JPH0626234B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPH0626234B2
JPH0626234B2 JP60017489A JP1748985A JPH0626234B2 JP H0626234 B2 JPH0626234 B2 JP H0626234B2 JP 60017489 A JP60017489 A JP 60017489A JP 1748985 A JP1748985 A JP 1748985A JP H0626234 B2 JPH0626234 B2 JP H0626234B2
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Japan
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cell
diagnostic
integrated circuit
semiconductor integrated
circuit device
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茂雄 久保木
哲夫 目代
郁朗 増田
照峯 林
俊明 増田
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/118Masterslice integrated circuits

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はマスタスライス型半導体集積回路装置に係り、
特に診断入出口専用パツドの大幅な低減が可能で、高い
診断検出率を得るに好適なマスタスライス型半導体集積
回路装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a master slice type semiconductor integrated circuit device,
In particular, the present invention relates to a master slice type semiconductor integrated circuit device which is capable of significantly reducing the pad dedicated to diagnosis entrance / exit and is suitable for obtaining a high diagnosis detection rate.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

マスタスライスLSIとは、LSIを製造する時に用い
る10数枚のマスクのうちで配線に相当するマスクのみ
を開発品種に応じて作成して所望の電気回路動作を有す
るLSIを製造するものである。
The master slice LSI is to manufacture an LSI having a desired electric circuit operation by creating only a mask corresponding to a wiring among ten or more masks used when manufacturing the LSI according to the development type.

従来のマスタスライスLSIの構成を第2図に示す。L
SIチツプ11は、その外周にボンデングパツドおよび
入出口回路領域12を持ち、内部にはトランジスタ等の
素子から成る基本セル13をX軸方向に配列した基本セ
ル列14を配線領域15をはさんで繰返し配置した構成
を採つている。所望の電気回路動作を得るために、隣接
した基本セル13を1個あるいは数個結線してNAND
ゲートやフリツプフロツプなどを形成する(以後、この
ようにして形成した論理ゲートをブロツクと呼ぶ)。そ
して、複数個の基本セル13で形成した各種論理ブロツ
ク間の論理図に従つて結線することによつて一つのLS
Iを形成する。論理ブロツクの配置,配線はDAシステ
ム(Design Automation System)により自動的に行なわ
れる。
The configuration of a conventional master slice LSI is shown in FIG. L
The SI chip 11 has a bonding pad and an inlet / outlet circuit area 12 on the outer periphery thereof, and a basic cell row 14 in which basic cells 13 composed of elements such as transistors are arranged in the X-axis direction is repeated inside the wiring area 15 in the inside. The arrangement is adopted. To obtain a desired electric circuit operation, one or several adjacent basic cells 13 are connected to form a NAND.
Gates, flip flops, etc. are formed (hereinafter, the logic gate formed in this way is called a block). Then, by connecting according to a logic diagram between various logic blocks formed by a plurality of basic cells 13, one LS is formed.
Form I. Placement and wiring of logic blocks are automatically performed by a DA system (Design Automation System).

第3図は従来の基本セル13の一例を示す平面図であ
る。基本セル13は、P型MOSトランジスタ(以後P
MOSと記す)のソースあるいはドレインとなるP
領域20,N型MOSトランジスタ(以後NMOSと記
す)のソースあるいはドレインとなるN型領域21、
型領域を形成するためにN型基板内に形成されるP
−WELL領域(図示せず),PMOS及びNMOSの
ポリSiゲート電極(うち1本はPMOSとNMOSで
共有)22、両トランジスタに電源電圧を供給するVcc
電源線25,GND電源線26から形成される。この場
合、品種毎に変わるマスク(カスタムマスク)は、該P
形領域20またはN形領域21、ポリSi電極22
とAl1配線とを接続するためのコンタクト孔(CT孔
と記す)のマスク、Al1配線マスク、Al1配線とA
l2配線を接続するための層間絶縁膜にあけるコンタク
ト孔(TH孔と記す)のマスク、それにAl2配線マス
クの4枚少々である。第3図において、23,24はそ
れぞれCT孔を介してN型基板とP−WELL領域にV
cc電位、GND電位を供給するためのP型領域、N
型領域である。
FIG. 3 is a plan view showing an example of a conventional basic cell 13. The basic cell 13 is a P-type MOS transistor (hereinafter P
P + type region 20 serving as a source or drain of a MOS), N + type region 21 serving as a source or drain of an N-type MOS transistor (hereinafter referred to as NMOS),
P formed in an N-type substrate to form an N + -type region
-WELL region (not shown), PMOS and NMOS poly-Si gate electrode (one of which is shared by the PMOS and NMOS) 22, V cc is supplied to the power supply voltage to both transistors
It is formed of a power supply line 25 and a GND power supply line 26. In this case, the mask (custom mask) that changes for each product type is the P
+ Type region 20 or N + type region 21, poly-Si electrode 22
Of contact holes (referred to as CT holes) for connecting the Al1 wiring with the Al1 wiring, the Al1 wiring mask, the Al1 wiring and A
There are a few masks of contact holes (referred to as TH holes) in the interlayer insulating film for connecting the 12 wiring and four Al2 wiring masks. In FIG. 3, reference numerals 23 and 24 denote V to the N-type substrate and the P-WELL region through the CT holes, respectively.
P + type region for supplying cc potential and GND potential, N +
It is a type area.

