 to PTNm) generated by the LFSR are sequentially performed.

カウント値CNTが設定値mに達すると、セレクタ12eは、追加パタンTPをテストパタンS1として出力する第2モード(MODE2)に切り替わる。従って、第2モード(MODE2)では、ATPGにより生成されるテストパタンS1(=PTN1~PTNn)を用いたスキャンテストが順次実施される。 When the count value CNT reaches the set value m, the selector 12e switches to the second mode (MODE2) in which the additional pattern TP is output as the test pattern S1. Therefore, in the second mode (MODE2), scan tests using test patterns S1 (=PTN1 to PTNn) generated by ATPG are sequentially performed.

その後、カウント値CNTが設定値(m+n)に達した時点で、上記一連のスキャンテストが全て終了となる。なお、本図中のカウント値CNTに括弧を付して示したように、カウント値CNTが設定値mに達した時点で一旦ゼロ値にリセットしてもよい。その場合には、リセット後のインクリメントによりカウント値CNTが設定値nに達した時点で、上記一連のスキャンテストが全て終了となる。 After that, when the count value CNT reaches the set value (m+n), the above series of scan tests are all terminated. Incidentally, as indicated by parentheses attached to the count value CNT in the figure, the count value CNT may be once reset to a zero value when it reaches the set value m. In that case, when the count value CNT reaches the set value n due to the increment after the reset, the above series of scan tests are all terminated.

このように、第3実施形態の自己診断回路10は、まず疑似乱数パタンS0を用いたスキャンテストを実施した後、疑似乱数パタンS0では検出しにくい故障については、追加パタンTPを用いたスキャンテストで検出する構成とされている。このような構成を採用することにより、テストパタンS1のパタン数を不必要に増やすことなく、疑似乱数パタンS0で検出しにくい故障を迅速に検出することが可能となる。 As described above, the self-diagnostic circuit 10 of the third embodiment first performs a scan test using the pseudo-random number pattern S0, and then performs a scan test using the additional pattern TP for failures that are difficult to detect with the pseudo-random number pattern S0. It is configured to be detected by By adopting such a configuration, it is possible to quickly detect failures that are difficult to detect with the pseudo-random number pattern S0 without unnecessarily increasing the number of test patterns S1.

なお、上記では、LFSRにより生成されるテストパタンS1のパタン数m、及び、ATPGにより生成されるテストパタンS1のパタン数nの双方が可変的に設定される構成を例に挙げたが、パタン数m及びnの一方を固定値としても構わない。 In the above description, the configuration in which both the pattern number m of the test pattern S1 generated by the LFSR and the pattern number n of the test pattern S1 generated by the ATPG are variably set was taken as an example. One of the numbers m and n may be a fixed value.

また、先出の第2実施形態(図7)と組み合わせることにより、第1モード(MODE1)において、疑似乱数パタンS0に任意の重み付け処理を施すことも可能である。 Also, by combining with the second embodiment (FIG. 7) described above, it is possible to apply any weighting process to the pseudo-random number pattern S0 in the first mode (MODE 1).

<外部インタフェイスの導入>
先出の第1実施形態(図4)では、疑似乱数パタン生成部12a(例えばLFSR)を用いてテストパタンS1が自動的に生成されるので、テストパタンS1のパタン数を増やしても、半導体装置1の外部から追加パタンを供給する必要がない。
<Introduction of external interface>
In the above-described first embodiment (FIG. 4), the test pattern S1 is automatically generated using the pseudo-random number pattern generator 12a (for example, LFSR). No additional pattern needs to be supplied from outside the device 1 .

一方、疑似乱数パタンS0に重み付け処理を行う第2実施形態(図7)、及び、ATPGを用いる第3実施形態(図9)では、それぞれ、半導体装置1の外部から追加重みWT及び追加パタンTPを供給する必要がある。 On the other hand, in the second embodiment (FIG. 7) in which the pseudo-random number pattern S0 is weighted, and in the third embodiment (FIG. 9) using ATPG, the additional weight WT and the additional pattern TP are supplied from outside the semiconductor device 1, respectively. must be supplied.

