JPH04157380A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路、さらには診断用信号を与える
ことで動作診断を可能とする診断用フリップフロップ回
路を備えた半導体集積回路における信号伝達遅延の改善
技術に関し、例えばＡＬＵ（論理演算ユニット）やＲＯ
Ｍ　（リード・オンリ・メモリ）などのマクロセルを含
む論理ＬＳＩに適用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

マクロセルを含む従来の半導体集積回路においては、動
作診断の容易化のために当該マクロセルの入出力端子に
診断用スキャン回路が結合されている。診断用スキャン
回路は、データが取り込まれるマスタフリップフロップ
と、それの後段に配置されたスレーブフリップフロップ
とから成る診断用フリップフロップ回路を含んで形成さ
れる。

動作診断において１診断用データが外部端子を介して診
断用スキャン回路に取り込まれ、そのデータが所定のタ
イミングでマクロセルに入力される。

この場合のマクロセル出力データを解析すことにより、
当該マクロセルの動作診断が可能とされる。

また、動作診断以外の通常動作時（ユーザ論理実行時）
においては、上記診断用フリップフロップは通常のフリ
ップフロップとして動作されることによって、マクロセ
ルとランダムロジックとの間のデータのやりとりが可能
とされる。

尚、上記のように動作診断を可能とする方式について記
載された文献の例としては、特開昭６３−７０１７７号
公報がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来技術によれば、動作診断以外の
通常動作時において診断用フリップフロップが通常のフ
リップフロップとして動作されており、換言すれば、マ
クロセルとランダムロジック回路との間でのデータのや
り取りにおいて上記診断用フリップフロップが経由され
ることになり、それによって信号遅延を生じているのが
、本発明者によって明かとされた。

本発明の目的は、動作診断を可能とする診断用スキャン
回路を備えているのにも拘らず、通常動作時の信号遅延
を低減できる技術を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細
書の記述並びに添付図面から明らかになるであろう。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記の通りである。

すなわち、機能モジュールに結合された診断用フリップ
フロップ回路を迂回するためのバイパス回路と、動作診
断以外の通常動作時には上記バイパス回路を介しての信
号伝達を可能とする伝達路切り換え回路とを含んで半導
体集積回路を形成するものである。

具体的な態様では、上記伝達路切り換え回路は、動作診
断モード、通常動作モードを指示するモード指示信号に
呼応して、上記診断用フリップフロップ回路の出力信号
及びバイパス路伝達信号を択一的に出力するためのバッ
ファ回路を含んで上記伝達路切り換え回路を形成するこ
とができる。この場合において、上記バッファ回路には
、上記モード指示信号に呼応して動作制御される第１の
トライステートバッファと、上記モード指示信号に呼応
して上記第１のトライステートバッファとは相補的に動
作制御される第２のトライステートバッファとを含める
ことができる。

〔作　用〕

上記した手段によれば、上記伝達路切り換え回路は、動
作診断以外の通常動作時において１診断用フリップフロ
ップではなく、上記バイパス路を介しての信号伝達を可
能とし、このことが、上記診断用フリップフロップ経由
に起因する信号遅延を排除する。

〔実施例〕

第３図には本発明の一実施例に係る論理ＬＳＩが示され
る。同図に示される論理ＬＳＩは、特に制限されないが
、公知の半導体集積技術により単結晶シリコンなどの一
つの半導体基板に形成される。

第３図に示される論理ＬＳＩｌ０は、特に制限されない
が、ＲＡＭ　（ランダム・アクセス・メモ１月やＲＡＭ
　（ランダム・アクセス・メモーリ）などのマクロセル
３と、これに結合される複数のランダムロジック回路２
ａ乃至２ｅより成るランダムロジック部２をと含む。そ
して、上記マクロセル３の入力端子、及び上記マクロセ
ル３の出力端子には、複数の診断用スキャン回路５ａ乃
至５ｅ、及び５ｆ乃至５ｊがそれぞれ結合されている。

ここで、診断用スキャン回路５ａは、外部入力端子とマ
クロセル３の入力端子との間に配置され、同回路５ｆは
、マクロセル３の出力端子と外部出力端子との間に配置
され、同回路５ｂ乃至５ｅ、５ｇ乃至５ｊはマクロセル
３とランダムロジック部２との間に配置される。

