JPH05134015A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH05134015A
JPH05134015A JP3294088A JP29408891A JPH05134015A JP H05134015 A JPH05134015 A JP H05134015A JP 3294088 A JP3294088 A JP 3294088A JP 29408891 A JP29408891 A JP 29408891A JP H05134015 A JPH05134015 A JP H05134015A
Authority
JP
Japan
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weight
circuit
random pattern
bit
integrated circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP3294088A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomoo Inoue
智生 井上
Akira Motohara
章 本原
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体集積回路に対するテストにおいて、小
規模な回路で重み付きランダムパターンを発生する回路
を組み込むことで、一般のランダムパターンによるテス
トが有効でない集積回路に対して自己テストを行うこと
ができるようにする。 【構成】 疑似ランダムパターン発生部103の出力に
複数の論理ゲートで構成される重みビット生成部131
−135を付加することで、被テスト回路102に応じ
た重み付きランダムパターンを生成する。また、重みビ
ット生成部に重み制御用レジスタ105を接続し、ラン
ダムパターン発生部103のシフトレジスタと接続する
ことで、特別な外部入力を設けずに発生するランダムパ
ターンの重みを設定、変更できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はテスト回路を有する半導
体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体集積回路の大規模化に伴
い、それに対するテストに要する費用は膨大なものとな
ってきている。テストに要する費用は、1)テストデー
タを生成するのに要する費用、2)テストを実行するの
に要する費用、の2つがあげられる。前者を解決する手
段として、線形フィードバック・シフトレジスタ( Lin
ear Feedback Shift Register )等を回路内部に有する
疑似ランダムパターンによる組み込み自己テスト(Buil
t-In Self Test)が報告されている。しかし、ランダム
パターンが有効でない回路に対して高い故障検出率を得
るためには多くのパターンを必要とし、後者の問題を解
決することすなわちテスト実行時間の短縮を妨げること
になる。
【0003】このような回路に対しては、論理値1と論
理値0を等確率で発生させずに、回路の構造に応じて論
理値1あるいは0の発生確率を片寄らせた、いわゆる重
み付きランダムパターンを発生させて回路に与える手法
が有効であることが知られているが、そのようなパター
ンを生成するのは困難であり、コンピュータ・プログラ
ムであらかじめ生成したり、重み付きランダムパターン
を生成する専用回路を設計して被テスト回路に与える方
法が一般的である(例えば、アイ・ティー・シー198
9 プロシーディング 第264ページから第274ペ
ージ,(ITC1989, Proceedings, pp.264-274))。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのような方法
では、外部にテストを行うための特別の装置を必要とす
る。組み込み自己テストの利点は、テストを行う際に特
別な装置を用いずに高速に実行できることである。この
ような装置を集積回路内部に組み込むには回路規模が大
きすぎて、組み込みテスト回路としては適さないという
問題があった。
【0005】本発明は、半導体集積回路に対するテスト
において、小規模な回路で重み付きランダムパターンを
発生する回路を組み込むことで、一般のランダムパター
ンによるテストが有効でない集積回路に対して自己テス
トを行うことができる半導体集積回路を提供するとこと
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