例えば、上記の追加パタンTPは、半導体装置1の内部に記憶しておくことも可能である。ただし、その場合には、ATPGによるスキャンテストの最大パタン数を想定して、設定され得る追加パタンTPの全てを予め記憶しておかねばない。そのため、実際に設定された追加パタンTPが少ないときには、面積のオーバーヘッドが大きくなる。これを回避するためには、外部インタフェイスの導入が有効である。 For example, the additional pattern TP can be stored inside the semiconductor device 1 . However, in that case, all of the additional patterns TP that can be set must be stored in advance, assuming the maximum number of patterns for the scan test by ATPG. Therefore, when the number of additional patterns TP actually set is small, the area overhead increases. To avoid this, it is effective to introduce an external interface.

図11は、外部インタフェイスの導入例を示す図である。本構成例の半導体装置1は、これまでに説明してきた自己診断回路10に加えて、追加重みWTまたは追加パタンTPの外部入力を受け付ける外部インタフェイス30を有する。 FIG. 11 is a diagram showing an introduction example of an external interface. The semiconductor device 1 of this configuration example has, in addition to the self-diagnostic circuit 10 described so far, an external interface 30 that receives an external input of the additional weight WT or the additional pattern TP.

なお、複数の追加重みWTまたは追加パタンPTを切り替えながらスキャンテストを繰り返し実施する場合、外部インタフェイス30では、必ずしも全ての追加重みWTまたは追加パタンPTを一括で受け付ける必要はなく、スキャンテストの実施に必要な分ずつ、追加重みWTまたは追加パタンPTを逐次受け付ければよい。 Note that when the scan test is repeatedly performed while switching a plurality of additional weights WT or additional patterns PT, the external interface 30 does not necessarily need to receive all the additional weights WT or additional patterns PT at once, and the scan test is performed. The additional weights WT or the additional patterns PT may be received sequentially as many times as necessary.

この場合、外部インタフェイス30の仕様としては、スキャンテストの開始前に同スキャンテストで用いられる追加重みWTまたは追加パタンPTを供給可能であること以外、特段の制限はない。 In this case, the specifications of the external interface 30 are not particularly limited except that the additional weight WT or the additional pattern PT used in the scan test can be supplied before the scan test is started.

このように、半導体装置1の外部から追加重みWTまたは追加パタンTPを逐次供給する仕組みを実装することにより、面積のオーバーヘッドをなくすことができるので、最適なシステムを構築することが可能となる。 In this way, by implementing a mechanism for sequentially supplying additional weights WT or additional patterns TP from the outside of the semiconductor device 1, the area overhead can be eliminated, and an optimum system can be constructed.

<車両への適用>
図12は、車両Xの一構成例を示す外観図である。本構成例の車両Xは、不図示のバッテリから電力の供給を受けて動作する種々の電子機器X11~X18を搭載している。なお、本図における電子機器X11~X18の搭載位置については、図示の便宜上、実際とは異なる場合がある。
<Application to vehicles>
FIG. 12 is an external view showing one configuration example of the vehicle X. As shown in FIG. The vehicle X of this configuration example is equipped with various electronic devices X11 to X18 that operate with power supplied from a battery (not shown). Note that the mounting positions of the electronic devices X11 to X18 in this figure may differ from the actual ones for convenience of illustration.

電子機器X11は、エンジンに関連する制御(インジェクション制御、電子スロットル制御、アイドリング制御、酸素センサヒータ制御、及び、オートクルーズ制御など)を行うエンジンコントロールユニットである。 The electronic device X11 is an engine control unit that performs engine-related controls (injection control, electronic throttle control, idling control, oxygen sensor heater control, auto-cruise control, etc.).

電子機器X12は、HID[high intensity discharged lamp]やDRL[daytime running lamp]などの点消灯制御を行うランプコントロールユニットである。 The electronic device X12 is a lamp control unit that controls lighting and extinguishing of HID [high intensity discharged lamps] and DRL [daytime running lamps].

電子機器X13は、トランスミッションに関連する制御を行うトランスミッションコントロールユニットである。 The electronic device X13 is a transmission control unit that performs control related to the transmission.

