JPH07225260A - Semiconductor device with inspection function - Google Patents

Semiconductor device with inspection function

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JPH07225260A
JPH07225260A JP6037802A JP3780294A JPH07225260A JP H07225260 A JPH07225260 A JP H07225260A JP 6037802 A JP6037802 A JP 6037802A JP 3780294 A JP3780294 A JP 3780294A JP H07225260 A JPH07225260 A JP H07225260A
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inspection
circuit
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output
semiconductor device
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Takeshi Kawashima
毅 川島
Hiroaki Tanaka
裕章 田中
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Abstract

PURPOSE:To clarify the generation mechanism of pseudorandom inspection data which inspects a circuit to be inspected and to execute an inspection efficiently by a method wherein the pseudorandom inspection data is generated by using output data of the circuit to be inspected. CONSTITUTION:An inspection control circuit 11 starts an inspection by a TEST signal 13, a CLK signal 9 is given to an inspection circuit 7, and initial-value data is output to a timing adjustment circuit 3 by an initial-value input 5. The initialvalue data is input to an inspection-data generation circuit 4 from the circuit 3 by a signal 9, and it is output to a circuit 1, to be inspected, through an internal bus 2 as first inspection data. The circuit 1 outputs an operated result to the bus 2, and the circuit 3 takes into the operated result as next inspection data again by the signal 9. After that, inspection data which is generated automatically according to the signal 9 in the same manner is given to the circuit 1, and the inspection is repeated by the set number of times required to detect a fault. Then, final data of the circuit 3 is input to a judgment circuit 8 from an inspection result output 6, it is compared with a criterion value, 0 is output in a normal state, and 1 is output in an abnormal state.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、大規模集積回路などの
半導体装置自身を自己検査(セルフテスト)する機能を
有する検査機能付半導体装置に関し、特に、半導体装置
自身内部に検査機能を備えて自己検査を実行する、もし
くは半導体装置の周辺に検査回路本体を接続して検査す
る機能を備える検査機能付半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device with an inspection function having a function of self-inspecting (self-testing) the semiconductor device itself such as a large-scale integrated circuit. The present invention relates to a semiconductor device with an inspection function having a function of performing a self-inspection or connecting an inspection circuit body to the periphery of the semiconductor device to inspect.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、VLSIなど半導体装置は大規模化、
高密度化が進み、機能が充実して高機能なものが実現し
ているが、反面、回路が複雑化し、製造工程において、
製造した半導体装置を正常と判定する検査の量が膨大に
なり、かなりの時間と手間がかかるようになってきた。
例えば、二進32ビット出力の乗算器は16ビット×2入
力、32ビット出力の組み合わせ論理回路であり、AND ゲ
ート、ORゲート、インバータ(NOTゲート) 、バッファ、
スイッチ等、総ゲート数およそ6500の機能LSI である
が、このような乗算器の検査はサンプルデータを入力す
る機能検査では検査をしたことにならず、全データチェ
ックを実施しなければならない。この場合、データ総数
は232個にもなるため、50MHz で一つのデータを実行し
たとしても検査時間が約85.9秒かかり、またこれだけの
データを予め保持しておくことは不経済で現実的ではな
い。そのためこの種の問題を解決するために特開昭60-6
8824号公報等を始め様々な構成で、チップ内にテスト回
路を組み込みセルフテストする方法(Built In Self Te
st, BIST) と呼ばれる、いわゆる自己検査(セルフテス
ト)方式の半導体装置が提案され、80年代後半より各社
で実施されている。その基本的な考え方は機能検査では
なく回路検査、即ち回路パターンの異常を検出するため
の検査データを与えるものである。これらは検査すべき
半導体装置に対して、入力データの組合せを検査データ
パターンとして与えておき、検査して得られた結果を正
常な結果と比較して装置の合否を判定するものである
が、しかし、テスト用付加回路がチップ面積の5〜10%
を占め、さらにテスト時間増大という問題により、チッ
プコスト高の原因となっている。
2. Description of the Related Art Recently, semiconductor devices such as VLSI have been scaled up,
Higher densities have progressed, and functions have been enhanced and high functionality has been realized, but on the other hand, circuits have become complicated and
The amount of inspections for judging a manufactured semiconductor device as normal has become enormous, which requires a considerable amount of time and effort.
For example, a binary 32-bit output multiplier is a 16-bit x 2-input, 32-bit output combinational logic circuit, which includes an AND gate, an OR gate, an inverter (NOT gate), a buffer,
Although it is a functional LSI with a total number of gates of about 6500 such as switches, the inspection of such a multiplier is not a functional inspection that inputs sample data, and all data must be checked. In this case, since it becomes data the total number of the 2 32, also it takes inspection time of approximately 85.9 seconds as executing one data at 50 MHz, also be previously hold this much data is realistic uneconomical the Absent. Therefore, in order to solve this kind of problem, JP-A-60-6
Built-in test circuit with built-in test circuit with various configurations including 8824
A so-called self-test type semiconductor device called st, BIST) has been proposed and has been implemented by each company since the latter half of the 1980s. The basic idea is to provide circuit inspection, not functional inspection, that is, inspection data for detecting an abnormality in the circuit pattern. These are, for a semiconductor device to be inspected, given a combination of input data as an inspection data pattern, and compare the result obtained by the inspection with a normal result to judge the pass / fail of the device. However, the additional circuit for testing is 5-10% of the chip area.
, And the problem of increased test time causes a high chip cost.