第4図(a)に、基本セル列14の上に3入力NANDゲ
ートの論理ブロツク(第4図(b)に論理シンボルを示
す)を構成した例を示す。下地の基本セルは単純化のた
めのトランジスタ記号を使いシンボライズし、第3図に
示したものと同一物,同等物は、同じ記号で示す。第4
図(a)において黒太の実線はAl1配線、点線はAl2
配線、×印はCT孔、□印はTH孔である。Al1配線
で2入力NANDのトランジスタ間結線を行ない、入力
端子A,B,C(等電位端子A′,B′,C′)はAl
1配線で、出力端子D(等電位端子D′)はAl2配線
で形成する。このように、主にAl1配線を使つてトラ
ンジスタの結線パターンを形成することにより、種々の
論理ブロツクを形成する。そして、これらの論理ブロツ
クは基本セル列14内の任意の位置に配置され、論理ブ
ロツク間は、配線領域15において主にX方向はAl1
配線を、Y方向はAl2配線を、接続点にはTH孔を使
つて配線される。なお、入出力回路領域12には入出力
バツフアを構成するための入出力回路セル(I/Oセ
ル)が配列されている。
FIG. 4 (a) shows an example in which a logic block of a 3-input NAND gate (a logic symbol is shown in FIG. 4 (b)) is formed on the basic cell array 14. The underlying basic cells are symbolized by using transistor symbols for simplification, and the same or equivalent components as those shown in FIG. 3 are represented by the same symbols. Fourth
In Figure (a), the thick black solid line is Al1 wiring and the dotted line is Al2.
Wiring, x marks are CT holes, and □ marks are TH holes. A 2-input NAND transistor is connected by the Al1 wiring, and the input terminals A, B, C (equipotential terminals A ', B', C ') are made of Al.
The output terminal D (equipotential terminal D ') is formed by one wire and is formed by an Al2 wire. As described above, various logic blocks are formed by forming the transistor connection pattern mainly using the Al1 wiring. Then, these logic blocks are arranged at arbitrary positions in the basic cell row 14, and between the logic blocks in the wiring region 15 mainly in the X direction Al1.
Wiring is performed using Al2 wiring in the Y direction and TH holes at the connection points. In the input / output circuit area 12, input / output circuit cells (I / O cells) for forming an input / output buffer are arranged.

ところで、論理LSIにおいては高集積化に伴ない、故
障回路が指数関数的に増大するためLSI中の故障を全
て検出できるようなテストパターンを作成する作業が困
難になると同時に、その作業工数(診断工数)が急増す
る。特に、ゲートアレイの場合、品種展開時の全開発工
数に占める診断工数の割合は大きく、開発期間短縮の大
きなネツクとなつている。そのため、一般にカスタムL
SIの場合、全体の回路を組合せ回路群と順次回路群に
分割して、個々の組合せ回路群の診断に置換えるいわゆ
る分割診断方式が広く採用されている。この場合、個々
のフリツプフロツプは診断データ(組合せ回路群の入力
テストパターンまたは出力テストパターン)を外部ピン
からライト(スキヤンイン)、リード(スキヤンアウ
ト)できる機能を有する必要がある。一方、診断データ
入出力用などの診断用ピンは、通常ピンと共用できない
ため制約が大きく、したがつて、診断のための回路方式
は制約の大きいものであつた。たとえば、診断専用ピン
数を低減するため内部のフリツプフロツプをシフトレジ
スタ状に結線して、シフトレジスタ動作でスキヤンイ
ン,スキヤンアウトするLSSD方式がある(特公昭5
7−3107、論理装置のレベル感知形試験方法、IB
M社)。しかし、マスタスライスLSIに適用する上で
テストステツプ数が大きい傾向がある。
By the way, in a logic LSI, the number of failure circuits exponentially increases with the high integration, and thus it becomes difficult to create a test pattern that can detect all failures in the LSI, and at the same time, the work man-hour (diagnosis) The number of man-hours) increases sharply. In particular, in the case of a gate array, the ratio of diagnostic man-hours to the total man-hours required for developing products is large, which is a major reason for shortening the development period. Therefore, in general, custom L
In the case of SI, a so-called divided diagnosis method is widely adopted in which the entire circuit is divided into a combination circuit group and a sequential circuit group, and the diagnosis is performed for each combination circuit group. In this case, each flip-flop must have a function of writing (skipping in) and reading (skipping out) the diagnostic data (input test pattern or output test pattern of the combinational circuit group) from an external pin. On the other hand, diagnostic pins for inputting / outputting diagnostic data have large restrictions because they cannot be shared with normal pins. Therefore, the circuit system for diagnosis has large restrictions. For example, there is an LSSD method in which internal flip-flops are connected in a shift register shape to reduce the number of pins dedicated to diagnosis, and scan-in and scan-out are performed by the shift register operation (Japanese Patent Publication No. 5).
7-3107, Level sensitive test method for logic devices, IB
Company M). However, the number of test steps tends to be large when applied to a master slice LSI.

