JPH0356876A - モードプログラマブルvlsiデータレジスタ - Google Patents
モードプログラマブルvlsiデータレジスタInfo
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
に半導体装置のオンチップ自己テストを実行するための
モードプログラマブルデータレジスタに関する。
概念において階層方式とモジュール方式である。
るいは転送レジスタにょる“パイプライン”形式で相互
連結される合理的な規模の機能素子のグループとなる。
レルデータレジスタである。このようなチップの複雑性
を考慮すると、大規模な市販テスト′!J置へのインタ
ーフェースとしてI/Oボートを使用して全テストを行
なうことは非常な困難性を意味する. VLSIチップで実行される組み合わせ論理数や無数の
可能性のある障害モードを考慮すると、半導体チノブが
“良゛゜であるということを確実性をもって明言するた
めには、無数のテスト入力や観測出力が必要であること
は当業者には予測できる。
つ効果的にテストするための技術に、多くの注意が払わ
れてきた。種々の技術がEdward J.McClu
skey著”Built−In Self−Test
Techniques” IEEEDesign an
d Test of Computer..Vol.
2 , No. 21985年四月、21−28頁に記
載されている。
るものである。実際には、それは過去に考案された技術
の新たな変形であり、そしてプリント基板での機能素子
をテストするモジュールレベルに、あるいはより高レベ
ルに適用される.この技術を使用して、一連の擬似乱数
(PRN)が機能素子あるいは素子に加えられ、そして
その応答がデータ圧縮プロセスあるいは“特徴分析”S
Aを使用して累積的に観測される. オンチノプ自己テスト技術のVLSIチンプ・テストへ
の適用に関する、最新の方法は特徴分析(SA)と同様
にチップとでの擬似乱数(PRN)発生を含んでいる。
、適正な制御論理が包含されるので、自己テストモード
である時、PRNはどのデータレジスタへも送信可能で
あり、そして特徴分析器がレジスタからデータを収集す
ることが可能となる。典型的には、PRN発生器はデー
タレジスタに直列に挿入され、そしてSA受信装置は直
列的あるいは並列的にデータを収集する。多くの所定の
PI?N入力及びSAデータ圧縮の後、SA受信装置内
の結果が以前に(論理シミュレーションから)決定され
た゜゛特徴(ングネチャ)”と比較される。
ップ上の1セクシゴンに組込まれ、“チップテスタビリ
ティ論理” (CTL)と呼ばれる。CT+.が達成し
なければならない二次機能の量を考慮すると、それは通
常チップ上の使用可能領域の大きな部分(20バーセン
トあるいはそれ以上)を使用してしまい、それによりチ
ンブの一次機能に利用できる領域を減少させてしまう。
の増加でVLSIのオンチノブ自己テストを容易に行な
うためのモードプログラマブルデータレジスタが提供さ
れる。そのようなデータレジスタは、標準データ記憶及
び転送モード、そして走査モードの動作に加えて、擬似
乱数(PRN)モードの動作あるいは特徴分析(SA)
モードの動作を含む。
モードを有するデータレジスタ及びSAvJ作モードを
有するデータレジスタをVl.SIに含ませることが本
発明の1つの目的である. モードプログラマブルデータレジスタは、データを記憶
するための複数のステージを含み、各ステージは複数の
モードの一つを使用可能状態にするためのモード制御手
段を有し、更に、プログラムされた入力制御信号に従い
テストモードあるいはデータモードを選択するための複
数のステージに結合された第一レジスタ制御手段、その
複数のと ステージの少なく轡も一つの所定ステージの出力に結合
され、テストモードが選沢された時、そのステージの第
一ステージにフィードハノク信号を発生する手段、第一
レジスタ制御手段とフィードバック信号発生手段に結合
され、走査イネーブル信号に従いレジスタの走査モード
を選択する第二レジスタ制御手段を含む.モードプログ
ラマブルデータレジスタは、さらにテストモード動作時
に、ステージの自動データ初期化を含んでいる。加えで
、複数のステージのそれぞれは、第一レジスタ制御手段
の出力名結合され、データモード入力あるいは前記ステ
