JPH0389181A - 半導体集積回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 電源変動ノイズを試験する手段を備えた半導体集積回路
に関し、 電源変動ノイズの発生を予め検出することのできる半導
体集積回路を提供することを目的とし、複数の外部端子
を有し、内部の論理回路により各種の処理を行い、その
結果を、少なくとも２値レベルを含む信号として外部端
子から外部に出力する半導体集積回路において、テスト
モードの間、少な（とも１ビット以上の複数の外部端子
のうちから被測定対象となる１つの端子を選択するで端
子選択手段と、前記テストモードにあるとき、選択され
た１つの被測定外部端子を高レベル又は低レベルに固定
するように指令する固定指令手段と、前記テストモード
にあるとき、他の外部端子を同時に高レベルから低レベ
ルへあるいはその逆に変化するように指令する変化指令
手段と、外部端子と同数設けられ、被測定対象となる１
つの外部端子については固定指令手段の指令を選択し、
他の外部端子については変化指令手段の指令を選択する
指令選択手段と、前記テストモードを指令するテスト指
令手段と、テストモードが指令されると、指令選択手段
の選択に基づいて該当する外部端子をテストモードに選
択し、テストモードの指令が解除されると通常動作モー
ドを選択するモード選択手段と、モード選択手段により
選択されたモードに対応する信号を生成して外部端子に
出力する出力生成手段と、を設けるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体集積回路に係り、詳しくは、電源変動
ノイズを効率的に試験する手段を備えた半導体集積回路
に関する。

ＬＳＩは、個別素子を集積化し、複雑な機能を連成した
一つのシステムとみなされるので、個別素子固有の信頼
性の問題に、集積化したための問題が加わる。主要なも
のは、素子微細化や素子間分離・素子間配線の問題、大
面積チップによる製造欠陥や潜在的欠陥発生確率増大の
問題、大形パッケージへの組立上の問題などである。

ＬＳＩの試験（ｔｅｓｔ）は、被測定ＬＳＩに試験パタ
ーンまたは信号を入力し、ＬＳＩからの出力値を期待値
と比較してＬＳＩの機能の良否を判定したり、入出力信
号・電源部分の電圧、電流などのアナログ値を測定した
りするものである。

このような試験では電源変動ノイズを考慮することが重
要である。

（従来の技術〕 ＬＳＩの電源変動ノイズとは、第３図（ａ）に示すよう
に複数の出力端子のうちの幾つかの出力端子のレベルが
数本−度に同一タイミングで、又は殆ど同一タイミング
で″Ｌルベルに変化することによって他のある出力端子
にノイズＮがのってしまうことを指す。これは、同図（
ｂ）に示すように出力レベルが“Ｈ”に変化する場合も
同様である。

原理は、出力端子の出力レベルが変わると、ＬＳＩの出
力パッドと出力トランジスタが接続されている電源ライ
ン、グランドライン間の抵抗成分によって電圧降下を起
こし、そのときある出力端子がオンしていると、その電
圧降下成分がノイズとなって見えてしまうことによる。

この場合、抵抗成分が大きければ大きいほど電圧降下が
大きいので、同一タイミングで変化する端子が多ければ
多いほどノイズは大きくなる。

電源変動ノイズは発生することがわかればＬＳＩチップ
内部の電源・グランド系を強化したり、内部の抵抗成分
を減らしたり、論理を変更したりするような対策がとら
れるのだが、従来のＬＳＩではこれらの電源変動ノイズ
を検出する手段が設けられていなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来のＬＳＩにあって番よ、
電源変動ノイズを検出する手段が何ら設けられていなか
ったため、上記のような電源変動ノイズがのってしまっ
た端子の出力信号を、例えばデータ、アドレスやコント
ロール系信号のラッチ信号として使用した場合、そのノ
イズのレベルが大きくてスレシホールドを越えてしまう
と、全く関係のない値をラッチしてしまうことになり、
システムにそのＬＳＩを組込んだ場合には誤動作の原因
になるという問題点があった。