半導体集積回路は、疑似ランダムパターン発生器の出力
に簡単な複数の論理回路を接続し、必要なビット幅の重
み付きランダムパターンを発生する自己テスト回路を有
したものである。つまり、疑似ランダムパターン発生回
路と、前記疑似ランダムパターン発生回路の出力の一部
または全部を入力とする、複数個の重みビット生成部を
有する重み生成部と、前記重みビット生成部の出力を入
力とする被テスト回路とを備え、前記重みビット生成部
が複数個の論理ゲートによって構成される。
【0007】本発明の請求項2記載の半導体集積回路
は、さらに、このテスト回路に、発生するランダムパタ
ーンの重みを設定する機能を有したものである。つま
り、請求項1記載の重みビット生成部の一部または全て
に重み制御回路を備え、この重み制御回路から出力され
る重み制御信号を論理ゲートに入力する。
【0008】本発明の請求項3記載の半導体集積回路
は、前記重み制御回路が重み制御レジスタによって構成
され、前記重み制御レジスタがシフトレジスタとして構
成されている。
【0009】本発明の請求項4記載の半導体集積回路
は、疑似ランダムパターン発生回路がシフトレジスタに
よって構成され、前記シフトレジスタと重み制御レジス
タとが一つのシフトレジスタとして接続されている。
【0010】
【作用】請求項1記載の半導体集積回路は、被テスト回
路に応じた重み付きランダムパターンを複数ビット幅で
生成し、自己テストを行うことのできる機能を有したも
のとなる。
【0011】請求項2記載の半導体集積回路は、一部ま
たは全てのビットに対して、発生させるランダムパター
ンの重みをビットごとに設定するための入力を有するこ
とにより、特定のビットに対してランダムパターンの重
みを設定変更できることとなる。
【0012】請求項3記載の半導体集積回路は、ランダ
ムパターンの重みを設定するための入力部にシフトレジ
スタを接続し、そのシフトレジスタの入力を外部入力に
することで、重み設定のための入力を1個にしたもので
ある。
【0013】請求項4記載の半導体集積回路は、前記シ
フトレジスタの入力部を外部に設けずに疑似ランダム発
生部のシフトレジスタの最終段と接続することで、重み
設定のための外部入力ピンを削除できる。
【0014】
【実施例】以下、具体的例について詳細に述べる。図1
は、重み付きランダムパターン発生回路を有する集積回
路の一実施例である。本回路は、ビットの重み付きラン
ダムパターン発生回路101と被テスト回路102から
構成される。重み付きランダムパターン発生回路101
は5ビットの出力を有し、被テスト回路102の5ビッ
トの入力と接続されている。
【0015】重み付きランダムパターン発生回路101
は、5ビットの疑似ランダムパターン発生部103と重
み生成部104から成る。疑似ランダムパターン発生部
103は5ビットの線形フィードバックレジスタ(Line
ar Feedback Shift Register: 以下、LFSRと略す)で構
成されており、31の周期で疑似ランダムパターンを発
生する。
【0016】重み生成部104は、複数の論理ゲートと
1つのフリップフロップから成る重みビット生成部13
1〜135の5個で構成される。各重みビット生成部1
31〜135の論理回路の構成は被テスト回路102の
構造に応じて決定される。また、各重みビット生成部1
31〜135が有するフリップフロップは、生成される
ビットの重みを制御するためのレジスタであり、設定す
る値に応じた重みでビットが生成される。これらのレジ
スタは1つのシフトレジスタとして接続されている(1
05)。このシフトレジスタの入力部122は、疑似ラ
ンダムパターン発生部103のLFSRの出力部121
と接続されており、外部のシフトイン入力(shift-in)
112より設定を行えるようになっている。またシフト
レジスタの入力部122は外部入力としても良い。
【0017】重みビット生成部131〜135の構成方
法について述べる。論理値1または論理値0の発生確率
を重みという。重みを表す尺度として論理値1の発生確
率を用いることができる。例えば、論理値1、論理値0
を等確率で発生するランダムパターン発生器からの出力
は1/2となる。
【0018】重みの計算方法を(表1)に示す。この表
に基づいた計算例を(数1)、図2に示す。
【0019】
【表1】
【0020】
【数1】
【0021】各重みビット生成部131〜135のフリ
ップフロップ(レジスタ)に接続された重み制御入力に
対しても同様の計算で求めることができる。例えば、第
1重みビット生成部131において、その出力y1は疑