ージに記憶するためのテストモード初期化入力を選択す
る論理手段を含んでいる。
ードでの動作時にステージの自動データ初期化を含んで
いる。
のステージにデータを記憶し、モード制御手段によりデ
ータレジスタの複数のモードの一つを使用可能にし、複
数のステージに結合された第一レジスタ制御手段により
プログラムされた入力制1重信号に従いデータレジスタ
のテストモードあるいはデータモードを選択し、テスト
モード選訳された時、複数のステージの少なくとも一つ
の所定ステージの出力に結合された手段により、フィー
ドバノク信号を発生して第一ステージに結合し、第一レ
ジスタ制御手段と前記フィードハソク信号発生手段に結
合された第二レジスタ制御手段を使用して走査イネーブ
ル信号に従いデータレジスタの走査モードを選択する、
ステップから構成される、モードプログラマブルデータ
レジスタを有しVLSIチップ上での自己テストを実行
するための方法が提供される.複数ステージにデータを
記憶するステップはさらに、第一レジスタ制御手段の出
力に結合された手段で複数ステージのそれぞれに結合す
るためのデータモード入力あるいはテストモード初期化
入力を選択するステップを含む。
ジスタの擬似乱数発生モードの動作を含み、そして複数
モードの一つを使用可能にするステンブはデータレジス
タの特徴分析モードの動作を含む. (実施例) 第1図を参照すると、動作モートがモードコントローラ
33により決定される擬似乱数(PRN)発生器を有す
るモードプログラマブル、マルチステノプの、VLSI
レジスタ10からなる本発明の論El/回路図が示され
る。さらに、データレジスタIOは通常のデータ記憶を
実行するか、あるいはデータを転送し、また走査モード
で動作する.Dフリップフロップ38はステージA50
で記憶能力を提供し、そしてステージB52やステージ
C54などの後続の各ステージはステージA50と同様
の回路構成からなる。
動作モードの一つにおいて特徴(冫グネチャ)分析(S
A)能力を有するモードプログラマブル、マルチステー
ジの、VLSIレジスタ60からなる本発明の論理/回
路図が示されている。さらに、データレジスタ60は通
常データ記憶を実行するか、あるいはデータを転送し、
また走査モードで動作する.Dフリップフロップ90は
ステージAIOOにおいて記憶能力を提供し、そしてス
テージ8102やステージ(:104などの後続の各ス
テージはステージA100と同様の回路構成からなる.
同じ半導体チンプ上の標準データ記憶装置あるいは転送
レジスタの代わりに複数のモードプログラマブルデータ
レジスタ10及びモードプログラマブルデータレジスタ
60を使用する組み合わせはテスト回路構成用のチンブ
領域を少し増加するだけで完全なオンチノブ自己テスト
能力を提供する. 再度第1図において、データはDATA − IN入力
を介してデータレジスタ10に提供される。表1はデー
タレジスタ10の動作の三つのモードに対する真理値表
を示す. 表l データモードにおいて、テストイネーブル(TE)信号
は論理ゼロであり、そして走査イ不一ブル(SE)信号
は論理ゼロである。擬似乱数発生モードにおいて、TE
は論理lで、SEは論理0、そして走査モードにおいて
は、TEは論理1あるいは論理0のいずれかであっても
良いが、SEは論理1でなければならない.表1は、テ
ストモード(PRN)あるいはデータモードのいずれか
において、データレジスタの内容が観測のために走査(
SCAN)出力受信装置(図示されない)にシフトアウ
トされるように、データレジスタ10は走査モードに配
置可能であることを示す。
ストモード初期化(INIT)入力あるいはDフリノプ
フロツブ38に結合するためのデータモード入力(DA
TA−IN)のいずれかを選択するための(Jios伝
達ゲート(トランスミンション・ゲート) 20, 2
2からなる同じ回路横戒を有している。また、データレ
ジスタ10の選択されたモードに従ってDフリンプフロ
ップ38へのデータを制御するための伝達ゲート34、
36から構成されるモードコントローラ33が設けられ
ている。各データレジスタ10に必要とされる制御回路
横威は最小で、ステージ数とは無関係であり、それはデ
ータレジスタ10のテストモード動作を制御するため、
ANDゲート14に結合された百出力とANDゲー口6
に結合されたD出力を有するDフリップフロップl2か