上記診断用スキャン回路５ａ乃至５ｊは、基本的に同一
の構成とされ、後に詳述するように、上記マクロセル３
の動作診断を可能とするための診断用フリップフロップ
回路や、この診断用フリップフロップ回路を迂回するた
めのバイパス回路、動作診断以外の通常動作時には上記
バイパス回路を介しての信号伝達を可能とする伝達路切
り換え回路などが含まれる。

また本実施例ＬＳＩｌ０には、当該ＬＳＩｌ０の動作診
断モード、通常動作モードを指示するためのモード指示
信号ＴＳやその他の動作信号を生成することにより上記
診断用スキャン回路５ａ乃至５ｊの動作制御、ことにそ
れに含まれる伝達路切り換え回路の動作を制御可能な動
作診断制御回路７が設けられている。

次に、上記診断用スキャン回路５ａ乃至５ｊの詳細な構
成について説明する。

第１図には、複数の診断用スキャン回路５ａ乃至５ｊの
うちの一つの回路構成が代表的に示される。

同図において、３０は、上記マクロセル３の動作診断を
可能とするための診断用フリップフロップ回路、４０は
、この診断用フリップフロップ回路３０を迂回するため
のバイパス回路、５ｏは、動作診断以外の通常動作時に
上記バイパス回路４０を介しての信号伝達を可能とする
伝達路切り換え回路とされる。

上記診断用フリップフロップ回路３０は、マスタフリッ
プフロップ６０を形成する３人力ナンドゲート１３．１
５と、それの前段に配置された２人力ナンドゲート１２
，１４，１７．１８及びインバータ１１．１６と、スレ
ーブフリップフロップ７０を形成する２人力ナンドゲー
ト２０．２２と、それの前段に配置された２人力ナンド
ゲート１９．２１と、上記スレーブフリップフロップ７
０の後段に配置されたトライステートバッファ２４とを
含む。

Ｄは入力データであり、この入力データＤは、ナントゲ
ート１２の一方の入力端子に伝達され、またインバータ
１１により反転されてからナントゲート１４の一方の入
力端子に伝達される。尚、診断用スキャン回路５ａにお
けるデータＤは当該ＬＳＩ外部からの転送データとされ
、同回路５ｂ乃至５ｅにおけるそれはランダムロジック
部２からの出力データとされ、同回路５ｆ乃至５ｊにお
けるそれはマクロセル３の出力データとされる。

ＭＣはデータ転送指示信号であり、それがハイレベルに
アサートされることによって上記データＤが、後段のマ
スタフリップフロップ６０に保持可能とされる。ＳＤは
診断用データであり、この診断用データは、ナントゲー
ト１７の一方の入力端子伝達され、またインバータ１６
により反転されてからナントゲート１８の一方の入力端
子に伝達される。ＳＷはデータ書込み制御信号であり、
このデータ書込み制御信号ＳＷがハイレベルにアサート
されることによって診断用データＳＤが、後段のマスタ
フリップフロップ６０に保持可能とされる。Ｃ２はデー
タ転送制御信号であり、このデータ転送信号Ｃ２がハイ
レベルにアサートされることによって、マスタフリップ
フロップ６０の保持状態が、後段のナントゲート１９．
２１を介してスレーブフリップフロップ７０に伝達可能
とされる。ＳＲは診断用データ出力制御信号であり、こ
の信号ＳＤがハイレベルにアサートされることにより、
トライステートバッファ２４がオン状態（データ通過状
態）とされ、それによってスレーブフリップフロップ７
０の出力状態（診断用データＳ○）が、外部出力可能と
される。

上記診断用フリップフロップ回路３０には伝達路切り換
え回路５０が結合される。この切り換え回路５０は、動
作診断モード、通常動作モードを指示するモード指示信
号ＴＳに呼応して、上記診断用フリップフロップ３０の
出力信号及びバイパス路４０の伝達信号（データＤ）を
択一的に、マクロセル３などの後段回路に出力するため
のバッファ回路を含む。具体的にこのバッファ回路は、
特に制限されないが、上記モード指示信号ＴＳに呼応し
て動作制御される第１のトライステートバッファ２３と
、上記モード指示信号ＴＳに呼応して上記第１のトライ
ステートバッファ２３とは相補的に動作される第２のト
ライステートバッファ２５とから成り、それらの出力端
子が、後段回路の入力端子に共通結合されることにより
、データ伝達路切り換えが可能とされる。