すなわち、電源変動ノイズは出力端子の変化やその端子
数にもよるので、チップの評価・試験の段階ではなかな
か検出することができず、チップがいろいろなシステム
に組込まれである使い方によってそのシステムが誤動作
することによって始めて検出されるという状況がある。

言い換えれば、検出はいつも偶然によってである。

また、ノイズによって誤動作してしまったときは、その
原因を検出するのはなかなか困難である。

さらに、システムに組み込まれてからのチップの変更は
莫大なコストがかかり、またチップの変更には長期間を
要すので、その間システムを制限付で使用するか止めて
しまうかどちらかしなければならないことになる。した
がって、チップの試験・評価の段階で電源変動ノイズを
検出して対策しておかないと、大変なことになる。また
、これから大規模ＬＳＩになって端子数が増えていくと
、益々これらの電源変動ノイズが起こりやすくなってい
くと予想される。

そこで本発明は、電源変動ノイズの発生を予め検出する
ことのできる半導体集積回路を提供することを目的とし
ている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による半導体集積回路は上記目的達成のため、複
数の外部端子を有し、内部の論理回路により各種の処理
を行い、その結果を、少なくとも２値レベルを含む信号
として外部端子から外部に出力する半導体集積回路にお
いて、テストモードの間、少なくとも１ビット以上の複
数の外部端子のうちから被測定対象となる１つの端子を
選択する端子選択手段と、前記テストモードにあるとき
、選択された１つの被測定外部端子を高レベル又は低レ
ベルに固定するように指令する固定指令手段と、前記テ
ストモードにあるとき、他の外部端子を同時に高レベル
から低レベルへあるいはその逆に変化するように指令す
る変化指令手段と、外部端子と同数設けられ、被測定対
象となる１つの外部端子については固定指令手段の指令
を選択し、他の外部端子については変化指令手段の指令
を選択する指令選択手段と、前記テストモードを指令す
るテスト指令手段と、テストモードが指令されると、指
令選択手段の選択に基づいて該当する外部端子をテスト
モードに選択し、テストモードの指令が解除されると通
常動作モードを選択するモード選択手段と、モード選択
手段により選択されたモードに対応する信号を生成して
外部端子に出力する出力生成手段と、を設けている。

〔作用〕

本発明では、テストモード（電源変動ノイズ検出用のモ
ードをいう。以下、同様）のとき被測定対象となる１つ
の外部端子が選択され、高レベル又は低レベルに固定さ
れる。一方、他の１つ以上の外部端子は同時に高レベル
から低レベルへあるいはその逆に電位が変えられる。

また、通常動作モードでは上記テストモードが解除され
、通常の論理動作に基づく信号が外部端子に発生する。

したがって、被測定対象の外部端子を順次選択して上述
のテストモードを繰り返すことにより、予め電源変動ノ
イズが測定され、短時間で全ての検証ができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１．２図は本発明に係る半導体集積回路の一実施例を
示す図である。第１図はＬＳＩの主要部を示す図であり
、この図において、１はＬＳＩ内部の論理回路で、各種
の論理演算を行うもの、２は内部データバス、３はレジ
スタで、テストモードの間に複数の外部端子４ａ〜４ｎ
のうちから被測定対象となる１つの固定出力端子４１を
選択するためのコマンドを設定するレジスタである。設
定は、例えばスレーブモードによってライトする。

５はデコーダで、レジスタ３の出力をデコードして出力
固定端子４１を１本だけ選び出す。ここでは、デコーダ
５の出力はローアクティブである。

レジスタ３およびデコーダ５は端子選択手段６を構成す
る。

デコーダ５の出力はそのまま、およびインバータ７を介
してセレクタ８に入力されており、セレクタ８は外部端
子４ａ〜４ｎと同数だけ設けられている。セレクタ８は
レベル変化指令回路９又はレベル固定指令回路１０の出
力をデコーダ５の出力に応じてセレクトするものである
。レベル変化指令回路（変化指令手段に相当）９はテス
トモードにあるとき外部端子４ａ〜４ｎを同時に′Ｈ”
レベルから“Ｌ”レベルあるいはその逆に変化させるよ
うに指令する信号を発生する回路であり、実際にレベル
変化指令回路９の出力もこのように変化する。このよう
なレベル変化指令回路９の出力変化は外部端子１１に印
加する信号によって行うようになっており、テストモー
ドのときは外部から外部端子１１に所定の信号を印加す
る。なお、外部端子１１による設定に限らず、例えばレ
ジスタの設定を変えることにより行うようにしてもよい
。