【0003】そこで、半導体装置の検査データパターン
が疑似ランダムパターンであれば、回路検査に有効であ
る(樹下行三:VLSIのテスト容易化設計技術の研究動
向;情報処理、No.12,Vol.30,PP.1451〜1460(1989))こ
とが知られているため、検査データパターンとして疑似
ランダムパターンを発生させ、その疑似ランダムパター
ンを検査データとして用いることで検査を行うものも提
案されている。この場合、被検査回路からはテスト信号
(検査データ)に応じて一連の検査結果が各出力線を通
じて出力され、もし被検査回路中に故障が存在すれば、
検査結果も期待値とは異なった信号になるので判定回路
を用いて比較し正常・異常を判定する。大規模な論理組
み合わせ回路では、検査結果は数百kビットにもなり、
これらを逐次期待値と比較するため膨大なメモリが必要
となるので、検査結果は圧縮回路を用いて数ビットにま
で圧縮してから比較される。従来のセルフテストではチ
ップ内にテスト機構を組み込むため、テスト用付加回路
をいかにコンパクトに構成できるかが重要なポイントと
なっている。しかしそれでも検査データパターンを生成
するための疑似乱数発生回路および検査結果を圧縮・判
定する回路の双方を組み込む必要があり(例えば図2
5)、なおも検査用回路の占める面積が多大であり、検
査データ量が多く検査時間もかかるという点があり、こ
の問題を解決するにはなお不十分である。
Therefore, if the inspection data pattern of the semiconductor device is a pseudo-random pattern, it is effective for circuit inspection (Yuzo K .: Research trends in VLSI testability design technology; Information Processing, No. 12, Vol. 30, PP.1451 to 1460 (1989)), it is also proposed to generate a pseudo-random pattern as the inspection data pattern and use the pseudo-random pattern as the inspection data for inspection. . In this case, the test circuit outputs a series of test results according to the test signal (test data) through each output line, and if there is a failure in the test circuit,
Since the inspection result also has a signal different from the expected value, a judgment circuit is used to compare and judge normality / abnormality. In a large-scale logic combination circuit, the inspection result is several hundred kbits,
Since a huge amount of memory is required to sequentially compare these with the expected value, the inspection result is compressed to several bits using a compression circuit and then compared. In the conventional self-test, the test mechanism is built into the chip, so how compact the additional circuit for testing can be is an important point. However, it is still necessary to incorporate both the pseudo random number generation circuit for generating the inspection data pattern and the circuit for compressing / determining the inspection result (see, for example, FIG.
5) The area occupied by the inspection circuit is still large, the inspection data amount is large, and the inspection time is long, which is still insufficient to solve this problem.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従って半導体装置にお
いて検査用回路の占める面積を極力小さくし、なおかつ
該半導体装置のセルフテストを効率良く実施して、半導
体装置の生産性を向上させることが課題である。そのた
め、発明者らは、より完全な被検査回路の検査を実施す
るための疑似ランダムな検査データを発生させる簡単な
検査データ発生手段を設けるだけでも半導体装置の上記
の欠点を補い得ると考え、この検査データを、被検査回
路の出力データを用いて該検査データ発生手段で生成さ
せることに着目した。これは、半導体装置内部に複雑な
検査回路を備えなくとも該半導体装置を自己検査できる
点で非常に有利である。
Therefore, it is an object of the present invention to improve the productivity of the semiconductor device by minimizing the area occupied by the inspection circuit in the semiconductor device and efficiently performing the self-test of the semiconductor device. is there. Therefore, the inventors consider that it is possible to compensate for the above-mentioned drawbacks of the semiconductor device only by providing a simple test data generating means for generating pseudo-random test data for performing a more complete test of the circuit to be tested, Attention was paid to the fact that this inspection data is generated by the inspection data generating means using the output data of the circuit to be inspected. This is very advantageous in that the semiconductor device can be self-inspected without providing a complicated inspection circuit inside the semiconductor device.

【0005】従って本発明の目的は、疑似ランダムな検
査データを発生させる機構を明確化し、より効率のよい
半導体装置の検査を実施できる検査機能付半導体装置を
提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device with an inspection function which clarifies a mechanism for generating pseudo-random inspection data and can inspect the semiconductor device more efficiently.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明では、被検査回路
に対する検査データ(テスト信号)を発生するために被
検査回路の検査結果を帰還入力(フィードバック)して
用い、簡単な構成でデータ変換を実施して検査データを
生成することを提案する。すなわち、図1の被検査回路
の出力(c) を検査データ生成手段(検査回路)の入力
(d) とし、この信号(d) から次ステップの検査データ
(a) を生成する。このような構成にすることにより、従
来のセルフテストで必要となるテスト結果圧縮回路の役
割を、検査データ生成手段(検査回路)が兼用すること
になり、テスト用ハ−ドウェアの削減が可能となる。
According to the present invention, in order to generate test data (test signal) for a circuit under test, the test result of the circuit under test is used as feedback input (feedback), and data conversion is performed with a simple configuration. To generate inspection data. That is, the output (c) of the circuit to be inspected in FIG. 1 is input to the inspection data generating means (inspection circuit).
(d), and the inspection data for the next step from this signal (d)
Generate (a). With such a configuration, the inspection data generating means (inspection circuit) also serves as the test result compression circuit required in the conventional self-test, and it is possible to reduce the test hardware. Become.

【0007】それで、上記の課題を解決するため本発明
の構成は、被検査回路に対して自己検査を行う検査回路
を備えてなる検査機能付半導体装置において、前記被検
査回路の出力データ全てを入力パターンとし、前記被検
査回路にとって検査データとなる出力パターンを前記入
力パターンから自動的に生成する検査データ生成手段を
前記検査回路に備え、前記検査回路の各々の入力パター
ンに対して、各々異なった出力パターンが一つずつ対応
しており、繰り返し生成した前記検査データの時系列に
よる相関係数が十分小さいことである。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the configuration of the present invention is such that in a semiconductor device with an inspection function, which comprises an inspection circuit for self-inspecting an inspected circuit, all output data of the inspected circuit The inspection circuit is provided with an inspection data generating means for automatically generating an output pattern, which is used as an input pattern and becomes inspection data for the circuit to be inspected, from the input pattern, and is different for each input pattern of the inspection circuit. The output patterns correspond to each other one by one, and the time-series correlation coefficient of the inspection data repeatedly generated is sufficiently small.

【0008】また第二発明の構成は、被検査回路に対し
て自己検査を行う検査回路を備えてなる検査機能付半導
体装置において、前記被検査回路の出力データyを全て
用いて検査データzを自動的に生成して、該被検査回路
に帰還入力する検査データ生成手段を前記検査回路に備
えたものであって、前記被検査回路の、初期または前回
入力データxに対する前記出力データyを写像変換と見
なした時の関数が、該x,yの取りうる値の区間内で
According to the second aspect of the invention, in a semiconductor device with an inspection function, which comprises an inspection circuit for self-inspecting an inspected circuit, all the output data y of the inspected circuit are used to obtain the inspection data z. The inspection circuit is provided with inspection data generating means for automatically generating and feedback-inputting to the inspected circuit, wherein the output data y of the inspected circuit is mapped to the initial or previous input data x. The function when it is regarded as a conversion is within the range of possible values of x and y.

【数1】y=f(x) で表されて1対1対応関数または上への関数であり、前
記検査回路による検査データ生成の関数が、
[Mathematical formula-see original document] y = f (x), which is a one-to-one correspondence function or an upward function, and a function for generating inspection data by the inspection circuit is

【数2】z=g(y) で表されて1対1対応関数または上への関数であり、合
成関数、
[Mathematical formula-see original document] A one-to-one correspondence function represented by z = g (y) or an upward function, and a composite function,

【数3】z=g(f(x))=h(x) が、不連続性を有し、該xの区間内のごく近い二点x1
とx2 において、
## EQU00003 ## z = g (f (x)) = h (x) has discontinuity, and two points x 1 that are very close to each other in the interval of x
And at x 2 ,

【数4】 |h(x1 )−h(x2 )| > |x1 −x2 | という性質を持ち、zの上への関数となっていることを
特徴とする。
## EQU4 ## It is characterized in that it has a property of | h (x 1 ) −h (x 2 ) |> | x 1 −x 2 | and is a function on z.