なお、そのため論理回路の一部をチツプ内のI/Oセル
全部に組込んでおく例(特開昭58−44741)もある
が、I/Oセル数が大きい場合、所要ゲート面積が増大
する傾向がある。
Therefore, there is an example in which a part of the logic circuit is incorporated in all the I / O cells in the chip (Japanese Patent Laid-Open No. 58-44741). However, when the number of I / O cells is large, the required gate area increases. Tend.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は通常ピンを診断用ピンとして兼用可能に
することにより、診断性能の向上が期待できる診断用回
路組込型マスタスライスLSIを提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a diagnostic circuit built-in type master slice LSI in which normal pins can also be used as diagnostic pins to improve diagnostic performance.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は分割診断方式をゲートアレイに適用するにあた
り、通常パツドを診断パツドとしても兼用可能な回路方
式を実現することにより診断専用パツドの低減をはかつ
たもので、特に、データバスを介して数ビツト同時にリ
ード/ライト(スキヤンアウト,スキヤンイン)する診
断方式への適用を考えている。
The present invention is intended to reduce the number of dedicated diagnostic pads by implementing a circuit system in which the normal diagnostic pad can also be used as a diagnostic pad when the divided diagnostic system is applied to the gate array. We are considering application to a diagnostic method that reads / writes (skian out, skiin in) simultaneously for several bits.

第5図は前記分割診断方式を採用し本発明を適用したゲ
ートアレイLSIのチツプ構成を示したもので、前出の
ものと同一、同等物は同一記号で表わす。チツプ11に
おいて、周辺領域12内のI/Oセル領域45には、I
/Oセルたとえば44−0〜44−4が配置され、基本
セル列14内には種々の論理ブロツクが配置される。説
明の便宜上、ここでは全体の回路が組合せ回路群41−
1と組合せ回路ブロツク41−2、FFブロツク40−
1,40−2と40−3に分割されたとする。42はデ
コーダおよびランダムゲートから成る診断タイミング発
生回路ブロツク、43−1〜43−4はI/Oセル制御
用論理ブロツクでいずれも診断用付加回路ブロツクであ
る。
FIG. 5 shows a chip configuration of a gate array LSI to which the above-mentioned divisional diagnosis method is applied and the present invention is applied. In the chip 11, the I / O cell region 45 in the peripheral region 12 has an I
/ O cells, for example, 44-0 to 44-4 are arranged, and various logic blocks are arranged in the basic cell column 14. For convenience of explanation, here, the entire circuit is a combinational circuit group 41-
1 and combination circuit block 41-2, FF block 40-
It is assumed to be divided into 1, 40-2 and 40-3. Reference numeral 42 is a diagnostic timing generating circuit block including a decoder and a random gate, and 43-1 to 43-4 are I / O cell control logic blocks, all of which are diagnostic additional circuit blocks.

診断の手順は下記の手順で行なう。まず、診断クロツ
ク,リードライト信号などの診断専用パツドを持つ診断
信号群46とFFアドレス信号ADRが診断タイミング
発生回路ブロツク42に入力され、各FFブロツクのリ
ードライト信号群47が発生する。個々のFFブロツク
は前記信号群47により選択され、黒太の実線で示す診
断バス(双方向データバス)を経由して外部パツド(図
示せず)から診断入力データSI0,SI1,診断出力
データSO0,SO1がそれぞれ入力,出力される。診
断パツドと通常パツドが兼用できるためには、通常モー
ドおよび診断モードを設け、診断モードにおいてI/O
セル44−0〜44−2は入力バツフアとして、I/O
セル44−3と44−4は出力バツフアとして動作する
必要がある。そこで、本発明ではI/Oセル論理機能を
通常モード/診断モード信号で切換えるため、I/Oセ
ル制御用論理ブロツク43−1〜43−4を診断バスに
挿入することとした。前記I/Oセル制御用論理ブロツ
クは内部論理ブロツクにより構成され、ユーザ設計の論
理図において結線されているI/Oセルと内部論理ブロ
ツク間に通常動作モードにおける信号論理を変えずに挿
入すればよいので、DAプログラムにより診断用回路を
自動生成するに好都合である。また、必要な診断用パツ
ドの数だけI/Oセル制御用論理ブロツクを生成すれば
よいので、前記I/Oセル制御用論理ブロツクと等価な
全論理機能をI/Oセル内におさめておく方式と比べて
も、診断用付加回路面積を大幅に低減できる。たとえ
ば、後者の方式では、I/Oセル制御ブロツクが最大6
ゲート(2入力NAND換算)で構成され、パツド数1
80の場合、1080ゲートも診断用回路として費やさ
れる。
The diagnosis procedure is as follows. First, the diagnostic signal group 46 having diagnostic dedicated pads such as diagnostic clock and read / write signal and the FF address signal ADR are input to the diagnostic timing generation circuit block 42, and the read / write signal group 47 of each FF block is generated. The individual FF blocks are selected by the signal group 47, and the diagnostic input data SI0, SI1 and diagnostic output data SO0 are input from an external pad (not shown) via a diagnostic bus (bidirectional data bus) indicated by a solid black line. , SO1 are input and output, respectively. In order that the diagnostic pad and the normal pad can be used in common, the normal mode and the diagnostic mode are provided, and the I / O in the diagnostic mode is set.
The cells 44-0 to 44-2 are used as input buffers for I / O.
Cells 44-3 and 44-4 need to act as output buffers. Therefore, in the present invention, since the I / O cell logic function is switched by the normal mode / diagnosis mode signal, the I / O cell control logic blocks 43-1 to 43-4 are inserted into the diagnosis bus. The logic block for controlling the I / O cell is composed of an internal logic block. If the signal logic in the normal operation mode is inserted between the I / O cell and the internal logic block connected in the user-designed logic diagram without changing the signal logic. Since it is good, it is convenient to automatically generate a diagnostic circuit by a DA program. Further, since the I / O cell control logic block is generated by the number of necessary diagnostic pads, all logic functions equivalent to the I / O cell control logic block are stored in the I / O cell. Compared with the method, the area of the diagnostic additional circuit can be significantly reduced. For example, in the latter method, the maximum number of I / O cell control blocks is 6.
Comprised of a gate (converted to 2-input NAND), the number of pads is 1.
In the case of 80, 1080 gates are also spent as a diagnostic circuit.