レベル固定指令回路（固定指令手段に相当）１０は外部
端子４ａ〜４ｎを“Ｈ”レベル又は“Ｌ”レベルに固定
するように指令する回路であり、実際にレベル固定指令
回路１０の出力もこのように“Ｈ”又は“′Ｌ”となる
。このようなレベル固定指令回路１０の出力変化は外部
端子１２に印加する信号によって行うようになっており
、テストモードのときは外部からレベル固定指令回路１
０に所定の信号を印加する。なお、同様に外部端子１２
による設定に限らず、例えばレジスタの設定を変えるこ
とにより行うようにしてもよい。

セレクタ（指令選択手段に相当）８は固定出力端子４１
についてはレベル固定指令回路１０の出力をセレクトし
、その以外の他の外部端子４ａ〜４ｎについてはレベル
変化指令回路９の出力をセレクトする。なお、デコーダ
５の出力がローアクティブであるから、デコーダ５の出
力が”Ｌ”に対応する１つのセレクタ８がレベル固定指
令回路１０の出力をセレクトし、′Ｈ”に対応する他の
セレクタ８がレベル変化指令回路９の出力をセレクトす
る。セレクタ８の出力（セレクト結果）はインバータ１
３を介してセレクタ１４に人力されるとともに、直接に
セレクタ１５に入力される。また、セレクタ１５には論
理回路１の論理演算結果に基づく通常セット条件に対応
する信号が入力され、一方、セレクタ１４には同様に通
常リセット条件に対応する信号が入力される。セレクタ
１４．１５はテストモード回路１６からのテストモード
指令に基づいて各人力信号のセレクトを行う。ここに、
テストモード回路（テスト指令手段に相当）１６は外部
端子１７にテストモード信号が印加されたときテストモ
ードを指令する信号を発生してセレクタ１４．１５に出
力するものである。なお、テストモードの設定は外部端
子１７を用いる例に限らず、例えばレジスタの設定によ
り行うようにしてもよい。

セレクタ１４はテストモード回路１６からテストモード
が指令されると、クロックＣＬＫに同期してインバータ
１３を介して供給されるセレクタ８の出力をセレクトし
、テストモードの指令が解除されると、論理回路ｌから
の通常リセット条件をセレクトして出力生成回路１８に
出力する。なお、クロックＣＬＫは通常動作モードのと
きにも勿論使用するが、テストモードのときにも用いる
のは、通常動作と同じタイミングにするためである。一
方、セレクタ１５も同様にテストモードが指令されると
、クロックＣＬＫに同期してセレクタ８の出力をセレク
トし、テストモードの指令が解除されると、論理回路１
からの通常セット条件をセレクトして出力生成回路１８
に出力する。なお、インバータ１３を設けているのは、
テストモードのときに出力生成回路１８のセット条件、
リセット条件が両方ともオンしないようにするためでる
。セレクタ１４．１５はモード選択手段１９を構成する
。