ら構成されている。ANDゲート14のA出力とAND
ゲートl6のB出力が第3図に示されている。テストイ
不一ブル(TE)がアサートされると、DATA−IN
が各ステージのDフリンブフロノプ38をロードするこ
とが禁止される。その代わりに、走査イ不一ブル(SE
)が伝達ゲート36を介してアサートされる時SCAM
−IN入力により、あるいは擬似乱数発生器モードで動
作している時にリニアフィードバッ・ク排他的論理和ゲ
ート40、42によりDフリノブフロソプ38は伝達ゲ
ート34を介して初期化(INIT)データによりロー
ドされる。CMOS伝達ゲート30、32はSCAN−
INとSEとリニアフィードバック信号とを受け、これ
らのゲート30、32の出力は伝達ゲート36に結合さ
れる.伝達ゲート36の出力はDフリップフロツブ38
にロードされる。
つは初期化(INIT)データワードの自動ロードであ
る。擬似乱数(PS)i)発生プロセスが既知状態から
開始しなければ、その数発生は全くランダムとなり、未
知期待出力となる。故に、テストイネーブル(TE)信
号がアサー卜されると(論理1)、その時CLOCK
(クロック)は第3図に示されるように低であり、最初
の動作はデータモードからテストモードに入力を切り替
え、そして初期化(INIT)入力を使用可能にする。
ルINITデータ発生器により提供されても良い。デー
タレジスタ10の各ステージのDフリップフロップは第
一アクティブクロックパルスの期間にその関連INIT
ビット(0又は1)でロードされる.この動作はINI
TデータをDフリップフロップ38のマスターセクショ
ンに移動させるのに必要な時間(通常〈5ナノ秒)を表
すセットアップタイム(Ts)と共に第3図に示されて
いる.クロックが論理1状態に進むと、INITデータ
はDフリップフ口ップ38のスレーブ部に転送され、そ
れによりデータレジスタ】0の開始値を設定する.クロ
ックが論理0状態に戻ると、擬似乱数発生器のリニアフ
ィードハ,クルーブが使用可能状態となる.次のクロッ
クパルスで、PRNシーケンスが開始される, PI?
N発生2=モードは、クロノクが低である時にTEが論
理0状態に変化するまで動作状態のまま留まる,データ
レジスタ10は通常データモードで動作可能で、次のク
ロノクパルスでDATI−INを受け取ることが可能と
なる。
ニアフィードハノクシフトレジスタ(LFSR)を使用
することは当業者には既知事項である。例えば、前述の
!’lccluskeyの文献において、担み込み自己
テスト(BIST)技術の概説が示されており、そこで
この方法の長所が説明されているが、また自己テスト回
路に必要なチップ領域の付加が歩留りや信頼性の低下を
もたらすことを述べている、しかし、このような短所は
本発明により解消される。
データレジスタ60に提供される.表2はデータレジス
タ60の動作の三つのモードに対する真理値表を示す. 表2 データモードにおいて、テストイネーブル(TE)信号
は論理ゼロであり、走査イネーブル(SE)信号は論理
0である.特設分析(SA)モードにおいて、TEは論
理1で、SEは論理0であり、そして走査モードである
ためには、TEは論理1かあるいは論理0のいずれかで
あっても良いが、SEは論理1でなければならない。表
2は、テストモード(SA)あるいはデータモードのい
ずれかである場合に、データレジスタの内容が観測のた
めに走査出力受信装置く図示されない)にシフトアウト
されるように、データレジスタ60は走査モードに設定
可能であることを示している。
4は、ANDゲー}8.L86、そして排他的論理和ゲ
ート88からなるモートコントローラ83を介してDフ
リソプフロソプ90へのテストモード初期化(INIT
)入力あるいはデータモート入力(DATA−IN)の
いずれかを選択するためのCMOS伝達ゲート70、7
2からなる同し回路構成を有する。モートコントローラ
83はデータレジスタ60の選択されたモードによりD
フリンプフ口ノブ80へのデータを制御する。
た最小で、且つステージ数とは無関係であり、それはデ
ータレジスタ60のテストモード動作を制御するためA
NDゲート64に結合された百出力とANDゲート66
に結合されたD出力とを有するDフリノブフロンプ62
から構成される。ANDゲート64の出力AとANDゲ
ート66の出力Bが第3図に示されている。テストイネ