すなわち、上記モード指示信号ＴＳがハイレベルとされ
ることによって動作診断モードが指示されている場合に
は、上記第１のトライステートバッファ２３がオン状態
とされ、それによってマスタフリップフロップ６０の出
力（この場合診断用データとされる）が後段回路に伝達
可能とされる。

このとき、第２のトライステートバッファ２５はオフ状
態（データ通過不能状態）とされるので、データＤがバ
イパス路４０を介して後段回路に伝達されることはない
。

第２図（ａ）乃至（ｄ）にはマクロセル動作診断時のタ
イミングが示される。

同図（ａ）に示されるように、モード指示信号ＴＳがハ
イレベルとされ、それによって診断モードが選択され、
データ転送指示信号ＭＣがロウレベルとされるとき、デ
ータＤの取り込みが禁止される。そしてデータ書込み制
御信号ＳＷがハイレベルとされることにより、ナントゲ
ート１７，１８が活性化され、それによって診断用デー
タＳＤが回路内部に取り込まれ、それがマスタフリップ
フロップ６０に保持される。尚、このときデータ転送制
御信号Ｃ２はロウレベルとされ、それによってマスタフ
リップフロップ６０からスレーブフリップフロップ７０
へのデータ転送が禁止される。

次に、第２図（ｂ）に示されるように、データ転送制御
信号Ｃ２がハイレベルとされることでナントゲート１９
．２１が活性化され、それにより上記マスタフリップフ
ロップ６０の保持データがスレーブフリップフロップ７
０に転送され、これとともに、そのときオン状態とされ
ているトライステートバッファ２３を介して、動作診断
対象としてのマクロセル３に入力される。このようにし
て、診断用スキャン回路５ａ乃至５ｅがらマクロセル３
への診断用データの転送が行われる。このとき、データ
書込み制御信号ＳＷがロウレベルとされることで診断用
データＳＤの内部取り込みが禁止される。

しかる後に、第２図（Ｃ）に示されるように、診断用デ
ータ出力制御信号ＳＲがハイレベルとされることにより
、トライステートバッファ２４がオン状態とされ、それ
によって、スレーブフリップフロップ７０の保持データ
が外部に出力可能とされる。この外部出力データはＳＯ
とされ、このデータＳＯにより、当該診断用フリップフ
ロップ回路３０の動作チエツクが可能とされる。

一方、マクロセル３の出力側に配置された診断用スキャ
ン回路（５ｆ乃至５ｊ）では、第２図（ｄ）に示される
ように、データ転送指示信号ＭＯがハイレベルとされる
ことでナントゲート１２゜１４が活性化され、それによ
り、マクロセル３からの、上記診断データ入力に対する
出力データＤが、マスタフリップフロップ６０に保持さ
れ、さらに第２図（ｂ）に示されるように、データ転送
制御信号Ｃ２がハイレベルとされることでそれがスレー
ブフリップフロップ７０に転送され、そして、第２図（
ｃ）に示されるように、診断用データ出力制御信号ＳＲ
がハイレベルとされトライステートバッファ２４がオン
状態とされることにより、データＳＯとして外部出力可
能とされる。このようにして診断用スキャン回路５ｆ乃
至５ｊから出力されたデータＳＯを解析することにより
マクロセル３の動作診断が可能とされる。

次に、通常動作について説明する。

ここで、従来回路における通常動作動作モードでは、ラ
ンダムロジック部などからのデータＤが、ナントゲート
１２．１４及びマスタフリップフロップ６０を介してマ
クロセル３に伝達され、また同様に、当該マクロセル３
からの出力データは当該マクロセル３の出力側に配置さ
れた診断用フリップフロップ回路におけるナントゲート
１２，１４及びマスタフリップフロップ６０を介してラ
ンダムロジック部などに伝達されるようになっていた。