出力生成回路（出力生成手段に相当）１日はセレクタ１
４．１５の出力に基づいてセレクト結果のモードに対応
する信号を生成するもので、例えばフリップフロップ等
を使用し、それらのセット、リセットにより出力信号の
アクティブ、インアクティブを決定し、出力バッファ２
０を介して外部端子４ａ〜４ｎに信号を出力する。２１
は３−ステートコントローラであり、通常モード又はテ
ストモード回路１６の出力に基づき外部端子４ａ〜４ｎ
の３−ステート（“Ｈ”　　°“Ｌ”およびハイインピ
ーダンス状態の３つ）の制御を行うための信号を生成し
て出力バッファ２０を制御する。具体的には、通常動作
のときは出力バッファ２０を３−ステートのうちの何れ
かの状態に保ち、ハイインピーダンス状態とするときは
出カバソファ２０の作動をオフにし、テストモードにな
ると出力バッファ２０の動作をオンとして必ず“Ｈ”又
は“′Ｌ”が外部端子４ａ〜４ｎに現れるようにする。

なお、ハイインピーダンス状態を含まない２値信号のみ
を出力するＬＳＩにあっては３−ステートコントローラ
２１を設けなくてもよい。また、セレクタ１４．１５、
出力生成回路１Ｂ、出力バッファ２０および３−ステー
トコントローラ２１もセレクタ８と同様に外部端子４ａ
〜４ｎと同数だけ設けられる。一方、レベル変化指令回
路９、レベル固定指令回路１０およびテストモード回路
１６は１つずつ設けられる。

次に、作用を説明する。

第２図に示すように測定すべきＬＳＩを３０で表すとき
、測定すべきＬＳＩ３０の固定出力端子４１にトグルラ
ッチ（Ｔ−ＦＦ）回路３１を外部回路として接続し、ト
グルラッチ回路３１の出力Ｑのレベルが反転するかどう
かを確かめたり、又はシンクロスコープ等の測定器を用
いて端子そのもののレベルを測定してスレシホールドレ
ベルをこえているかどうかを確かめたりすることにより
、電源変動ノイズの検出を行う。

まず、レジスタ３にコマンドを設定して出力固定の外部
端子４ｉを選択する。この場合、具体的にはレジスタ３
のコマンドによりデコーダ５が１つの外部端子を固定出
力端子４１としてセレクトし、他は出力レベルを変化さ
せる外部端子となる。

次いで、外部端子１７にテストモード指令用の信号を外
部から印加して測定すべきＬＳＩ３０をテストモードに
設定するとともに、外部端子１２にも外部から信号を印
加してレベル固定指令回路１０を動作させ、さらに外部
端子１１に外部から信号を印加してレベル変化指令回路
９を動作させる。その後、固定出力端子４１に対応する
セレクタ８はレベル固定指令回路１０の出力をセレクト
して固定出力端子４１がＨ”又は“Ｌ”レベルに固定さ
れる。

一方、固定出力端子４１以外の外部端子４ａ〜４ｎに対
応するセレクタ８はレベル変化指令回路９をセレクトし
て外部端子４ａ〜４ｎのレベルをＨ”→“Ｌ″又は“Ｌ
″→“Ｈ″に変化させる。

このようなレベルの変化は、例えばテストパターンを作
成し、それをテスターなどでそのパターンをループして
使用することによって固定出力端子４１による電源変動
ノイズのレベルをシンクロスコープで直接測定してスレ
シホールドをこえているかどうかを確かめたり、又はト
グルランチ回路３１をとりつけてその出力Ｑの変化を監
視しておき、レベルが反転したかどうかで電源変動ノイ
ズの発生があるか否かを検出する。このような処理はレ
ジスタ３のコマンドにより設定する固定出力端子４１を
順次変えることで、全ての外部端子４ａ〜４ｎについて
予め電源変動ノイズの発生があるか否かの検出を行うこ
とができる。一方、通常動作モードのときは外部端子１
７への信号の印加を停止してテストモード回路１６から
セレクタ１４．１５ヘテストモードの指令が行われるの
を解除すれば、論理回路１の演算結果がセレクタ１４；
　１５によってセレクトされて通常の出力信号が外部端
子４ａ〜４ｎに現れる。