なお、前記診断用付加回路ブロツクは通常の論理ブロツ
クと同じように自動配置されてもよいし、あるいは自動
配置,配線される前にあらかじめ接続されるべきI/O
セルの近くなどに固定配置されてもよい。この場合は自
動配線プログラムによる自動配線に好結果が期待でき
る、すなわち未配線本数を少なくできる効果がある。
The diagnostic additional circuit block may be automatically arranged in the same manner as a normal logic block, or an I / O to be connected in advance before being automatically arranged and wired.
It may be fixedly arranged near the cell. In this case, a good result can be expected for the automatic wiring by the automatic wiring program, that is, the number of unwired wires can be reduced.

ここで、I/Oセル制御用論理ブロツクの挿入原理を第
6図に示す。第6図(a)は通常論理の場合で、I/Oセ
ル100は配線A,B,…Nで内部論理ブロツク(図示
せず)に、また配線103でボンデングパツド(以後、
単にパツドと呼ぶ)102に接続される。ここで、通常
論理とは診断用付加回路なしの論理、または論理設計者
(ゲートアレイの場合顧客,ユーザ)が診断を意識しな
いで設計した論理を意味する。この論理において、パツ
ド102を診断用に兼用するため、第6図(b)に示すよ
うにI/Oセル制御用論理ブロツク101を該内部論理ブ
ロツクと該I/Oセル100との間に挿入する。該論理
ブロツク101において、信号線群104は診断用信号
線群で、診断モード信号、診断ライトタイミング信号、
診断リードタイミング信号などが重畳されるが、これら
は該I/Oセル制御用論理ブロツク101の種類によつ
て決まる。
Here, FIG. 6 shows the principle of insertion of the logic block for controlling the I / O cell. FIG. 6 (a) shows a case of normal logic, in which the I / O cell 100 has wirings A, B, ... N for an internal logic block (not shown), and a wiring 103 has a bonding pad (hereinafter referred to as "bonding pad").
Simply referred to as a pad) 102. Here, the normal logic means a logic without a diagnostic additional circuit or a logic designed by a logic designer (customer or user in the case of a gate array) without being aware of the diagnosis. In this logic, since the pad 102 is also used for diagnosis, an I / O cell control logic block 101 is inserted between the internal logic block and the I / O cell 100 as shown in FIG. 6 (b). To do. In the logic block 101, a signal line group 104 is a diagnostic signal line group, and includes a diagnostic mode signal, a diagnostic write timing signal,
A diagnostic read timing signal and the like are superposed, but these are determined by the type of the I / O cell control logic block 101.

以上の構成から明らかなように、該I/Oセル制御用論
理ブロツクの追加によつて、該信号線A,B,…Nと内
部論理ブロツクの接続関係(通常論理回路)は不変であ
り、しかも通常動作モード時には、該信号A,B,…N
と該パツド102間の信号論理は第6図(a)の場合と同
じに保たれる。本発明は通常用と診断用を兼用するパツ
ド毎に、すなわちI/Oセル毎に(パツドとI/Oセル
は対応している)前記I/Oセル制御用論理ブロツクを
挿入するのが特徴である。
As is apparent from the above configuration, the connection relationship (normal logic circuit) between the signal lines A, B, ... N and the internal logic block is unchanged by the addition of the I / O cell control logic block. Moreover, in the normal operation mode, the signals A, B, ...
The signal logic between the pad 102 and the pad 102 is kept the same as in the case of FIG. 6 (a). The present invention is characterized in that the I / O cell control logic block is inserted for each pad that is used for both normal and diagnostic purposes, that is, for each I / O cell (the pad corresponds to the I / O cell). Is.

なお、該論理セルの挿入によつて通常パスの信号デレイ
が増加するが、実施例で述べるようにその影響は小さ
い。
Although the signal delay of the normal path increases due to the insertion of the logic cell, the effect is small as described in the embodiment.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図は通常モード時でパツド仕様が入力,出力,3ステー
ト入出力バツフアの場合に、診断モード時に要求される
各種論理機能に対してI/OセルとI/Oセル制御ブロ
ツクの組合せを示したものである。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. First
The figure shows the combinations of I / O cells and I / O cell control blocks for various logic functions required in the diagnostic mode when the pad specifications are input, output, and 3-state input / output buffers in the normal mode. It is a thing.

まず、通常モードで入力バツフアの場合を考える。すな
わち、診断なしの場合は第1図(a)示すようにI/Oセ
ル61で表わされる。ここで、62はパツド、Kは入力
信号、kは該I/Oセルの出力信号である。
First, consider the case of input buffer in normal mode. That is, when there is no diagnosis, it is represented by the I / O cell 61 as shown in FIG. Here, 62 is a pad, K is an input signal, and k is an output signal of the I / O cell.

