JPH0637268A - 多電源駆動のcmos半導体装置 - Google Patents

多電源駆動のcmos半導体装置

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JPH0637268A
JPH0637268A JP4187030A JP18703092A JPH0637268A JP H0637268 A JPH0637268 A JP H0637268A JP 4187030 A JP4187030 A JP 4187030A JP 18703092 A JP18703092 A JP 18703092A JP H0637268 A JPH0637268 A JP H0637268A
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JP
Japan
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power supply
lsi
power
driven
semiconductor device
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JP4187030A
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Masato Ishiguro
正人 石黒
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、LSIの品質を確認するための静
止状態試験に要する時間を大幅に短縮することができ、
しかも、駆動用多電源のうちの一部電源が喪失したとき
のLSI内部の情報の保持に有効な多電源駆動のCMO
S半導体装置を提供することを目的とする 【構成】 複数の電源によって駆動されるLSIにおい
て、前記の複数の電源の間に、アノードを低電位電源に
接続され、カソードを高電位電源に接続されているダイ
オードを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多電源駆動のCMOS
半導体装置の改良に関する。特に、LSIの品質を確認
するための静止状態試験に要する時間を大幅に短縮する
ことができ、しかも、駆動用多電源のうちの一部電源が
喪失したときのLSI内部の情報の保持に有効な多電源
駆動のCMOS半導体装置を提供することを目的とする
改良に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ノートパソコン、電子手帳、携帯
電話、コードレス電話、ビデオカメラ等電池およびバッ
テリー等で駆動される装置が多く製品化されています。
【0003】それらの製品は電池等で駆動されるため、
省電力化が図られています。省電力化するためには、電
源電圧を下げれば、電圧の二乗に反比例して電力は減少
します。従来のLSIは標準電圧が5Vで、近年のLS
Iは3V前後で動作するように設計され、省電力化の傾
向があります。
【0004】しかし、LSIが3V前後で動作したとし
てもその他の素子等(周辺装置)では3V前後で動作さ
せるには問題がある場合があります。そのため、5V動
作回路(LSI、その他の素子等)と3V前後で動作可
能なLSI(一般的にはCMOS LSIを指しま
す。)とをインターフェースするための素子が必要でし
た。(図9を参照して下さい。)
【0005】上記のようなことから、インターフェース
するための素子をLSI内部に取り込むことにより、ひ
とつのLSIで構成する(図2)ことが可能になり、製
品のコンパクト化ができます。
【0006】しかし、そういったLSIは電源が二電源
電圧(5Vと3V前後)以上になってしまします。上記
のような二電源電圧で動作可能なLSIはCMOS L
SIが一般的です。(図10:電源電圧とスピードの相
関)最近BiCMOS LSIでも動作可能になってき
ました。
【0007】近年、LSIを使用する電子機器の省電力
化の推進がめざましく、省電力化の一環として、LSI
の使用目的に対応したLSI用電源電圧の低電圧化が進
められている。すなわち、高速動作を必要とするLSI
に対しては従来の5V電源を使用し、比較的低速動作で
目的を達するLSI例えばメモリ用LSI等に対しては
3.3V電源を使用する。その結果、市場には5V電源
を使用するLSIと3.3V電源を使用するLSIとが
混在し、1個の装置の中に5V電源駆動のLSIと3.