このため当該マスタフリップフロップ経由に起因する信
号遅延を生ずるという欠点があった。

これに対して本実施例では、以下のようにデータ転送を
行うことにより上記従来回路の欠点を排除している。

上記の動作診断モードに対して、上記モード指示信号Ｔ
Ｓがロウレベルとされることによって通常動作が指示さ
れている場合には、トライステートバッファ２５がオン
状態とされ、それによってデータＤが、バイパス路４０
を介して上記マクロセル３に伝達可能とされる。このと
き、上記第１のトライステートバッファ２３はオフ状態
とさ九、マスタフリップフロップ６０の出力が上記マク
ロセル３に伝達されることはない。つまり、通常動作モ
ードにおいて、ランダムロジック部２やＬＳＩ外部、あ
るいはマクロセル３から転送されるデータＤは、バイパ
ス路４０を介して出力され、診断用フリップフロップ回
路３０を経由することはない。このように、バイパス路
４０を有することにより、通常動作時においてマスタフ
リップフロップ６０を経由しないでデータＤの伝達が可
能とされるので、当該マスタフリップフロップ６０経由
に起因する信号遅延が排除される。

上記実施例によれば以下の作用効果がある６（１）指示
信号ＴＳがロウレベルとされることによって通常動作が
指示されている場合おいて、トライステートバッファ２
５がオン状態とされ、それによってデータＤが、バイパ
ス路４０を介して伝達可能とされるので、換言すれば、
通常動作モードにおいて、ランダムロジック部２やマ・
クロセル３などからのデータＤは、バイパス路４０を介
することにより診断用フリップフロップ回路３０を経由
することはないので、診断用フリップフロップ回路経由
に起因する信号遅延が排除され、それによって、当該Ｌ
ＳＩｌ０における通常動作の高速化が達成される。

以上本発明者に上ってなされた発明を実施例に基づいて
具体的に説明したが４本発明はそれに限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更す
ることができる。

例えば、ランダムロジック部２を形成する複数のランダ
ムロジック回路２ａ乃至２ｅ間のデータ伝送経路に、第
１図に示されるような診断用スキャン回路を設けるよう
にしても良い。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である論理ＬＳＩについて
説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、
マイクロコンピュータや専用プロセッサ、そして周辺コ
ントローラなどの各種半導体集積回路に適用することが
できる。本発明は、少なくとも診断用フリップフロップ
回路を有する条件のものに適用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。

すなわち、動作診断以外の通常動作時において。

診断用フリップフロップではなく、バイパス路を介して
の信号伝達が可能とされ、それによって。

診断用フリップフロップ経由に起因する信号遅延が排除
され、半導体集積回路における通常動作の高速化が可能
とされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である論理ＬＳＩにおける主
要部の論理回路図、 第２図（ａ）乃至（ｄ）は第１図に示される回路の動作
説明のためのタイミング図、 第３図は第１図に示される回路が含まれる論理ＬＳＩの
構成ブロック図である。 ２・・・ランダムロジック部、２ａ〜２ｅ・・・ランダ
ムロジック回路、３・・・マクロセル、５ａ〜５ｊ・・
・診断用スキャン回路、１０・・・論理ＬＳＩ、３０・
・・診断用フリップフロップ回路、４０・・・バイパス
路、５０・・・伝達路切り換え回路、６０・・マスタフ
リップフロップ、７０・・スレーブフリップフロップ。 第　　２ （ｃｌ）　　　　（ｂ） （Ｃ）（ｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、機能モジュールの信号端子に結合された診断用フリ
   ップフロップ回路を有し、この診断用フリップフロップ
   回路を介して外部から診断用データを与えることで動作
   診断が可能とされる半導体集積回路において、上記診断
   用フリップフロップ回路を迂回するためのバイパス路と
   、動作診断以外の通常動作時には上記バイパス回路を介
   しての信号伝達を可能とする伝達路切り換え回路とを含
   むことを特徴とする半導体集積回路。 ２、上記伝達路切り換え回路は、動作診断モード、通常
   動作モードを指示するモード指示信号に呼応して、上記
   診断用フリップフロップ回路の出力信号及びバイパス路
   伝達信号を択一的に出力するためのバッファ回路を含む
   請求項１記載の半導体集積回路。 ３、上記バッファ回路には、上記モード指示信号に呼応
   して動作制御される第１のトライステートバッファと、
   上記モード指示信号に呼応して上記第１のトライステー
   トバッファとは相補的に動作制御される第２のトライス
   テートバッファとが含まれ、それらの出力端子が後段回
   路の入力端子に共通結合された請求項２記載の半導体集
   積回路。