第1図(b)は診断モードでアドレス入力の場合を示し、
信号kラインにインバータブロツク63,63′を接続
してアドレス信号aを内部論理回路に供給する。信号
kの速度は、負荷がフアンアウト1個、Al配線が若干
増加するだけであまり影響されない。診断データ入力の
場合は第1図(b)で括弧内に示すように、ライトタイミ
ング信号SWで制御される3ステートバツフアブロツク
64を信号kラインにつなぎ、内部論理回路に診断デー
タdを供給する。該3ステートバツフアブロツク64
は、第7図に示す回路(クロツクドゲートインバータ)
で形成される。すなわち、PMOSトランジスタM1,
M2、NMOSトランジスタM3,M4をVcc端子72
とGND端子73間に直列接続して成り、入力信号kは
インバータ70を介してM1とM4のゲート電極に共通
に入力され、ライトタイミング信号SWはM3のゲート
電極およびインバータ71を介してM2のゲート電極に
入力される。したがつて、該ライトタイミング信号SW
が“0”レベルの時はM2のゲート電極入力(インバー
タ71出力)が“1”レベル、M3のゲート入力が
“0”レベルとなるのでM2とM3はオフ、すなわち、
出力信号dはハイインピーダンス状態となる。次に、
該信号SWが“1”レベルのときは前記論理レベルと反
対のレベルになるので、M2,M3はともにオンにな
り、d出力は信号kと同一論理レベル出力となる。
Figure 1 (b) shows the case of address input in diagnostic mode,
Inverter blocks 63 and 63 'are connected to the signal k line to supply the address signal a i to the internal logic circuit. The speed of the signal k is not so much influenced by the load being one fanout and the Al wiring being slightly increased. In the case of inputting the diagnostic data, as shown in parentheses in FIG. 1 (b), the 3-state buffer block 64 controlled by the write timing signal SW is connected to the signal k line, and the diagnostic data d j is supplied to the internal logic circuit. Supply. The 3-state buffer 64
Is the circuit shown in FIG. 7 (clocked gate inverter)
Is formed by. That is, the PMOS transistor M1,
M2 and NMOS transistors M3 and M4 are connected to the Vcc terminal 72
And a GND terminal 73 are connected in series, the input signal k is commonly input to the gate electrodes of M1 and M4 via the inverter 70, and the write timing signal SW is supplied to the gate electrode of M3 and the inverter of M2 via the inverter 71. Input to the gate electrode. Therefore, the write timing signal SW
Is at "0" level, the gate electrode input of M2 (output of the inverter 71) is at "1" level, and the gate input of M3 is at "0" level, so M2 and M3 are off, that is,
The output signal d j is in a high impedance state. next,
When the signal SW is at "1" level, the level is opposite to the logic level, so that both M2 and M3 are turned on, and the d j output becomes the same logic level output as the signal k.

一方、診断モード時データ出力の場合は、第1図(c)に
示される。通常モード時、出力バツフア62′の出力D
と入力信号kとの競合を防ぐため、入力バツフアI/
Oセル61は3ステート入出力バツフアI/Oセル62
に置換えられ、リードタイミング信号SRで制御され
る。該I/Oセル62は実際は第8図の回路構成で示さ
れ、3ステート付バツフア62′はVcc端子72とGN
D端子73間にソースおよびドレインが直列接続された
PMOSトランジスタM5とNMOSトランジスタM
6、それに3ステート制御用内部論理ブロツク62″か
ら構成される。該論理ブロツク62″は、2入力NAN
D80、2入力NOR81、インバータ82から成る。
動作について説明する。まず、通常モード時ではリード
タイミング信号SRが“0”レベルであり、該2NAN
D80の入力の一方が“0”レベル、該2NOR81の
入力の一方が“1”レベルとなるので、信号線83は
“1”レベル、信号線84は“0”レベルとなり、M
5,M6ともにオフとなる。したがつて、信号K/D
ラインはハイインピーダンス状態になり、パツド62は
入力パツドとして機能する。次に、該リードタイミング
信号SRが“1”レベル時(診断モード時起る)は、該
2NAND80の入力の一方が“1”レベル、該2NO
R81の入力の一方が“0”レベルとなるので、信号線
83および84はともに該診断データdの反転論理レ
ベルとなり、出力信号K/Dはdと同一論理レベル
になる。なお、3ステート付出力バツフア62′は、前
記第7図のクロツクドゲートインバータ型でもよく、こ
の場合は3ステート制御用内部論理ブロツク62″が不
要な利点がある。
On the other hand, the case of data output in the diagnostic mode is shown in FIG. 1 (c). Output D of output buffer 62 'in normal mode
In order to prevent the competition between j and the input signal k, the input buffer I /
The O cell 61 is a 3-state input / output buffer I / O cell 62.
And is controlled by the read timing signal SR. The I / O cell 62 is actually shown in the circuit configuration of FIG. 8, and the 3-state buffer 62 'has a Vcc terminal 72 and a GN.
A PMOS transistor M5 and an NMOS transistor M whose source and drain are connected in series between the D terminals 73
6, and an internal logic block 62 ″ for controlling three states. The logic block 62 ″ is a 2-input NAN.
D80, 2-input NOR 81, and inverter 82.
The operation will be described. First, in the normal mode, the read timing signal SR is at "0" level,
Since one of the inputs of D80 becomes "0" level and one of the inputs of the 2NOR 81 becomes "1" level, the signal line 83 becomes "1" level, the signal line 84 becomes "0" level, and M
Both 5 and M6 are turned off. Therefore, the signal K / D j
The line goes into a high impedance state and pad 62 functions as an input pad. Next, when the read timing signal SR is at "1" level (occurs in the diagnostic mode), one of the inputs of the 2NAND 80 is at "1" level and the 2NO
Since one of the inputs of R81 is at "0" level, both signal lines 83 and 84 are at the inverted logic level of the diagnostic data d j , and the output signal K / D j is at the same logic level as d j . The 3-state output buffer 62 'may be of the clocked gate inverter type shown in FIG. 7, and in this case, there is an advantage that the 3-state controlling internal logic block 62 "is unnecessary.