3V電源駆動のLSIとが併用される場合が多い。
【0008】以下、多電源例えば5V電源と3.3V電
源とで駆動される、従来技術に係る半導体装置について
説明する。図8は従来技術に係る二電源駆動のCMOS
半導体装置の構成概念図である。
【0009】図8参照 図において、1は第1の電源VDD1(3.3V)で駆
動される第1のLSIであり、2は第2の電源VDD2
(5V)で駆動される第2のLSIである。上記の第1
のLSI1と第2のLSI2とは情報を伝送するバス5
で接続されている。
【0010】また、図9に示すように、パッケージPに
収容された1チップLSI内に第1の電源VDD1で駆
動される回路部分と第2の電源VDD2で駆動される回
路部分とが混在している場合もある(図9参照)。
【0011】従来技術に係る多電源駆動のCMOS半導
体装置においては、多電源は相互に独立して給電してい
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来技
術に係る多電源駆動のCMOS半導体装置においては、
多電源は相互に独立して給電しているので、LSIが良
品か不良品かを判別するための静止状態試験(例えば漏
れ電流試験)を行う場合には、それぞれの電源を使用
し、それぞれのLSIについて個別に試験を行うので、
試験時間が著しく長大化し、生産効率を低下すると云う
欠点がある。
【0013】また、ただ単になんにもしないで、測定す
ると試験のパフォーマンスも低下し、LSIの品質が悪
くなってしまいます。問題点を下記に示します。 (図12:貫通電流と入力電圧相関、図13:不良例の図)
【0014】 CMOS LSIは静止状態の電源電
流を測定することによってLSIの品質を大きく左右す
るデバイスのため、電源が二種類以上存在すると静止状
態の電源電流をその電源種類測定する必要があります。
その測定には時間がかかります。 測定電源以外の電源系での欠陥がある場合、不良を
チェックできない可能性があります。
【0015】従来の二電源LSIは片方の電源をバック
アップする目的でLSI外部にダイオードを付加し、省
電力化を図っていました。同一電源といった意味あいが
大きいものでした。
【0016】今回の多電源LSIはLSIの外に細工を
するもの(テスター上で電源間にリレー等を挿入し、電
源を接続する方法:図11)ではなく、LSI内部にいれ
ることに以下の問題を解決します。
【0017】 同一パッケージで電源位置が異なる各
種LSIにおいて、テスター上(テストボード)にリレ
ー等を使用するためには、パッケージのピン数のリレー
等が必要になる。 リレー等での接続により、ノイズに対して特性が悪
くなり、問題が発生する。
【0018】なお、静止状態試験は、CMOS LSI
の静止状態での消費電力を測定することで不良検出をす
る試験である。CMOS LSIは、入力信号を所定論
理に固定した状態では理論上消費電力はないはずであ
る。よって、静止状態で電源電流が流れれば内部でリー
ク電流が生じる欠陥があることが分る。
【0019】本発明の目的は、上記の欠点を解消するこ
とにあり、LSIの品質を確認するための静止状態試験
に要する時間を大幅に短縮することができ、しかも、駆
動用電源のうちの一部の電源が喪失したときのLSI内
部の情報の保持に有効な多電源駆動のCMOS半導体装
置を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、下記のい
ずれの手段によって達成される。第1の手段は、複数の
電源によって駆動されるCMOS半導体装置において、
前記の複数の電源の間に、アノードを低電位電源に接続
され、カソードを高電位電源に接続されているダイオー
ド(3)を有する多電源駆動のCMOS半導体装置であ
る。
【0021】第2の手段は、複数の電源によって駆動さ
れるCMOS半導体装置において、前記の複数の電源の
間に、電界効果トランジスタ(4)のソース・ドレイン
が接続されており、この電界効果トランジスタ(4)の
ゲートには第3の電源が接続されている多電源駆動のC
MOS半導体装置である。
【0022】第3の手段は、マルチチップを構成するそ
れぞれのLSIの電源の間に、アノードを低電位電源に
接続され、カソードを高電位電源に接続されているダイ
オード(3)を有する多電源駆動のCMOS半導体装置