【0009】以上の発明に関連する発明の構成は、前記
検査回路が、該検査回路に入力パターンを入力する入力
信号線と出力パターンを出力する出力信号線の並びを組
み換えた配線であることを特徴とし、あるいは別の構成
として、前記配線と該検査回路の出力側の一部もしくは
全部にインバータを備えることを特徴とする。
According to the configuration of the invention related to the above invention, the inspection circuit is a wiring in which the arrangement of the input signal line for inputting the input pattern and the output signal line for outputting the output pattern is rearranged. As a characteristic or another configuration, an inverter is provided in a part or all of the wiring and the output side of the inspection circuit.

【0010】さらに別の関連発明の構成は、前記検査回
路の出力信号線数が入力信号線数に対して異なる場合
に、前記検査回路にデータ拡張手段もしくはデータ圧縮
手段を有することを特徴とし、さらに前記データ拡張手
段が、入力データ信号線の一部を二重に出力信号線のい
ずれかに接続する配線であることや、前記データ圧縮手
段が、入力データ信号線の一部または全部を複数入力の
AND 回路もしくは複数入力のOR回路もしくはEX-OR 回路
もしくはNOT 回路などで、出力信号線を減少する論理回
路であることを特徴とする。
According to another aspect of the invention, the inspection circuit has a data expansion means or a data compression means when the number of output signal lines of the inspection circuit is different from the number of input signal lines. Further, the data expansion means is a wiring that double-connects a part of the input data signal line to one of the output signal lines, and the data compression means includes a part or all of the input data signal line. Input
It is a logical circuit that reduces the number of output signal lines, such as an AND circuit, OR circuit with multiple inputs, EX-OR circuit, or NOT circuit.

【0011】そのほか特徴ある構成としては、前記検査
データ生成手段と何れかの出力線を選択する第一セレク
タと、前記インバータの接続を選択する第二セレクタと
を検査回路に有すること、またそのほか、複数の被検査
回路と検査回路との間に、該被検査回路を選択する選択
手段を備え、該選択手段により被検査回路を切り換えて
検査すること、前記検査回路が、該半導体装置の一部と
してモノリシック構造で形成されていることがあげられ
る。
Another characteristic configuration is that the inspection circuit has the inspection data generating means, a first selector for selecting any one of the output lines, and a second selector for selecting the connection of the inverter. Selecting means for selecting the circuit to be inspected between a plurality of circuits to be inspected, and switching the circuit to be inspected by the selecting means to inspect; and the inspection circuit is a part of the semiconductor device. As an example, it may be formed with a monolithic structure.

【0012】そしてまた、前記検査データ生成手段が、
検査時に該半導体装置の外部装置として接続され、半導
体装置内部に検査データおよび検査結果データの授受の
タイミングを受け持つタイミング回路を有することを特
徴ある構成とした。他にも、出力する検査データが少な
くとも一つの特定の値に収束してしまう回路構成である
ことが明らかな場合に、該検査回路の何れかの二つの信
号線を交換または何れかの信号線にインバータを設けて
相関係数を小さくした構成としたことも特徴ある構成の
一つである。その他、前記配線のつなぎ替えが、前記出
力データを1ビットシフトし、かつ、最下位ビットを最
上位ビットに、もしくは最上位ビットを最下位ビットに
シフトする機能を有することとか、前記自己検査をn回
(n>0)実施後の出力データと所定の基準値とを比較
して該被検査回路の正否を判定する手段を備えているこ
とも特徴ある構成となっている。
Further, the inspection data generating means is
The semiconductor device is characterized in that it has a timing circuit which is connected as an external device of the semiconductor device at the time of inspection and is responsible for the timing of transmission / reception of inspection data and inspection result data inside the semiconductor device. In addition, when it is clear that the inspection data to be output has a circuit configuration in which it converges to at least one specific value, any two signal lines of the inspection circuit are exchanged or any one of the signal lines is replaced. One of the characteristic configurations is that an inverter is provided in the configuration to reduce the correlation coefficient. In addition, the connection of the wiring has a function of shifting the output data by 1 bit and shifting the least significant bit to the most significant bit or the most significant bit to the least significant bit, and the self-check is performed. A characteristic configuration is also provided with means for comparing the output data after execution n times (n> 0) with a predetermined reference value to determine whether the circuit under test is correct or not.

【0013】以上のように、本発明の課題を実現する手
段は、様々な特徴ある構成からなっている。
As described above, the means for achieving the object of the present invention has various characteristic configurations.

【0014】[0014]

【作用】検査対象である被検査回路の出力データを、そ
のまま検査データ発生手段の入力とし、非周期な関数変
換を実施すると、出力される検査データは疑似ランダム
なパターンになる。この疑似ランダムになったデータを
被検査回路にフィードバックしてセルフテストを継続
し、予め全検査終了することが分かっている回数まで実
施し、異常がないか調べる。非周期解を持つ関数は簡単
な様々な配線のつなぎ替えやインバータ等で実現でき、
その非周期性はカオス理論からも裏付けされる。被検査
回路の出力を再び検査用入力にフィードバックして用い
るため、検査用データパターンを予め用意しておく必要
がない。
When the output data of the circuit to be inspected, which is the inspection target, is directly input to the inspection data generating means and a non-periodic function conversion is performed, the output inspection data becomes a pseudo random pattern. This pseudo-random data is fed back to the circuit to be inspected to continue the self-test, and the test is performed up to the number of times that it is known that all the tests are completed in advance to check for any abnormality. A function with an aperiodic solution can be realized by simply changing various wiring connections, inverters, etc.
The aperiodicity is also supported by chaos theory. Since the output of the circuit under test is fed back to the test input and used, it is not necessary to prepare the test data pattern in advance.

【0015】またこのフィードバック系が全体として非
周期な変換を保てば疑似ランダムが保証されるので、被
検査回路の入出力関係が通常は非線形で疑似ランダムな
ことから、その場合には検査回路側の関数変換を簡単な
非線形変換、場合によっては線形変換であっても目的を
達成することが可能である。被検査回路の入出力関係は
予めわかることなので、検査回路側の関数変換は予め選
択しておくことができ、目的に合った関数変換を実現す
る配線のつなぎ替えおよびインバータ等、簡単な回路で
実施する。
If the feedback system as a whole maintains aperiodic conversion, pseudo-random is guaranteed, so that the input / output relationship of the circuit under test is usually nonlinear and pseudo-random. It is possible to achieve the object even if the function conversion on the side is a simple non-linear conversion or a linear conversion in some cases. Since the input / output relationship of the circuit under test is known in advance, the function conversion on the test circuit side can be selected in advance, and it is possible to use a simple circuit such as wiring reconnection and an inverter to achieve the function conversion suitable for the purpose. carry out.