通常モードにおいて、I/Oセルが出力バツフアの場合
を考える。診断パツド不要の場合は第1図(d)に示すよ
うに、I/Oセルは出力バツフア65を形成する。Sは
該出力バツフアの入力信号、Sは出力信号である。
Consider the case where the I / O cell is the output buffer in the normal mode. When the diagnostic pad is unnecessary, the I / O cell forms an output buffer 65 as shown in FIG. 1 (d). S is an input signal of the output buffer, and S is an output signal.

診断モード時(モード信号M=“0”)アドレス入力パ
ツドとして使う場合を第1図(e)に示す。すなわち、I
/Oセル65は3ステート入出力バツフアI/Oセル6
2に置換えられる。該3ステート入出力バツフア62は
診断モード信号Mで3ステート制御される3ステート付
出力バツフア62′と入力バツフア61から成る。診断
モードの時(M=“0”)は該3ステート付出力バツフ
ア62′の出力がハイインピーダンス状態になるので、
アドレス信号Aは該入力バツフア61に入力され、ア
ドレス信号aが内部診断用論理に供給される。診断デ
ータ入力の場合はさらに3ステートバツフアブロツク6
4を追加し、ライトタイミング信号SWに同期して診断
データdを発生させる(SW=“0”レベルの時はd
信号ラインはハイインピーダンス状態となる)。通常
モードの時(M=“1”)は、3ステート付出力バツフ
ア62′は通常のノンインバーテング出力バツフアを構
成し、出力信号Sを外部パツドから出力する。この場
合、出力側負荷容量は入力バツフア61のゲート容量の
分だけ増加するが、外部負荷容量に比べて充分小さく、
出力信号Sの速度への影響は小さい。
FIG. 1 (e) shows the case of using as an address input pad in the diagnostic mode (mode signal M = "0"). That is, I
/ O cell 65 is a 3-state input / output buffer I / O cell 6
Replaced with 2. The 3-state input / output buffer 62 comprises a 3-state output buffer 62 ′ controlled by the diagnostic mode signal M and a input buffer 61. In the diagnostic mode (M = "0"), the output of the output buffer 62 'with three states is in a high impedance state.
The address signal A i is input to the input buffer 61, and the address signal a i is supplied to the internal diagnostic logic. 3 state buffer 6 for diagnostic data input
4 is added, and diagnostic data d j is generated in synchronization with the write timing signal SW (when SW = “0” level, d
The j signal line is in a high impedance state). In the normal mode (M = "1"), the 3-state output buffer 62 'constitutes a normal non-inverting output buffer and outputs the output signal S from the external pad. In this case, the output side load capacitance increases by the amount of the gate capacitance of the input buffer 61, but is sufficiently smaller than the external load capacitance,
The influence of the output signal S on the speed is small.

診断データ出力として兼用する場合は第1図(f)に示さ
れる。I/Oセル65は通常と同じように出力反転バツ
フアを構成するが、該I/Oセル65と該入力信号と
の間にマルチプレクサ論理ブロツク67が挿入される。
診断モード時、リードタイミング信号SR=“1”とな
ると該マルチプレクサブロツク67は診断データd
選択し、該I/Oセル65は診断データDを出力す
る。通常モード時はSR=“0”であり、今度は通常入
力信号を選択し、通常動作を行なう。
When it is also used as diagnostic data output, it is shown in FIG. 1 (f). The I / O cell 65 constitutes an output inverting buffer as usual, but a multiplexer logic block 67 is inserted between the I / O cell 65 and the input signal.
In the diagnostic mode, when the read timing signal SR = “1”, the multiplexer block 67 selects the diagnostic data d j and the I / O cell 65 outputs the diagnostic data D j . In the normal mode, SR = "0", and this time, the normal input signal is selected and the normal operation is performed.

通常モードにおいて、3ステート入出力バツフアI/O
セル(第1図(g))を診断用と兼用する場合について説
明する。第1図(g)において、cは3ステート制御信
号、sは出力バツフア62′の入力信号、Kは入力バッ
ファ61の入力信号であり、I/Oセル62は実際は第
1図(c)で説明したのと同じ論理ブロツク62″とI/
Oセル62で構成される。
In normal mode, 3-state input / output buffer I / O
A case where the cell (FIG. 1 (g)) is also used for diagnosis will be described. In FIG. 1 (g), c is a 3-state control signal, s is an input signal of the output buffer 62 ', K is an input signal of the input buffer 61, and the I / O cell 62 is actually the same as in FIG. 1 (c). Same logic block 62 ″ and I / as described
It is composed of O cells 62.