である。
【0023】第4の手段は、マルチチップを構成するそ
れぞれのLSIの電源の間に、電界効果トランジスタ
(4)のソース・ドレインが接続されており、この電界
効果トランジスタ(4)のゲートには第3の電源が接続
されている多電源駆動のCMOS半導体装置である。
【0024】
【作用】本発明に係る多電源駆動のCMOS半導体装置
においては、複数の電源相互間にダイオードまたは電界
効果トランジスタが接続されており、上記のダイオード
の場合はアノードが低電位電源に接続され、カソードが
高電位電源に接続され、上記の電界効果トランジスタの
場合には、両電源間にソース・ドレインが接続され、ゲ
ートが第3の電源に接続される。そして、常時は、ダイ
オードの素子機能またはゲートへ電圧(HighまたはLow
)を印加して電界効果トランジスタをオフすることに
より、ダイオードまたは電界効果トランジスタが接続さ
れる両電源は相互に遮断され、独立した電源を構成す
る。
【0025】多電源に接続されるCMOS LSIの静
止状態試験(例えば漏れ電流試験)を行う場合には、こ
の試験に必要な電源電圧は低電圧で十分であるので、上
記のダイオード接続の場合は高電位電源を遮断すること
により、上記の電界効果トランジスタ接続の場合は高電
位電源を遮断するとゝもにゲートに反対極性の電圧(Lo
w またはHigh)を印加することによって上記のトランジ
スタをオンし、高電位電源側のLSIに低電位電源から
給電することが可能になり、装置内のすべてのLSIに
対して同時に静止状態試験を実行することができ、従来
技術の場合に比し、試験時間を大幅に短縮することがで
きる。
【0026】多電源のうち高電位電源が喪失した場合に
は、ダイオードを介して、または、ゲートに上記のよう
に反対極性の電圧(Low またはHigh)を印加することに
より電界効果トランジスタを介して、低電位電源から高
電位電源側のLSIに給電され、これらLSIの内部の
情報の保持が可能になる。
【0027】
【実施例】以下、図面を参照しつゝ、本発明の6実施例
に係る多電源駆動のCMOS半導体装置について説明す
る。
【0028】図1は、第1実施例(請求項1に対応)に
係る多電源駆動のCMOS半導体装置の構成概念図であ
る。本実施例は二電源の場合である。
【0029】図1参照 図において、1は、低電位電源である第1の電源VDD
1(3.3V)で駆動される第1のCMOS回路であ
り、2は、高電位電源である第2の電源VDD2(5
V)で駆動される第2のCMOS回路である。上記の第
1のCMOS回路1と第2のCMOS回路2とは情報を
伝送するバス5で接続されている。3は本発明の要旨に
係るダイオードであり、アノードは低電位電源VDD1
に接続され、カソードは高電位電源VDD2に接続され
ている。
【0030】つぎに、本実施例の動作について説明す
る。常時はダイオード3の阻止機能によって高電位電源
VDD2の電圧が阻止され、高電位電源VDD2と低電
位電源VDD1とは独立である。第1のCMOS回路1
及び第2のCMOS回路2の静止状態試験を行う場合
は、静止状態試験では、入力信号レベルを固定すること
でCMOS回路内の各ノードの電位が変化しなくなり、
理論上消費電力がなくなることを利用し、消費電流から
リーク電流の有無を見出すものである。よって、電源電
圧は、CMOS回路の各ノードの電位が例えばCMOS
インバータ等回路が動作する電圧さえあればよい。よっ
て、この試験に必要な電源電圧は低電圧(例えば2V程
度)で十分であるので高電位電源VDD2を遮断し、第
2のCMOS回路2にはダイオード3を介して低電位電
源VDD1から給電することにより、第1のCMOS回
路1と第2のCMOS回路2とを同時に試験することが
できる。
【0031】図2は、第2実施例(請求項1に対応)に
係る多電源駆動のCMOS半導体装置の構成概念図であ
り、図3は図2の部分詳細図である。図3において、
(a)はバッファ回路例であり、(b)はレベルコンバ
ータの回路例である。
【0032】図2・図3参照 図2は図1のCMOS回路の具体的ブロック図である。
10はVDD1で駆動される入力バッファであり、バッフ
ァの入力には5Vまたは3Vの入力信号が入力される。
11はVDD2で駆動される入力バッファであり、5Vの
入力信号が入力される。12は内部CMOS論理回路でV