【0016】また対象とする被検査回路の入力と出力の
データ信号線数が検査回路と一致しない場合は、出力信
号線数が少なくなる場合は、論理回路を用いて信号線数
を一致させて、検査情報を失わないようにし、ビット数
が多く成る場合は、一つの入力信号線を複数の出力信号
線に対応させて信号線数を拡張し、検査データのランダ
ムさを保つ。もしくは一つの検査回路では対応できない
場合に、セレクタで出力に対する接続を切り換える構成
を付加して、異なる被検査回路に対応する。
If the number of input and output data signal lines of the target circuit under test does not match the number of test signal lines, and if the number of output signal lines decreases, use a logic circuit to match the number of signal lines. If the inspection information is not lost and the number of bits is large, one input signal line is made to correspond to a plurality of output signal lines and the number of signal lines is expanded to keep the inspection data random. Alternatively, in the case where one test circuit cannot handle it, a configuration is added in which the connection to the output is switched by the selector to support different test circuits.

【0017】これらの検査回路が同一チップに形成され
ていることで、個々の半導体装置ごとの検査が滞りなく
実施される。また外部に検査回路を設ける場合は、さら
にチップ面積を減らし、チップコストを下げる。
Since these inspection circuits are formed on the same chip, the inspection for each semiconductor device can be performed without delay. Further, when the inspection circuit is provided outside, the chip area is further reduced and the chip cost is reduced.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。なお、本発明の自己検査を、以下フィードバッ
ク式自己組込検査(FB-BIST) と呼ぶ。 (第一実施例)図1は、本発明の基本的な構成の概念を
示す構成図で、半導体装置の一つの被検査回路1に対し
て検査回路7が、内部バス(入出力データバス)2よ
り、被検査回路の出力データを用いてタイミング調節回
路3を介して検査データ生成回路4で検査データを発生
させて、再び内部バス2から該被検査回路に入力させる
構成が示してある。検査回路7は被検査回路の出力デー
タを取り込むタイミング調節回路3と、その出力を関数
変換する検査データ生成回路4とから構成される。タイ
ミング調節回路3は、検査時に入力される初期値入力(S
CAN-IN) 5によって初回のデータを発生させ、以後被検
査回路からの出力データによって自動作用的に検査デー
タを生成してクロック信号9に従って順次検査を繰り返
していく。一回の検査ごとに検査結果出力6が判定回路
8へ出力される。
EXAMPLES The present invention will be described below based on specific examples. The self-test of the present invention is hereinafter referred to as a feedback type self-embedded test (FB-BIST). (First Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing the concept of a basic configuration of the present invention. For one circuit under test 1 of a semiconductor device, a test circuit 7 is connected to an internal bus (input / output data bus). 2 shows a configuration in which the inspection data is generated by the inspection data generation circuit 4 via the timing adjustment circuit 3 using the output data of the circuit to be inspected and is again input to the circuit to be inspected from the internal bus 2. The inspection circuit 7 is composed of a timing adjustment circuit 3 that takes in the output data of the circuit to be inspected and an inspection data generation circuit 4 that converts the output of the circuit into a function. The timing adjustment circuit 3 uses the initial value input (S
The first data is generated by the CAN-IN) 5, thereafter the inspection data is automatically generated by the output data from the circuit to be inspected, and the inspection is sequentially repeated according to the clock signal 9. The inspection result output 6 is output to the determination circuit 8 for each inspection.

【0019】被検査回路1の具体的な例として、図2に
示す二進16ビット二入力32ビット出力の乗算器200が
示してある。通常の演算の場合および検査の場合におい
ても、この乗算器200に内部バス2(32ビットバスと
して入力側202、出力側201として示す)からラッ
チ機能を果たすイネーブル回路210、211、…、2
25、226、227、…、241にデータが入力さ
れ、入力側制御線MUL の信号で乗算器200に取り込ま
れる。乗算器200の入力端子はAI00〜AI15およびBI00
〜BI15のそれぞれ16ビットのa,b という入力構成で、こ
の入力a,b の乗算(a×b)が実施され、その結果が二進32
ビット出力 OUT00〜OUT31 として出力される。この出力
もまたイネーブル回路250、251、252、…、2
81において出力側信号線MUL の指示によってラッチさ
れて32ビット内部バス201(202でもある)に出力
される。
As a concrete example of the circuit under test 1, a binary 16-bit, 2-input, 32-bit output multiplier 200 shown in FIG. 2 is shown. Even in the case of normal operation and inspection, enable circuits 210, 211, ..., 2 which perform a latch function from the internal bus 2 (shown as a 32-bit bus as an input side 202 and an output side 201) to the multiplier 200 are provided.
Data is input to 25, 226, 227, ..., 241 and is taken into the multiplier 200 by the signal of the input side control line MUL. The input terminals of the multiplier 200 are AI 00 to AI 15 and BI 00.
~ BI 15 has 16-bit a and b inputs, and the inputs a and b are multiplied (a × b), and the result is binary 32.
Bit output Outputs as OUT 00 to OUT 31 . This output is also enable circuits 250, 251, 252, ..., 2
At 81, it is latched by the instruction of the output side signal line MUL and is output to the 32-bit internal bus 201 (also 202).

【0020】この乗算器200から出力された演算結果
のデータを基に検査回路7が検査用データを生成する。
まず検査回路7のタイミング調節回路3が、必要ビット
数(32 ビット) だけの図3のようなシリーズに接続され
たセレクタ300、301、…、331、およびフリッ
プフロップ(以下FFと記す)350、351、…、3
80、381、そして外部からのクロック信号(CLK),制
御信号(SEL) および初期値を導入する信号線(SCAN-IN)
とで構成されており、信号線D00〜D31が入出力データ
バス202に接続されて、ここから乗算器200の出力
が取り入れられる。セレクタ300〜331は信号線SE
L がLoの時にD00〜D31の値をFFに出力し、Hiのとき
にFFの値をそのまま出力する。また、FFの出力端子
Qがそのまま検査データ生成回路4へのラインE00〜E
31が出力となっている。この信号線SEL は、初期値設定
の場合にSCAN-IN からデータを入力することに用いる。
The inspection circuit 7 generates inspection data based on the operation result data output from the multiplier 200.
First, the timing adjustment circuit 3 of the inspection circuit 7 has selectors 300, 301, ..., 331 and flip-flops (hereinafter referred to as FFs) 350 connected in series as shown in FIG. 351 ... 3
80, 381, and signal line (SCAN-IN) for introducing clock signal (CLK), control signal (SEL) and initial value from the outside
And the signal lines D 00 to D 31 are connected to the input / output data bus 202, from which the output of the multiplier 200 is taken. Selectors 300 to 331 are signal lines SE
When L is Lo, the value of D 00 to D 31 is output to FF, and when it is Hi, the value of FF is output as it is. Further, the output terminal Q of the FF is directly supplied to the lines E 00 to E to the inspection data generating circuit 4.
31 is output. This signal line SEL is used to input data from SCAN-IN when setting the initial value.