アドレス入力として兼用する場合を第1図(h)に示す。
この場合、I/Oセル62は変わらず、2入力ANDゲ
ートブロツク68が追加される。なお、この図に限らず
前出と同一、同等物は同一記号で表わす。診断モード時
(M=“0”)は該2入力ANDゲートブロツク68出
力が“0”レベルになり、該3ステート付バツフア6
2′はオフになるので、アドレス入力Aは入力バツフ
ア61、インバータブロツク63,63′を介して入力
される。診断データ入力と兼用する場合は、さらに第1
図(h)で括弧内に示す3ステートバツフアブロツク64
を追加する。動作は前記と同じであるので省略する。通
常モード(M=“1”)時では2入力ANDゲートブロ
ツク68出力は3ステート制御信号cと同一論理レベル
となるので、I/Oセル62は通常の3ステート入出力
バツフアを形成する。
FIG. 1 (h) shows the case where it is also used as an address input.
In this case, the I / O cell 62 is unchanged and a 2-input AND gate block 68 is added. It should be noted that not only this figure but the same and equivalent parts as those described above are represented by the same symbols. In the diagnostic mode (M = "0"), the output of the 2-input AND gate block 68 becomes "0" level, and the buffer with 3-state 6
Since 2'is turned off, the address input A i is input via the input buffer 61 and the inverter blocks 63, 63 '. When also used as diagnostic data input, the first
3-state buffer block 64 shown in parentheses in Figure (h)
To add. Since the operation is the same as the above, it is omitted. In the normal mode (M = "1"), the 2-input AND gate block 68 output has the same logic level as that of the 3-state control signal c, so that the I / O cell 62 forms a normal 3-state input / output buffer.

診断データ出力と兼用する場合は第1図(i)に示されて
いる。この場合もI/Oセルは通常の3ステート入出力
バツフアI/Oセル62と同じでよいが、新たに、2入
力ORゲートブロツク69、2入力2ワイドAND−O
Rゲート70が追加される。診断モード時(M=
“0”)は、該ORゲートブロツク69の出力が“1”
レベルとなるので、3ステート付出力バツフア62′ノ
ンインバーテング出力バツフアとして動作する。また、
該ゲート70は診断データdの出力するので外部パツ
ドには診断データDが出力される。一方、通常モード
時(M=“1”)は、該ゲート70が通常入力信号Sを
出力し、該ORゲートは通常3ステート制御信号cを3
ステート付バツフア62′に供給するので、外部パツド
には該信号cが“1”レベルの時通常出力信号Sが出力
される。すなわち、通常動作を行なう。
FIG. 1 (i) shows a case where it is also used as diagnostic data output. In this case as well, the I / O cell may be the same as the normal 3-state input / output buffer I / O cell 62, but a new 2-input OR gate block 69, 2-input 2-wide AND-O is newly added.
The R gate 70 is added. In diagnostic mode (M =
"0") indicates that the output of the OR gate block 69 is "1".
Since it is at the level, it operates as a 3-state output buffer 62 'non-inverting output buffer. Also,
Since the gate 70 outputs the diagnostic data d j , the diagnostic data D j is output to the external pad. On the other hand, in the normal mode (M = “1”), the gate 70 outputs the normal input signal S, and the OR gate normally outputs the 3-state control signal c.
Since it is supplied to the buffer with state 62 ', the normal output signal S is output to the external pad when the signal c is at "1" level. That is, normal operation is performed.