似ランダム発生部103の出力x1及びx3をもとに生
成される。重み制御レジスタc1が0のとき、出力y1
へはx1のみ影響する。重み制御レジスタc1が1のと
き、出力y1へはx1及びx3をもとに出力が生成され
ることになる。また、第3重みビット133が有する2
入力XOR(排他的論理和)ゲート(g32)は重み制
御レジスタc3からの入力に応じて、もう一方の入力か
らの値を反転するかそのまま出力するかを制御する機能
を果たす。すなわち、重み制御レジスタc3の値が0の
ときは、x3とx5をもとに重み付きランダムビットを
生成するゲートg31からの出力はそのまま、出力y3
へ出力される。このとき出力される値の重みをpとする
と、重み制御レジスタc3の値が1のとき、ゲートg3
1からの出力は反転され、重みは1−pとなる。
【0022】(表2)に、図1の重み生成部104の入
力ビット(x1〜x5)からの入力すべてが1/2の重
みで入力された場合の出力ビット(y1〜y5)の重み
の計算結果を、重み制御レジスタ(c1〜c5)の値が
0、1それぞれの場合について示す。
【0023】
【表2】
【0024】図1の重み付きランダムパターン発生回路
101の動作例を以下に述べる。 1)モード切り替え入力(bist/shift)111への入力
を0にして、シフトモードにする。
【0025】2)クロック入力(clock )113にクロ
ックを入力しながら、シフトイン入力(shift-in)11
2から内部レジスタへの設定値をc1,c2,...,
c5,r5,r4,...,r1の順でシフトインす
る。
【0026】3)モード切り替え入力(bist/shift)1
11への入力を1にして、ビストモードにする。
【0027】4)クロック入力(clock )113にクロ
ックを入力することで、重み付きランダムパターンがy
1〜y5から出力される。
【0028】以上のようにして、疑似ランダムパターン
発生部103から発生されるすべての31パターンをも
とに生成される重み付きランダムパターンの重みを(表
3)に示す。
【0029】
【表3】
【0030】重み付きランダムパターンは、入力数が大
きいために考えられる入力の組み合わせすべてを網羅的
に入力することができないような回路に対して有効であ
る。したがって、前述の実施例で示したような、比較的
短時間ですべての入力パターンの組合せを発生できる規
模の回路に対する重み付きランダムパターンの有効性は
低い。より実用的な実施例を以下に説明する。
【0031】図3は16ビットの重み付きランダムパタ
ーン発生回路を有した半導体集積回路である。本回路は
重み付きランダムパターン発生回路301と被テスト回
路302から成る。重み付きランダムパターン発生回路
301は20ビットの疑似ランダムパターン発生部30
3と16ビットの重み生成部304から成る。重み生成
部304は2個の重み制御レジスタca,cbを備えた
重みビット生成部16個(311〜326)で構成され
る。16個の重みビット生成部はすべて同一の論理回路
で構成されており、その重み生成論理の構成は図4のよ
うになっている。図4の重みビット生成回路は、3個の
ランダムビット入力(601,602,603)、2個
の重み制御入力(604,605)、1個の重みビット
出力(606)を有する。3個のランダムビット入力
は、図3の疑似ランダムパターン発生部303からの出
力20個のうちの3個と接続されている。2個の重み制
御入力は2個の制御レジスタca,cbと接続されてい
る。
【0032】図4の回路において、3個のランダムビッ
ト入力にそれぞれ1/2の重みでランダムビットが入力
されたときの、2個の重み制御入力の入力値に対する出
力の重みを(表4)に示す。
【0033】
【表4】
【0034】
【表5】
【0035】図3の回路において、すべての重み制御レ
ジスタ32個(ca1,cb1,ca2,cb
2,...,ca16,cb16)の値を(表5)に示
すように、1000パターンごとに計3回設定し、合計
3000パターン発生させるとき、得られるランダムパ
ターンのビットそれぞれの重みの計算値を(表6)に示
す。
【0036】
【表6】
【0037】
【表7】
【0038】また、実際にシミュレーションを行って得
られる結果を(表7)に示す。なお、(表6),(表
7)ともに、1000パターン毎の重みと計3000パ
ターンの重みを表している。また、それぞれの重みは論
理値1の割合を百分率(%)で表している。
【0039】
【発明の効果】請求項1記載の半導体集積回路は、被テ
スト回路に応じた重み付きランダムパターンを複数ビッ