【0021】上記タイミング調節回路3から出力された
検査データ生成用の元データは、検査データ生成回路に
入力されて該元データを関数変換する。この場合、検査
回路の非周期かつ上への関数変換を実現するために、変
換に用いる関数を図4に示す、配線とインバータから成
る回路構成で実現する。図4は、EI00〜EI31がタイミン
グ調節回路3からの入力、A00 〜B15 が検査データが出
力されて乗算器200につながる。出力ビットの内A00
〜B14 にはインバータ450〜480が設けられてい
る。
The original data for inspection data generation output from the timing adjustment circuit 3 is input to the inspection data generation circuit and the original data is function-converted. In this case, in order to realize the aperiodic and upward function conversion of the inspection circuit, the function used for the conversion is realized by the circuit configuration including the wiring and the inverter shown in FIG. In FIG. 4, EI 00 to EI 31 are input from the timing adjustment circuit 3, and A 00 to B 15 are output as inspection data and connected to the multiplier 200. Out of output bits A 00
Inverters 450 to 480 are provided in B 14 to B 14 .

【0022】図4の回路の変換の意味は次のようにな
る。この回路に入力される元データが、初期値以外は先
の乗算器200の出力値であることから、図2の乗算器
の構成から分かるように、入力a、入力bとが並列に入
力されるためその出力は複雑になる。それで、元データ
ビットの配列を振り分けてB00,A00,…,B15,A15のように
配列し直し、乗算器を写像(関数)とみなした時に得ら
れる検査結果出力が図5に示すような配列後の関数をy
=x( 出力=入力)に似せるような関数に近づけるため
の置き換えを行い、その結果に対して非周期的な変換と
して−2倍(y=-2x−1〔-1<x<0〕、y=-2x +1〔0<x<1
〕、x,y は[-1,1]に正規化した表現で図6に示す)を
施し、B15 ビット以外を擾乱としてインバータで反転さ
せて変換している。
The meaning of the conversion of the circuit of FIG. 4 is as follows. Since the original data input to this circuit is the output value of the previous multiplier 200 except for the initial value, as can be seen from the configuration of the multiplier in FIG. 2, the input a and the input b are input in parallel. Therefore, the output becomes complicated. Then, the arrangement of the original data bits is sorted and rearranged as B 00 , A 00 , ..., B 15 ,, A 15 , and the inspection result output obtained when the multiplier is regarded as a mapping (function) is shown in FIG. The function after array as shown is y
= X (output = input) is replaced to approximate a function, and the result is converted by -2 times (y = -2x-1 [-1 <x <0], y = -2x +1 [0 <x <1
], X and y are normalized expressions to [-1,1] (shown in FIG. 6), and the signals other than B 15 bits are inverted and converted by the inverter as a disturbance.

【0023】以下、上記のような回路が非周期的な関数
を実現する回路であるために考えるべきことを説明す
る。まず、この帰還入力(フィードバック)系のアルゴ
リズムにより検査を行うためには、検査機構が次の3つ
の条件を満足することが必要である(図1参照)。 条件 検査出力(a) を用いて生成される次ステップの
検査データ(c) がランダムパタ−ンであること。 条件 検査出力(a) に異常があった場合、つまり正常
とは異なった結果が出力された場合には、(a) を用いて
生成される次ステップの検査信号(c) もまた、正常とは
異なった値になること。 条件 一度異なった検査出力(a) が出力されると、フ
ィ−ドバックを繰り返す過程で検査終了まで正しい信号
に戻らないこと。 条件とは、途中で検出された異常がその後何度も検
査回路を通過する過程で見逃されないための条件、つま
り誤り見逃し確率が、検査に十分通用する程度に低いた
めの条件である。条件は、検査データ発生回路と被検
査回路を1つの合成したフィ−ドバック系として捉えた
条件である。
The following is a description of what should be considered because the above circuit is a circuit that realizes an aperiodic function. First, in order to perform the inspection by this feedback input (feedback) system algorithm, the inspection mechanism must satisfy the following three conditions (see FIG. 1). Condition The inspection data (c) of the next step generated by using the inspection output (a) is a random pattern. If the condition check output (a) is abnormal, that is, if a result different from normal is output, the check signal (c) of the next step generated using (a) is also normal. Have different values. Condition Once a different inspection output (a) is output, the correct signal must not be returned until the inspection is completed in the process of repeating feedback. The condition is a condition that the abnormality detected in the middle is not overlooked in the process of passing through the inspection circuit many times thereafter, that is, a condition that the error oversight probability is low enough to pass the inspection. The condition is a condition that the inspection data generating circuit and the circuit to be inspected are regarded as one combined feedback system.

【0024】つまり、この条件を満たすように検査デー
タ発生回路を構成すれば良い。そこでこの問題を解決す
るため数学のカオス理論を適用する。カオスとは、もと
もと混沌状態を表すものであり、非線形で決定論的な系
が生み出す複雑で予測困難な時間変動の総称である。そ
のカオス系の持つ特徴として、 特徴(1) 僅かな初期値の変動に対して、解の軌道はまっ
たく異なったものとなる。(軌道不安定性) 特徴(2) 長期的な予測は不可能である。(長期予測不可
能性) 特徴(3) 明確な解の周期性はない。(解の非周期性) が挙げられる(高安秀樹:カオスとフラクタクル;日本
音響学会誌,No.49,Vol.1,pp.40-44(1993))。
That is, the inspection data generating circuit may be constructed so as to satisfy this condition. Then, to solve this problem, we apply mathematical chaos theory. Chaos originally represents a state of chaos, and is a general term for complicated and unpredictable time fluctuations produced by nonlinear and deterministic systems. The features of the chaotic system are as follows: Feature (1) The trajectory of the solution is completely different for a slight change in the initial value. (Orbital instability) Features (2) Long-term prediction is impossible. (Long-term unpredictability) Features (3) There is no clear periodicity of solution. (Aperiodicity of solution) (Hideki Takayasu: Chaos and Fractals; Journal of Acoustical Society of Japan, No.49, Vol.1, pp.40-44 (1993)).