DD1で駆動される。13はレベルコンバータであり、入
力する3V振幅の信号を5V振幅の信号にレベル変換す
る。14は出力バッファであり3Vで駆動される。15は出
力バッファであり5Vで駆動される。
【0033】図4は、第3実施例(請求項2に対応)に
係る多電源駆動のCMOS半導体装置の構成概念図であ
る。本実施例は二電源の場合である。
【0034】図4参照 図4は、Si基板上に二つのLSIチップが搭載された
マルチチップ構成を示している。ダイオードはSi基板
上に形成する。
【0035】図においては、4は、二つの電源VDD1
・VDD2の相互間にソース・ドレインが接続され、ゲ
ートには第3の電源VGによって電圧が印加されるNチ
ャネル電界効果トランジスタである。ゲートは、Nチャ
ネルMOSTrのときはチップ内の高い電圧であるVD
D2(5V)にPチャネルMOSTrのときはグランド
に接続される。その他の符号の説明は図1の場合と同一
である。
【0036】つぎに本実施例の動作について説明する。
常時は、電界効果トランジスタ4のゲートに電圧(High
またはLow )を印加して電界効果トランジスタ4をオフ
しておき、したがって高電位電源VDD2と低電位電源
VDD1とは相互に独立である。つぎに、LSIの静止
状態試験を行う場合には、高電位電源VDD2を遮断す
るとゝもにゲートに常時とは反対極性の電圧(Low また
はHigh)を印加し、電界効果トランジスタ4をオンする
ことによって高電位電源側のLSI2に低電位電源VD
D1から給電して静止状態試験を行う。また、高電位電
源VDD2喪失の場合には、上記の試験の場合と同様に
電界効果トランジスタのゲートに電圧を印加してトラン
ジスタをオンし、低電位電源VDD1からLSI2に給
電し、LSI2の内部の情報を保持する。
【0037】図5は、第4実施例(請求項2に対応)に
係る多電源駆動のCMOS半導体装置の構成概念図であ
る。
【0038】図5参照 本実施例が第1実施例と相違する点は、本実施例はパッ
ケージPに収容された1チップLSI内に、第1の電源
VDD1で駆動される回路部分と第2の電源VDD2で
駆動される回路部分とが混在している点である。本実施
例の動作及び効果の説明は第3実施例の場合と同様であ
る。
【0039】図6は、第5実施例(請求項3に対応)に
係る多電源駆動のCMOS半導体装置の構成概念図であ
る。
【0040】図6参照 本実施例は、複数のLSI(LSI1 ・LSI2 ・LS
3 ・・・LSIn )が1個のパッケージP内に収容さ
れ、上記のLSIのそれぞれが個別に電源(VDD1・
VDD2・VDD3・・・VDDn)に接続され、これ
らの電源の相互間に、アノードがより低電位側の電源に
接続され、カソードがより高電位側の電源に接続されて
いるダイオード3が存在しているものである。
【0041】本実施例の動作について説明する。LSI
の静止状態試験をを行う場合には、最低電位の電源以外
の電源はすべて遮断し、最低電位の電源のみをもってす
べてのLSIに給電し、すべてのLSIに対して同時に
静止状態試験を実行することができる。上記以外の動作
の説明は第1実施例の場合と同一なので省略する。
【0042】図7は、第6実施例(請求項4に対応)に
係る多電源駆動のCMOS半導体装置の構成概念図であ
る。 図7参照 本実施例は第3実施例におけるダイオード3を電界効果
トランジスタ4で置換したものである。
【0043】本実施例の動作について説明する。LSI
の静止状態試験を行う場合は、最低電位の電源以外の電
源はすべて遮断し、すべての電界効果トランジスタ4を
オンして、最低電位の電源のみをもってすべてのLSI
に給電し、すべてのLSIに対して同時に静止状態試験
を実行することができる。上記以外の動作の説明は第3
実施例の場合と同一なので省略する。
【0044】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る多電
源駆動のCMOS半導体装置においては、駆動用電源相
互間にダイオードまたは電界効果トランジスタが接続さ
れているので、LSIの静止状態試験を行う場合に、多
電源のうちのより高電位の電源を遮断し、電界効果トラ
ンジスタの場合はさらにベースに電圧を印加してトラン
ジスタをオンさせることによって、低電位電源をもって