電子機器X14は、車両Xの運動に関連する制御(ABS[anti-lock brake system]制御、EPS[electric power steering]制御、電子サスペンション制御など)を行う制動ユニットである。 The electronic device X14 is a braking unit that performs control related to the motion of the vehicle X (ABS [anti-lock brake system] control, EPS [electric power steering] control, electronic suspension control, etc.).

電子機器X15は、ドアロックや防犯アラームなどの駆動制御を行うセキュリティコントロールユニットである。 The electronic device X15 is a security control unit that drives and controls door locks, security alarms, and the like.

電子機器X16は、ワイパー、電動ドアミラー、パワーウィンドウ、ダンパー(ショックアブソーバー)、電動サンルーフ、及び、電動シートなど、標準装備品やメーカーオプション品として、工場出荷段階で車両Xに組み込まれている電子機器である。 Electronic device X16 includes wipers, electric door mirrors, power windows, dampers (shock absorbers), electric sunroofs, electric seats, and other electronic devices built into vehicle X at the factory shipment stage as standard equipment or manufacturer options. is.

電子機器X17は、車載A/V[audio/visual]機器、カーナビゲーションシステム、及び、ETC[electronic toll collection system]など、ユーザオプション品として任意で車両Xに装着される電子機器である。 The electronic device X17 is an electronic device arbitrarily mounted on the vehicle X as a user option, such as an in-vehicle A/V [audio/visual] device, a car navigation system, and an ETC [electronic toll collection system].

電子機器X18は、車載ブロア、オイルポンプ、ウォーターポンプ、バッテリ冷却ファンなど、高耐圧系モータを備えた電子機器である。 The electronic device X18 is an electronic device having a high withstand voltage motor, such as an in-vehicle blower, an oil pump, a water pump, and a battery cooling fan.

なお、先に説明した半導体装置1は、車載LSIとして、電子機器X11~X18のいずれにも組み込むことが可能である。 The semiconductor device 1 described above can be incorporated in any of the electronic devices X11 to X18 as an in-vehicle LSI.

<その他の変形例>
なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<Other Modifications>
In addition to the above embodiments, the various technical features disclosed in this specification can be modified in various ways without departing from the gist of the technical creation. That is, the above-described embodiments should be considered as examples and not restrictive in all respects, and the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments. It is to be understood that a range and equivalents are meant to include all changes that fall within the range.

本明細書中に開示されている発明は、例えば、車載用の半導体装置に実装される自己診断回路に利用することが可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The invention disclosed in this specification can be used, for example, in a self-diagnostic circuit mounted on a vehicle-mounted semiconductor device.

1 半導体装置(車載LSI)
10 自己診断回路
11 スキャンチェーン
12 テストパタン生成部
12a 疑似乱数パタン生成部
12b フェイズシフタ
12c 重み付け処理部
12d パタン展開部
12e セレクタ
13 テスト応答圧縮部
14 比較部
15 制御部
151 パタン数レジスタ(LFSRテスト用)
152 パタン数カウンタ
153 期待値レジスタ
154 パタン数レジスタ(重み切替用)
155 重み切替機能部
156 パタン数レジスタ(ATPGテスト用)
157 モード切替機能部
20 テスト対象回路
21 スキャンフロップフロップ
211 Dフリップフロップ
212 マルチプレクサ
22 組み合わせ論理回路
30 外部インタフェイス
a1~s5 Dフリップフロップ
a6 XORゲート
X 車両
X11~X18 電子機器
1 Semiconductor device (in-vehicle LSI)
10 self-diagnostic circuit 11 scan chain 12 test pattern generator 12a pseudorandom number pattern generator 12b phase shifter 12c weighting processor 12d pattern expansion unit 12e selector 13 test response compression unit 14 comparison unit 15 control unit 151 pattern number register (for LFSR test )
152 Pattern number counter 153 Expected value register 154 Pattern number register (for weight switching)
155 weight switching function unit 156 pattern number register (for ATPG test)
157 Mode switching function part 20 Test target circuit 21 Scan flop flop 211 D flip flop 212 Multiplexer 22 Combinational logic circuit 30 External interface a1 to s5 D flip flop a6 XOR gate X Vehicle X11 to X18 Electronic equipment

Claims (8)