【0025】そこでこれらのカオスの特徴を利用して、
被検査回路と、検査データ発生回路とを合成して得られ
るフィ−ドバック系が、全体としてカオス系となるよう
な検査データ発生回路を構成し、初期値を適当に選べ
ば、被検査回路への入力はランダムパタ−ンとなり前節
の条件を満たす。また、出力の僅かな違いがステップ
の進行と共に拡大されるので、条件も満たす。さら
に、長期的な予測が不可能なことから、検査ステップの
進行と共に、検査データの自己相関が失われていくと考
えて良く、一度異なった検査データが出力されると再び
正常な信号に戻ってしまう確率は非常に低い。以上の理
由から、フィ−ドバック系の検査機構がカオス系を構成
することが回路検査にとって有効である。
Therefore, by utilizing these characteristics of chaos,
The feedback system obtained by synthesizing the circuit under test and the test data generating circuit constitutes a test data generating circuit that becomes a chaotic system as a whole, and if the initial value is appropriately selected, the circuit under test is selected. The input of becomes a random pattern and satisfies the conditions of the previous section. In addition, the condition is satisfied because the slight difference in the output increases as the step progresses. Furthermore, since long-term prediction is impossible, it can be considered that the autocorrelation of the test data will be lost as the test step progresses, and once different test data is output, it will return to a normal signal again. The probability that it will happen is very low. For the above reasons, it is effective for circuit inspection that the feedback system inspection mechanism constitutes a chaotic system.

【0026】以下にカオス理論に基づき検査データを生
成する回路を形成する手段をロ−レンツ方程式を例にと
り説明する。ロ−レンツ方程式は、
The means for forming a circuit for generating inspection data based on the chaos theory will be described below by taking the Lorenz equation as an example. The Lorentz equation is

【数5】dx/dt = σ(y−x) dy/dt = ρx−y−xz dz/dt = −βz+xy (σ,ρ,βは正の定数) で表される(Thomas S. Park and Leon O. Chua : Prac
tical Numerical Algorithms for Chaotics Systems ;
Springer Verlag ) が、この方程式はカオスであること
が分かっている。ここで、パラメ−タがσ=10、β=3/
8 、ρ=28の場合の数値解を図7に示す。時間の推移に
従って数値解の軌道が2つの不安定平衡点+q、−qの
周りを発散せずに周回する複雑な解を持つことがわかる
(特徴(3))。この軌道解は非常に不安定でほんの僅か擾
乱が加わっただけで解の軌道は全く異なったものになる
(特徴(1))。計算機の数値解では丸め誤差のため、変数
x、y、zを有限の精度でしか求めることができないの
で連続時間系では長時間後の軌道の予測は不可能である
(特徴(2))。
(5) dx / dt = σ (y−x) dy / dt = ρx−y−xz dz / dt = −βz + xy (σ, ρ, β are positive constants) (Thomas S. Park and Leon O. Chua: Prac
tical Numerical Algorithms for Chaotics Systems;
Springer Verlag) found that this equation is chaotic. Here, the parameters are σ = 10, β = 3 /
Fig. 7 shows the numerical solution when 8 and ρ = 28. It can be seen that the trajectory of the numerical solution has a complicated solution that circulates around two unstable equilibrium points + q and -q without diverging according to the transition of time (feature (3)). This orbital solution is very unstable, and the trajectory of the solution becomes completely different with only slight disturbance (feature (1)). Due to the rounding error in the numerical solution of the computer, the variables x, y, and z can be obtained only with finite accuracy, so it is impossible to predict the trajectory after a long time in the continuous time system (feature (2)).

【0027】図7において、2つの平衡点+q、−qを
結ぶ直線を含み平面z=0に平行な平面Sをn回目に横
切った軌道上の点xn が次にこの平面S(直線の近傍)
を横切る点をxn+1 とし、xn (n=1,2,・・・)
を+q,−qを結ぶ直線上に投影する。こうして得られ
るxn →xn+1 への写像が図8(a) に示すロ−レンツ写
像fである。ローレンツ写像は数学のカオス理論でい
う、ポアンカレ断面の一例である。図8(a) は全くの非
線形関数で、これを現実の回路で実現することは困難で
あることから図8(b) に示すように単純化したものを考
える。この関数は傾き2の線型関数を区切って非線形と
した写像となっている。
In FIG. 7, the point x n on the orbit that traverses the plane S parallel to the plane z = 0 for the nth time including the straight line connecting the two equilibrium points + q and -q is the plane S (the straight line Neighborhood)
Let x n + 1 be a point that crosses x n (n = 1, 2, ...)
Is projected on a straight line connecting + q and −q. The thus obtained mapping to x n → x n + 1 is the Lorentz map f shown in FIG. 8 (a). The Lorentz map is an example of Poincaré cross section in the chaos theory of mathematics. 8 (a) is a completely non-linear function, and since it is difficult to realize this in an actual circuit, consider a simplified one as shown in FIG. 8 (b). This function is a non-linear mapping by dividing a linear function with a slope of 2.

【0028】図8(a) を単純化した写像である図8(b)
において、初期値x0 がわずかに異なる場合に、n=
1,2,・・・と増加させたときのxn を示したものが
図9である。ロ−レンツ写像が元々ロ−レンツ方程式の
解から求められたものであることを考えれば、この写像
は特徴(1),(2),(3) を保存する。従って初期値x0 を僅
かに変化させたとき、写像fをn回繰り返した後のfn
(x) はnの増加と共に全く異なったものになる。即ちx
0 として、ごく近い二点をx1 とx2 とすると、|f(x
1)−f(x2) | > |x1 −x2 | という性質を持っ
ている。もちろん図8(b) の場合は近似的に特徴を保存
することになる。
FIG. 8 (b), which is a simplified mapping of FIG. 8 (a).
In, if the initial value x 0 is slightly different, then n =
FIG. 9 shows x n when increased to 1, 2, .... Considering that the Lorentz map was originally obtained from the solution of the Lorentz equation, this map preserves the features (1), (2), (3). Therefore, when the initial value x 0 is slightly changed, f n after the mapping f is repeated n times
(x) becomes completely different as n increases. Ie x
If 0 is 0 and two points that are very close are x 1 and x 2 , | f (x
1 ) −f (x 2 ) | >> | x 1 −x 2 | Of course, in the case of FIG. 8 (b), the features are approximately stored.