すべてのLSIに給電することができ、静止状態試験を
すべてのLSIに対して同時に実行することができるか
ら、試験時間を著しく短縮できる。また、高電位電源が
停電等の電源喪失を起こした場合、ダイオードを介して
自動的に、または、電界効果トランジスタをオンするこ
とによって、低電位電源が高電位電源側のLSIに給電
するので、高電位電源側のLSIの内部情報を保持する
ことができる。さらに、ダイオードまたは電界効果トラ
ンジスタの浮遊容量を介してノイズを電源間で逃すの
で、半導体装置の耐ノイズ特性を向上することができ
る。
【0045】したがって、本発明は、LSIの品質を確
認するための静止状態試験に要する時間を大幅に短縮す
ることができ、しかも、駆動電源のうちの一部の電源が
喪失したときのLSI内部の情報の保持に有効な多電源
駆動のCMOS半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る多電源駆動のCMO
S半導体装置の構成概念図である。
【図2】本発明の第2実施例に係る多電源駆動のCMO
S半導体装置の構成概念図である。
【図3】図2の部分詳細図である。
【図4】本発明の第3実施例に係る多電源駆動のCMO
S半導体装置の構成概念図である。
【図5】本発明の第4実施例に係る多電源駆動のCMO
S半導体装置の構成概念図である。
【図6】本発明の第5実施例に係る多電源駆動のCMO
S半導体装置の構成概念図である。
【図7】本発明の第6実施例に係る多電源駆動のCMO
S半導体装置の構成概念図である。
【図8】従来技術に係る二電源駆動のCMOS半導体装
置の構成概念図である。
【図9】従来技術に係る二電源駆動のCMOS半導体装
置の構成概念図である。
【図10】電源電圧とCMOSのスピードの関係図であ
る。
【図11】テスター上でリレー等により電源間を接続す
る場合の説明図である。
【図12】貫通電流(ID )と入力電圧(VIN)の関係
図である。
【図13】不良例の説明図である。
【符号の説明】
1 第1のLSI 2 第2のLSI 3 ダイオード 4 電界効果トランジスタ 5 バス 10・11・14・15 バッファ 12 内部論理回路 13 レベルコンバータ VDD1 第1の電源(低電位電源) VDD2 第2の電源(高電位電源) P パッケージ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の電源によって駆動されるCMOS
    半導体装置において、前記複数の電源の間に、アノード
    を低電位電源に接続され、カソードを高電位電源に接続
    されてなるダイオード(3)を有することを特徴とする
    多電源駆動のCMOS半導体装置。
  2. 【請求項2】 複数の電源によって駆動されるCMOS
    半導体装置において、前記複数の電源の間に、電界効果
    トランジスタ(4)のソース・ドレインが接続されてな
    り、該電界効果トランジスタ(4)のゲートには第3の
    電源が接続されてなることを特徴とする多電源駆動のC
    MOS半導体装置。
  3. 【請求項3】 マルチチップを構成するそれぞれのLS
    Iの電源の間に、アノードを低電位電源に接続され、カ
    ソードを高電位電源に接続されてなるダイオード(3)
    を有することを特徴とする多電源駆動のCMOS半導体
    装置。
  4. 【請求項4】 マルチチップを構成するそれぞれのLS
    Iの電源の間に、電界効果トランジスタ(4)のソース
    ・ドレインが接続されてなり、該電界効果トランジスタ
    (4)のゲートには第3の電源が接続されてなることを
    特徴とする多電源駆動のCMOS半導体装置。
JP4187030A 1992-07-14 1992-07-14 多電源駆動のcmos半導体装置 Withdrawn JPH0637268A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011082544A (ja) * 2003-02-27 2011-04-21 Renesas Electronics Corp 半導体集積回路装置、半導体集積回路装置の設計方法

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