したがって、以上の方法により、電源変動ノイズを偶然
による検出ではなく、論理的な方法により予め検出する
ことができる。また、′Ｈ”→′″Ｌ”レベルに固定、
ｍ　Ｈｓ→”Ｌ″、Ｌ“−“Ｈ”というレベル変化の組
合わせによって考えられる全ての条件における電源変動
ノイズを測定することができる。さらに、テストモード
を使用して測定の設定を行っているので、短い時間で全
ての検証を行うことができる。その結果、全ての検証が
終了しその対策を経たＬＳＩを使用すれば、例えば従来
の問題点として述べたようなラッチの不具合を解決でき
、ＬＳＩを組込んだシステムの誤動作を防止することが
できる。これは、システムに組込まれる前に妥当な処置
ができることを意味し、コスト低下につながるとともに
、システムの開発も短くて済むことになる。また、大規
模ＬＳＩで端子数が増えても従来の問題点を十分に有効
に解決できる。

なお、本実施例特有の効果としては、出力生成回路１８
の前段にテスト用の各回路を設けているので、この各回
路を入れることによってＬＳＩチップのＡＣ特性を低下
させることはない。さらに、デコーダ５の出力を１本も
アクティブにさせないような値をレジスタ３に書いてお
けば、外部端子を“Ｈ”→ＩＩＩＩＺ　　Ｉ“Ｌ”→“
Ｈｏ”に変化させることによってＤＣテストにも使用で
きるという利点がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電源変動ノイズを予め検出することが
でき、しかもこれを短時間で行うことができる。その結
果、本発明によるＬＳＩを組込んだシステムの誤動作を
防止できるとともに、コスト低下や開発期間の短縮を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明に係る半導体集積回路の一実施例を
示す図であり、 第１図はその主要部を示すブロック図、第２図はその電
源変動ノイズの測定方法を説明する図、 第３図（ａ）（ｂ）は電源変動ノイズの発生を説明する
図である。 １・・・・・・論理回路、 ２・・・・・・内部デーバイス、 ３・・・・・・レジスタ、 ４ａ〜４ｎ・・・・・・外部端子、 ４１・・・・・・固定出力端子、 ５・・・・・・デコーダ、 ６・・・・・・端子選択手段、 ７．１３・・・・・・インバータ、 ８・・・・・・セレクタ（指令選択手段）、９・・・・
・・レベル変化指令回路（変化指令手段）１０・・・・
・・レベル固定指令回路（固定指令手段）１１．１２．
１７−−−−・・外部端子、１４．１５・・・・・・セ
レクタ、 １６・・・・・・テストモード回路（テスト指令手段）
１８・・・・・・出力生成回路（出力生成手段）、１９
・・・・・・モード選択手段、 ２０・・・・・・出力バッファ、 ２１・・・・・・３−ステートコントローラ、３０・・
・・・・測定すべきＬＳＩ、 ３１・・・・・・トグルラッチ回路。 ５」 一実施例の電源変動ノイズの測定方法を説明する図第２
図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の外部端子を有し、内部の論理回路により各種の処
   理を行い、 その結果を、少なくとも２値レベルを含む信号として外
   部端子から外部に出力する半導体集積回路において、 テストモードの間、少なくとも１ビット以上の複数の外
   部端子のうちから被測定対象となる１つの端子を選択す
   る端子選択手段と、 前記テストモードにあるとき、選択された１つの被測定
   外部端子を高レベル又は低レベルに固定するように指令
   する固定指令手段と、 前記テストモードにあるとき、他の外部端子を同時に高
   レベルから低レベルへあるいはその逆に変化するように
   指令する変化指令手段と、 外部端子と同数設けられ、被測定対象となる１つの外部
   端子については固定指令手段の指令を選択し、他の外部
   端子については変化指令手段の指令を選択する指令選択
   手段と、 前記テストモードを指令するテスト指令手段と、テスト
   モードが指令されると、指令選択手段の選択に基づいて
   該当する外部端子をテストモードに選択し、テストモー
   ドの指令が解除されると通常動作モードを選択するモー
   ド選択手段と、モード選択手段により選択されたモード
   に対応する信号を生成して外部端子に出力する出力生成
   手段と、 を設けたことを特徴とする半導体集積回路。