ーブル(TE)がアサートされると、DATA − I
Nが各ステージ100、102、104のDフリ,プフ
ロノプ90をロードすることが禁止される。
和ゲート88に結合されているANDゲート86に結合
されている)伝達ゲート80を介してアサートされる時
SCAN−IN入力により、あるいは特徴分析モードで
動作している時にリニアフィードバノク排他的論理和ゲ
ート92、94によりDフリノプフロンプ90はANf
)ゲート84に結合された伝達ゲート70を介して初期
化(rNIT)データによりロードされる。
とリニアフィードバック信号とを受け、これらのゲート
80,82の出力は排他的論理和ゲート88に結合され
ているANDゲート86に結合されている。 第2図と
第3図において、データレジスタ60の最も重要な特徴
の一つは、データレジスタ10に前述したと同様に、初
期化(INIT)データワードの自動ロードである.特
徴分析(SA)プロセスが既知状態から開始しなければ
、そのデータ圧縮は結果が予測できない全くのランダム
となる。故に、テストイネーブル(TE)信号が活動化
されると、その時クロックは第3図に示されるように低
であり、最初の動作はデータモードからテストモードに
入力を切り替え、そして初期化(INIT)入力を使用
可能にする。INITはハードワイヤードされるか又は
プログラマブルINITデータ発生器により提供されて
も良い。データレジスタ60の各ステージのDフリンブ
フロンブは第一アクティブクロックパルスの期間にその
関連INI↑ピント(0又は1)でロードされる.この
動作はINITデータをDフリンブフロソブ90のマス
ターセクンヨンに移動させるのに必要な時間(通常く5
ナノ秒)を表すセノトアノプタイム(Ts )と共に第
3図に示されている。クロックカJQ理l状態に進むと
、INITデータはDフリンプフロノブ90のスレーブ
部に転送され、それによりデータレジスタ60開始値を
設定する。クロノクが論理O状態に戻ると、フィードバ
ノクルーブが使用可能状態となる。次のクロノクで、S
A動作が開始される, SAモードは、クロノクが低で
ある時にTEが論理0状態に変化するまで動作状態のま
ま留まる。その時データレジスタ60は通常データモー
ドで動作可能で、次のクロックパルステDATA IN
を受け取ることが可能となる. 特徴分析は当業者には既知であり、前述のMcC Iu
keyの文献に述べられている.分析される特徴は、擬
似乱数発生器からなどの特定ピントパターンがテスト中
VLS1回路に加えられた後に、モードプログラマブル
データレジスタ60などのレジスタに留まるピントパタ
ーンである。最も一般的な圧縮回路はリニアフィードハ
ンクシフトレジスタ(1.FsR)を1采用する. VLS1回路のオンチノプ自己テストを実行するために
、擬似乱数(PI?N)発生器モードの動作を有するデ
ータレジスタ10が特徴分析(S^)動作モードを有す
るデータレジスタ60と共にνLSIチノブ上に包含さ
れる, PRN発生器データレジスタは典型的にはデー
タレジスタに直列的に挿入され、そしてSAデータレジ
スタは直列的に、あるいは並列的にデータを収集する。
スタ内の結果は以前に決定された“特徴” (論理シミ
ュレーション)と比較される。
変更が可能であることは本発明の範囲から逸脱すること
なく無く可能であることは当業者には明白である。例え
ば、データレジスタ10への初期化(INIT)入力は
ハードワイヤートされるか、又はプログラマブルINi
Tデータ発生器により提供されても良い。
ログラマブル、及び多機能の、CMOSデータレジスタ
を示す本発明の論理/回路図、第2図は特徴分析能力を
含む複数ステージ、モードプログラマブル、及び多機能
の、CMOSデータレジスタを示す本発明の回路図、 第3図は擬似乱数発生器あるいは特徴分析能力を有する
多機能データレジスタのテストモードタイミング図であ
る. 10.60:νLSIデータレジスタ、12.38,6
2.90 : Dクリップフロソブ、14. 16,6
4,66,84.86 : AND’y− − ト、2
0.22,30,32.70,72.80,82 :
C?IOS伝達ゲート、33.83:モードコントロー
ラ、 34.36:伝達ゲート、 40.42,88.92,94 :リニアフィードバッ