【0029】図9をフィ−ドバックという観点からみる
と、写像fの繰り返しは、図10(a) に示す折れ曲がり
のある渦巻を形成する。そして、縦軸f(x) −横軸nの
関係がランダムパタ−ン(図10(b))になる訳である。
すなわち、図11(a) に示すようにfn (x0)を直線y=
xで再びxにフィ−ドバックしていることになる。これ
を図1と比較すると、被検査回路の入出力間にy=xの
関係があるとき、写像fを入出力特性とする検査回路を
構成し、フィ−ドバック系(即ちFB-BIST )を構成する
ことにより近似的にカオス系を生成できることがわか
る。このような検査回路は図12に示すように、検査回
路の入力に対して出力を1ビットシフト(即ち2倍)し
て、入力の上位ビットを出力の下位ビットに入れる接続
すればよいため、検査回路は容易に構成可能である。
From the viewpoint of feedback in FIG. 9, the repetition of the mapping f forms the curved spiral shown in FIG. 10 (a). The vertical axis f (x) -horizontal axis n has a random pattern (FIG. 10 (b)).
That is, as shown in FIG. 11 (a), f n (x 0 ) is represented by a straight line y =
It means that you are feeding back to x again at x. Comparing this with FIG. 1, when there is a relation of y = x between the input and output of the circuit to be inspected, the inspection circuit having the mapping f as the input / output characteristic is constructed and the feedback system (that is, FB-BIST) It can be seen that a chaotic system can be generated approximately by constructing it. As shown in FIG. 12, such an inspection circuit can be connected by shifting the output by 1 bit (that is, doubled) with respect to the input of the inspection circuit and inserting the upper bit of the input into the lower bit of the output. The test circuit is easily configurable.

【0030】しかし、一般的な論理回路では常に、被検
査回路の入出力間に比例関係y=xを構成できるとは限
らない。むしろそのような比例関係だけという機能はあ
りえない。そのようなときには被検査回路の入出力は一
種のランダム性を備えているとみなすことができる。こ
の場合でも以下の条件が成り立てばフィ−ドバック系を
カオス系とすることができ検査が可能になる。 (1)検査回路と被検査回路とからなるフィ−ドバック
系が少なくとも1つの非周期解をもつ。
(条件に対応する) (2)被検査回路の入出力の写像x→yが1対1対応、
または検査に十分通用する程度に誤り見逃し確率が低い
範囲内で多対1対応である。(条件に対応する) (3)被検査回路の入出力の写像x→yが、yの上への
写像である。(条件に対応する) (4)(3)が成り立たない場合であっても、検査に十
分通用する程度に、出力yの各々の信号線の値が変化す
る。(条件に対応する)
However, in a general logic circuit, it is not always possible to form the proportional relationship y = x between the input and output of the circuit under test. Rather, there is no such function as proportionality alone. In such a case, the input / output of the circuit under test can be regarded as having a kind of randomness. Even in this case, if the following conditions are established, the feedback system can be a chaotic system and the inspection can be performed. (1) The feedback system including the inspection circuit and the circuit under inspection has at least one aperiodic solution.
(Corresponding to the condition) (2) Input-output mapping x → y of the circuit under test has a one-to-one correspondence,
Alternatively, there is a many-to-one correspondence within a range in which the probability of missing an error is low enough to pass the inspection. (Corresponding to the condition) (3) The mapping x → y of the input and output of the circuit under test is the mapping onto y. (Corresponding to the condition) Even if the conditions (4) and (3) are not established, the value of each signal line of the output y changes to such an extent that the inspection can be sufficiently used. (Corresponding to the condition)

【0031】この意味は、図11(b) に示すように、被
検査回路と検査回路との一体化した構成を一つの統合変
換とみなし、この統合変換がカオス系であるということ
になる。つまり検査データが被検査回路に入力されて検
査結果が出力され、それが検査データ生成回路で変換さ
れて新しい検査データを生成したときに、その新しい検
査データが疑似ランダムパターンとなっていれば検査が
可能であるということである。
This means that, as shown in FIG. 11B, the integrated configuration of the circuit under test and the inspection circuit is regarded as one integrated conversion, and this integrated conversion is a chaotic system. In other words, if the inspection data is input to the circuit under test and the inspection result is output and converted by the inspection data generation circuit to generate new inspection data, if the new inspection data is a pseudo random pattern, the inspection is performed. Is possible.

【0032】このような検査回路が疑似ランダムパター
ンであることは、次のようにして確認する。即ち、ある
検査データとその次の検査データ(これは前の検査デー
タによる被検査回路の出力データである)との相関係数
Cを以下のようにして求め、比較する。
The fact that such an inspection circuit has a pseudo-random pattern is confirmed as follows. That is, the correlation coefficient C between one inspection data and the next inspection data (this is the output data of the circuit to be inspected by the previous inspection data) is obtained and compared as follows.

【数6】 但し、[Equation 6] However,

【数7】 r =x1x2+x2x3+・・・+x n-1 x n +x n x1 ## EQU00007 ## r = x 1 x 2 + x 2 x 3 + ... + x n-1 x n + x n x 1

【数8】s1 =x1+x2+・・・+x n S 1 = x 1 + x 2 + ... + x n

【数9】s2 =x1 2 +x2 2 +・・・+x n 2 S 2 = x 1 2 + x 2 2 + ... + x n 2

【0033】ここで、nは検査段数、xi は乗算器20
0の入力a、bを一つの論理値と見て16進表示して、He
x 0 〜 Hex FFFFFFFF を0〜1に正規化した値である。
Here, n is the number of check stages and x i is the multiplier 20.
Input 0 and a are regarded as one logical value and displayed in hexadecimal.
It is a value obtained by normalizing x 0 to Hex FFFFFFFF to 0 to 1.

【0034】この相関係数Cが、ほぼ0であれば、これ
らのデータはランダムであると言える。図2に示した乗
算器200に対して図4に示した検査データ生成回路を
用い、n=500 で相関係数を求めると、C=0.08≒0.0
であることから、この乗算器200の出力データを基に
生成する検査データは十分ランダムであり、必要な検査
データの繰り返し入力回数(検査段数)に対しても十分
対応できる。
If the correlation coefficient C is almost 0, it can be said that these data are random. When the inspection data generating circuit shown in FIG. 4 is used for the multiplier 200 shown in FIG. 2 and the correlation coefficient is obtained at n = 500, C = 0.08≈0.0.
Therefore, the inspection data generated based on the output data of the multiplier 200 is sufficiently random, and it is possible to sufficiently cope with the required number of times of repeated input of inspection data (the number of inspection stages).