〔発明の効果〕 本発明によれば、任意位置の通常用途のパツドを診断用
途のパツドに兼用できるので、診断専用パツド数を最小
限に押えることができると同時に診断用付加回路により
故障検出率を大きくできる効果がある。また、I/Oセ
ル内にではなく、内部論理ブロツクにI/Oセル制御用
回路を組込むので、診断パツド数分の診断用ブロツクを
用意すればよく、診断用付加回路面積を小さくできる利
点がある。さらに、該当I/Oセルと接続されている通
常内部論理ブロツク間に、前記I/Oセル制御ブロツク
を挿入するので、DAによる診断回路の生成が容易な効
果がある。
[Effect of the Invention] According to the present invention, since a pad for normal use at an arbitrary position can also be used as a pad for diagnostic use, the number of dedicated pads for diagnosis can be minimized and at the same time the fault detection rate can be increased by the additional diagnostic circuit. There is an effect that can be increased. Further, since the I / O cell control circuit is incorporated not in the I / O cell but in the internal logic block, it is sufficient to prepare as many diagnostic blocks as the number of diagnostic pads, which is advantageous in that the diagnostic additional circuit area can be reduced. is there. Further, since the I / O cell control block is inserted between the normal internal logic blocks connected to the corresponding I / O cell, the diagnostic circuit can be easily generated by DA.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の構成の一実施例を示す回路図、第2図
は従来のマスタスライスLSIの構成を示すチツプ平面
図、第3図は従来の基本セルの1例を示す平面図、第4
図(a)は従来の論理ブロツクを示す結線図、第4図(b)は
論理シンボル図、第5図は本発明の概要を示すチツプ平
面図、第6図は本発明の原理を示すブロツク図、第7図
および第8図は第1図を補足説明する回路図。 100……I/Oセル、101……I/Oセル制御用論
理ブロツク、61……入力バツフア、62……3ステー
ト入出力バツフア、62′……3ステート付出力バツフ
ア、63,63′……インバータゲート、64……3ス
テート付内部バツフア、65……反転出力バツフア、6
7……マルチプレクサ・ブロツク、69……2入力OR
ゲート、70……2ワイド2入力AND−ORゲート。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the structure of the present invention, FIG. 2 is a chip plan view showing the structure of a conventional master slice LSI, and FIG. 3 is a plan view showing an example of a conventional basic cell. Fourth
Figure (a) is a connection diagram showing a conventional logic block, Figure 4 (b) is a logic symbol diagram, Figure 5 is a chip plan view showing the outline of the present invention, and Figure 6 is a block showing the principle of the present invention. FIG. 7, FIG. 7 and FIG. 8 are circuit diagrams supplementarily explaining FIG. 100 ... I / O cell, 101 ... I / O cell control logic block, 61 ... Input buffer, 62 ... 3-state input / output buffer, 62 '... 3-state output buffer, 63, 63' ... … Inverter gate, 64 …… Internal buffer with 3 states, 65 …… Inverted output buffer, 6
7: Multiplexer block, 69: 2-input OR
Gate, 70 ... 2 Wide 2-input AND-OR gate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 郁朗 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 林 照峯 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 増田 俊明 茨城県日立市幸町3丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−111343(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Ikuro Masuda Inventor Ikuro Masuda 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Prefecture, Hitachi Research Institute, Ltd. Inside Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Toshiaki Masuda 32-1 Sachimachi, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Engineering Co., Ltd. (56) Reference JP-A-59-111343 (JP, A)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体チップ上にトランジスタ素子からな
る基本セルの列を配置し、前記半導体チップの周辺部に
入力バッファと出力バッファとを構成するトランジスタ
素子群からなるI/Oセルを配置し、前記半導体チップ
周辺に前記I/Oセルと接続された外部パッドを配置し
たマスタスライス型半導体集積回路装置において、 通常モード/診断モード制御信号に応じて診断タイミン
グ信号等の信号を発生させる手段と、前記基本セルによ
り通常モード時に形成される論理ブロックまたは前記基
本セルにより診断モード時に形成される診断論理ブロッ
クと前記I/Oセルとの接続を前記診断タイミング信号
等の信号に応じて切換えるI/Oセル制御用論理ブロッ
クとを前記基本セルの列内に配置し、 前記I/Oセルと前記論理ブロックとの間に前記I/O
セル制御用論理ブロックを配線接続したことを特徴とす
る半導体集積回路装置。
1. A column of basic cells made up of transistor elements is arranged on a semiconductor chip, and I / O cells made up of transistor element groups forming an input buffer and an output buffer are arranged at the periphery of the semiconductor chip. In a master slice type semiconductor integrated circuit device in which an external pad connected to the I / O cell is arranged around the semiconductor chip, a unit for generating a signal such as a diagnostic timing signal according to a normal mode / diagnostic mode control signal, An I / O for switching the connection between the logic block formed by the basic cell in the normal mode or the diagnostic logic block formed by the basic cell in the diagnostic mode and the I / O cell according to the signal such as the diagnostic timing signal. A cell control logic block is arranged in a column of the basic cell, and the I / O cell and the logic block The I / O between
A semiconductor integrated circuit device characterized in that logic blocks for cell control are connected by wiring.
【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載の半導体集積
回路装置において、 前記I/Oセルが、前記通常モード時に信号を入出力す
る第1I/Oバッファ回路と、前記外部パッドに割り振
られた診断信号を入出力する第2I/Oバッファ回路
と、前記通常モード/診断モード制御信号に応じて前記
第1I/Oバッファ回路または第2I/Oバッファ回路
の出力端子をハイインピーダンス状態にする手段とを含
むことを特徴とする半導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the I / O cells are assigned to a first I / O buffer circuit that inputs and outputs signals in the normal mode and the external pad. The second I / O buffer circuit for inputting / outputting the generated diagnostic signal and the output terminal of the first I / O buffer circuit or the second I / O buffer circuit in a high impedance state according to the normal mode / diagnosis mode control signal. And a semiconductor integrated circuit device.
【請求項3】特許請求の範囲第1項または2項に記載の
半導体集積回路装置において、 前記I/Oセルと少なくとも1個のフリップフロップ等
の論理ブロックとを診断用スキャンインまたはスキャン
アウトデータバスラインを介して接続し、当該バスライ
ン上に前記I/Oセル制御用論理ブロックを挿入したこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the I / O cell and at least one logic block such as a flip-flop are used for diagnostic scan-in or scan-out data. A semiconductor integrated circuit device, wherein the semiconductor integrated circuit device is connected through a bus line, and the I / O cell control logic block is inserted on the bus line.
【請求項4】特許請求の範囲第1,2,3項のいずれか
一項に記載の半導体集積回路装置において、 前記I/Oセルおよび当該I/Oセル制御用論理ブロッ
クが、診断モード信号またはスキャンインのタイミング
信号またはスキャンアウトのタイミング信号を入力とす
ることを特徴とする半導体集積回路装置。
4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the I / O cell and the logic block for controlling the I / O cell are diagnostic mode signals. Alternatively, a semiconductor integrated circuit device, which receives a scan-in timing signal or a scan-out timing signal as an input.
【請求項5】特許請求の範囲第1,2,3,4項のいず
れか一項に記載の半導体集積回路装置において、 前記I/Oセル制御用論理ブロックが、複数の論理ブロ
ックからなることを特徴とする半導体集積回路装置。
5. The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1, 2, 3, and 4, wherein the I / O cell control logic block includes a plurality of logic blocks. A semiconductor integrated circuit device.
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