テスト対象回路に組み込まれたスキャンチェーンと、
テストパタンを順次生成して前記スキャンチェーンに入力するテストパタン生成部と、
前記テストパタンのパタン数を可変的に設定する制御部と、
を有し、
前記テストパタン生成部は、疑似乱数パタンを順次生成する疑似乱数パタン生成部と、符号化された追加パタンを順次展開するパタン展開部と、前記疑似乱数パタン及び前記追加パタンの一方を選択パタンとして出力するセレクタと、を含み、前記選択パタンを前記テストパタンとして出力する、若しくは、前記選択パタンから前記テストパタンを生成するものであり、
前記制御部は、前記疑似乱数パタンを用いたスキャンテストを実施してから前記追加パタンを用いたスキャンテストを実施するように前記疑似乱数パタン生成部及び前記セレクタを制御する、自己診断回路。
a scan chain embedded in the circuit under test;
a test pattern generator that sequentially generates test patterns and inputs them to the scan chain;
a control unit that variably sets the number of test patterns;
has
The test pattern generation unit includes a pseudorandom number pattern generation unit that sequentially generates pseudorandom number patterns, a pattern expansion unit that sequentially expands encoded additional patterns, and one of the pseudorandom number pattern and the additional pattern as a selection pattern. and a selector for outputting, which outputs the selected pattern as the test pattern, or generates the test pattern from the selected pattern,
The self-diagnostic circuit, wherein the control unit controls the pseudorandom number pattern generation unit and the selector so as to perform a scan test using the pseudorandom number pattern and then perform a scan test using the additional pattern.
前記制御部は、書き換え可能な設定値を格納するレジスタと、前記テストパタンのパタン数をカウントするカウンタと、を含み、前記テストパタンのパタン数が前記設定値に達するまで前記テストパタンを順次生成するように前記テストパタン生成部を制御する請求項1に記載の自己診断回路。 The control unit includes a register that stores rewritable set values and a counter that counts the number of test patterns, and sequentially generates the test patterns until the number of test patterns reaches the set value. 2. The self-diagnostic circuit according to claim 1 , wherein said test pattern generator is controlled so as to 前記テストパタン生成部は、追加重みに応じて前記疑似乱数パタンに重み付け処理を施す重み付け処理部をさらに含む、請求項1又は2に記載の自己診断回路。 3. The self-diagnostic circuit according to claim 1, wherein said test pattern generator further includes a weighting processor for weighting said pseudo-random number pattern according to an additional weight. 前記制御部は、前記疑似乱数パタンを用いたスキャンテストの実施中に前記追加重みを切り替えるように前記重み付け処理部を制御する、請求項3に記載の自己診断回路。 4. The self-diagnosis circuit according to claim 3, wherein said control section controls said weighting processing section so as to switch said additional weight during a scan test using said pseudo-random number pattern. 前記スキャンチェーンから出力されるテスト応答パタンを圧縮してシグネチャを生成するテスト応答圧縮部と、
前記シグネチャと期待値とを比較する比較部と、
をさらに有し、
前記制御部は、前記テストパタンのパタン数及び前記期待値の双方を可変的に設定する、請求項1~4のいずれか一項に記載の自己診断回路。
a test response compression unit that compresses the test response pattern output from the scan chain to generate a signature;
a comparison unit that compares the signature with an expected value;
further having
5. The self-diagnosis circuit according to claim 1, wherein said control unit variably sets both the number of patterns of said test patterns and said expected value.
請求項1~のいずれか一項に記載の自己診断回路と、
前記テスト対象回路と、
を有する半導体装置。
a self-diagnostic circuit according to any one of claims 1 to 5 ;
the circuit under test;
A semiconductor device having
前記追加パタンの外部入力を受け付ける外部インタフェイスをさらに有する、請求項6に記載の半導体装置。 7. The semiconductor device according to claim 6, further comprising an external interface for receiving an external input of said additional pattern. 請求項3又は4に記載の自己診断回路と、
前記テスト対象回路と、
前記追加重みまたは前記追加パタンの外部入力を受け付ける外部インタフェイスと、
を有する半導体装置。
A self-diagnostic circuit according to claim 3 or 4 ;
the circuit under test;
an external interface that receives an external input of the additional weight or the additional pattern;
A semiconductor device having
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