ク排他的論理和ゲート。 (外4名)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、データを記憶するための複数のステージであって、
各ステージが複数のモードの一つを動作可能にするモー
ド制御手段を有する複数のステージ、 前記の複数のステージに接合され、プログラムされた入
力制御信号に従ってテストモードあるいはデータモード
を選択する第一レジスタ制御手段、前記の複数のステー
ジの少なくとも一つの所定ステージの出力に結合され、
前記テストモードが選択された時、前記ステージの第一
ステージにフィードバック信号を発生する手段、 前記第一レジスタ制御手段と前記フィードバック信号発
生手段に結合され、走査イネーブル信号に従って前記レ
ジスタの走査モードを選択する第二レジスタ制御手段、 を有するモードプログラマブルデータレジスタ。 2、前記の複数のモードの一つが擬似乱数発生器動作モ
ードからなる請求項1に記載のモードプログラマブルデ
ータレジスタ。 3、前記の複数のモードの一つが特徴分析動作モードか
らなる請求項1に記載のモードプログラマブルデータレ
ジスタ。 4、前記複数のモードの各々が前記第一レジスタ制御手
段の出力に結合され、前記ステージに記憶するためにデ
ータモード入力、あるいはテストモード初期化入力を選
択する論理手段から構成される請求項1に記載のモード
プログラマブルデータレジスタ。 5、前記複数ステージの各々が前記データを記憶するた
めのフリップフロップを含む請求項1に記載のモードプ
ログラマブルデータレジスタ。 6、前記レジスタが前記テストモードでの動作時に前記
ステージの自動データ初期化を含む請求項1に記載のモ
ードプログラマブルデータレジスタ。 7、複数のステージを有するモードプログラマブルデー
タレジスタであって、 データを記憶する手段、 前記記憶手段に結合され走査モードで前記データレジス
タを作動させる手段、 前記データレジスタの所定ステージの出力に結合され、
擬似乱数を発生するため前記レジスタを動作可能にする
手段、 から構成されるモードプログラマブルデータレジスタ。 8、前記データレジスタが前記データレジスタを初期化
状態に設定するクロック手段を舎む請求項7に記載のモ
ードプログラマブルデータレジスタ。 9、複数のステージを有するモードプログラマブルデー
タレジスタであって、 データを記憶する手段、 前記記憶手段に結合され、走査モードで前記データレジ
スタを作動させる手段、 前記データレジスタの所定ステージの出力に結合され、
特徴分析を実行するために前記レジスタを動作可能にす
る手段、 から構成されるモードプログラマブルデータレジスタ。 10、前記データレジスタが前記データレジスタを初期
状態に設定するクロック手段を含む請求項9に記載のモ
ードプログラマブルデータレジスタ。 11、オンチップ自己デストのためにVLSIチップ上
にモードプログラマブルデータレジスタを提供する方法
において、 前記データレジスタの複数のステージにデータを記憶し
、 モード制御手段で前記データレジスタの複数モードの一
つを作動可能にし、 前記複数ステージに結合された第一レジスタ制御手段で
プログラム入力制御信号に従って前記データレジスタの
テストモードあるいはデータモードを選択し、 前記テストモードが選択された時、前記複数ステージの
少なくとも一つの所定ステージの出力に結合された手段
で、前記ステージの第一ステージに結合するフィードバ
ック信号を発生し、 前記第一レジスタ制御手段と前記フィードバック信号発
生手段に結合された第二レジスタ制御手段を使用して、
走査イネーブル信号に従って前記データレジスタの走査
モードを選択する、 ステップから構成される方法。 12、複数ステージにデータを記憶する前記ステップが
、さらに前記第一レジスタ制御手段の出力に結合された
手段で前記複数ステージのそれぞれに結合するためのデ
ータモード入力あるいはテストモード初期化入力を選択
するステップを含む請求項11に記載の方法。 13、複数モードの一つを作動可能にする前記ステップ
が前記データレジスタの擬似乱数発生器動作モード含む
請求項11に記載の方法。 14、複数モードの一つを作動可能にする前記ステップ
が前記データレジスタの特徴分析動作モードを含む請求
項11に記載の方法。
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