ト幅で生成し、比較的小規模な論理回路の付加で重み付
きランダムパターンを発生できるようにしたものであ
り、一般のランダムパターンによるテストが有効でない
ような回路に対して効果的な組み込み自己テストを行え
る。
【0040】請求項2記載の半導体集積回路は、一部ま
たは全てのビットに対して、発生させるランダムパター
ンの重みをビットごとに設定するための入力を有するこ
とにより、特定のビットに対してランダムパターンの重
みを設定変更できることとなり、一種類ではなく複数種
類の重み付きランダムパターンを発生できる。
【0041】請求項3記載の半導体集積回路は、ランダ
ムパターンの重みを設定するための入力部にシフトレジ
スタを接続し、そのシフトレジスタの入力を外部入力に
することで、重み制御のための複数個の入力が1個とな
り、外部入力ピン数を削減できる。
【0042】請求項4記載の半導体集積回路は、前記シ
フトレジスタの入力部を外部に設けずに疑似ランダム発
生部のシフトレジスタの最終段と接続することで、重み
制御のための外部入力ピンを特別に設けることなく重み
制御を行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における5ビット重み付きラ
ンダムパターン発生回路を有する半導体集積回路の構成
【図2】本発明における重み生成論理の計算例を示した
【図3】本発明の一実施例における16ビット重み付き
ランダムパターン発生回路を有する半導体集積回路の構
成図
【図4】図3に示す実施例の半導体集積回路内部の重み
生成論理部の論理図
【符号の説明】
101,301 重み付きランダムパターン発生回路 102,302 被テスト回路 103,303 疑似ランダムパターン発生部 104,304 重み生成部 105 重み制御シフトレジスタ 111 ビスト/シフトモード切り替え入力 112 シフトイン入力 113 クロック入力 121 LFSR出力部 122 重み制御シフトレジスタ入力部 131−135,311−326 重みビット生成部 331−336 重み生成論理 601−603 ランダムビット入力 604,605 重み制御入力 606 重みビット出力

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】疑似ランダムパターン発生回路と、前記疑
    似ランダムパターン発生回路の出力の一部または全部を
    入力とする、複数個の重みビット生成部を有する重み生
    成部と、前記重みビット生成部の出力を入力とする被テ
    スト回路とを備え、前記重みビット生成部が複数個の論
    理ゲートによって構成されることを特徴とする半導体集
    積回路。
  2. 【請求項2】請求項1記載の重みビット生成部の一部ま
    たは全てに重み制御回路を備え、この重み制御回路から
    出力される重み制御信号を論理ゲートに入力することを
    特徴とする半導体集積回路。
  3. 【請求項3】請求項2記載の重み制御回路が重み制御レ
    ジスタによって構成され、前記重み制御レジスタがシフ
    トレジスタとして構成されていることを特徴とする半導
    体集積回路。
  4. 【請求項4】請求項3記載において、疑似ランダムパタ
    ーン発生回路がシフトレジスタによって構成され、前記
    シフトレジスタと重み制御レジスタとが一つのシフトレ
    ジスタとして接続されていることを特徴とする半導体集
    積回路。
JP3294088A 1991-11-11 1991-11-11 半導体集積回路 Pending JPH05134015A (ja)

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JP (1) JPH05134015A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6658616B1 (en) * 1999-11-22 2003-12-02 Cadence Design Systems, Inc. Method for improving the efficiency of weighted random pattern tests through reverse weight simulation using effective pattern masks
JP2021050924A (ja) * 2019-09-20 2021-04-01 ローム株式会社 自己診断回路

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