【0035】以上のように、FB-BIST の検査回路の構成
をカオス系にすることで疑似ランダムが実現する。つま
り、本発明のような構成はカオス理論の裏付けと相関係
数とにより検査データのランダム性が保証されることに
なる。
As described above, pseudo random is realized by making the configuration of the FB-BIST inspection circuit chaotic. That is, in the configuration according to the present invention, the randomness of the inspection data is guaranteed by the proof of the chaos theory and the correlation coefficient.

【0036】上記の相関係数で用いるデータは以下のよ
うな手順で求めておく。即ち図1、図2、図4の構成で
初期データを適当に決定して与え、二進16ビット二入力
乗算器200の、全てのスタック(縮退)故障およびオ
ープン故障が検出されるまで繰り返す。この乗算器20
0における検査段数(検査データの適用回数)と未検出
故障数の関係は図15に示すようになる。この図2の乗
算器200と図2、図4による検査データ発生回路の構
成では、検査段数第26段で全ての故障が検出されること
が予め設計段階でわかっているので、実際のFB-BIST の
際に、第26段目のクロック信号が立ち上がった後に、検
査結果(回路が正常ならば、図15の末尾のOut の Hex
118D9E1C )をFFに取り込んで図1の検査結果出力(SCA
N-OUT)6から、図1の判定回路8で正常時の期待値と比
較して回路の正誤を判定する。
The data used in the above correlation coefficient is obtained in the following procedure. That is, the initial data is appropriately determined and given by the configurations of FIGS. 1, 2, and 4, and repeated until all stack (stuck-at) faults and open faults of the binary 16-bit two-input multiplier 200 are detected. This multiplier 20
The relationship between the number of inspection steps (the number of times inspection data is applied) and the number of undetected faults at 0 is as shown in FIG. In the configuration of the multiplier 200 of FIG. 2 and the inspection data generating circuit of FIGS. 2 and 4, it is known in advance that all the failures are detected at the 26th inspection stage, so the actual FB- At the time of BIST, after the clock signal of the 26th stage rises, the inspection result (If the circuit is normal, Hex of Out at the end of Fig. 15)
118D9E1C) is taken into FF and the inspection result output (SCA
From N-OUT) 6, the judgment circuit 8 in FIG.

【0037】さて、乗算器200は、二進16ビット入力
a,b,の乗算結果を二進32ビット出力Out から出力す
る機能を持つ32ビット入力32ビット出力の組み合わせ論
理回路であり、AND ゲ−ト、ORゲ−ト、インバ−タ等総
ゲ−ト数6500から構成されるが、当然入力データに対す
る出力データの関係は比例関係ではなく複雑な変換とみ
なせる。そこで、乗算器の入力を下位ビットからb0,a0,
b1,a1,・・・のように並べて入力 0,1, ・・・を入力し
た時の出力 Out0 ,Out1 ,・・・を求めると、図5に示
すような入出力関係を得る。こうすることにより、乗算
器200の複雑な見通し難い入出力関係が明確になり、
検査データ発生回路の形成が対応しやすくなる。
The multiplier 200 is a 32-bit input 32-bit output combination logic circuit having a function of outputting the multiplication result of the binary 16-bit inputs a and b from the binary 32-bit output Out, and an AND gate. The total number of gates such as gates, OR gates, and inverters is 6500. Naturally, the relationship between input data and output data can be regarded as a complex conversion rather than a proportional relationship. Therefore, the input of the multiplier is b 0 , a 0 ,
When the outputs Out 0 , Out 1 , ... when inputs 0, 1, ... are input side by side like b 1 , a 1 , ... are obtained, the input / output relationship shown in Fig. 5 is obtained. obtain. By doing this, the complicated input-output relationship of the multiplier 200 that is difficult to see becomes clear,
The inspection data generating circuit can be easily formed.

【0038】検査データ生成のための写像を簡単に図6
で与えるために、図1の検査データ生成回路4を図13
のように構成する。これは傾き−2の変換であるので、
回路構成としては、1ビット上位シフトして NOTゲート
を通すだけの簡単な配線のつなぎ替えとインバータ回路
で実現できる。
The mapping for generating inspection data is briefly shown in FIG.
1 to provide the inspection data generation circuit 4 of FIG.
Configure as follows. This is a conversion of slope -2, so
As for the circuit configuration, it can be realized by a simple wiring reconnection and an inverter circuit that only shifts one bit higher and passes the NOT gate.

【0039】次に、図1の構成に基づいて被検査回路の
自己検査(実施例でいうFB-BIST )を図2の乗算器20
0、図3のタイミング調節回路3で実施する動作を説明
する。従来の自己検査で実施されているように被検査回
路の回路構成が設計段階で判っていることなので、上記
の説明のように、どのような初期検査データを被検査回
路に与えればどのような出力データが得られるかがシミ
ュレーションで求めることができ、また本発明の構成に
おいて何回FB-BIST を繰り返せば全ての検査が終了する
かも予め判る。この場合、どのような初期値を与えれば
相関の小さい結果が得られるかも判り、検査回路の特性
も判定される。従ってこのシミュレーションから得られ
た繰り返し回数、および最終出力データが、被検査回路
の正常時の検査結果となるので、そのデータを図1に示
す検査制御メモリ(ROM) 12に記憶させておく。乗算器
200の場合、図15に示す初期値FFFFFFFF、および検
査段数26、最終出力118d9e1cがメモリ12に記憶される
ことになる。
Next, based on the configuration of FIG. 1, the self-test (FB-BIST in the embodiment) of the circuit under test is performed by the multiplier 20 of FIG.
0, the operation performed by the timing adjustment circuit 3 of FIG. 3 will be described. Since the circuit configuration of the circuit under test is known at the design stage as in the conventional self-test, what kind of initial test data should be given to the circuit under test as described above? Whether the output data can be obtained can be obtained by simulation, and it can be known in advance how many times FB-BIST is repeated in the configuration of the present invention to complete all the inspections. In this case, it is known what kind of initial value is given to obtain a result with small correlation, and the characteristics of the inspection circuit are also judged. Therefore, the number of repetitions and the final output data obtained from this simulation become the inspection result of the circuit under test when the circuit under test is normal. Therefore, the data is stored in the inspection control memory (ROM) 12 shown in FIG. In the case of the multiplier 200, the initial value FFFFFFFF, the inspection stage number 26, and the final output 118d9e1c shown in FIG. 15 are stored in the memory 12.

【0040】自己検査は以下の順に実施される。 [1] TEST信号(図1の13)を外部からの指示(Lo→H
i)により、半導体装置の検査制御回路11が検査制御
メモリ12に記憶した検査プログラムを呼出し、検査を
開始する。 [2] 検査制御回路11から、以下の信号線を制御して検
査回路7内に初期値を設定する。 (a) SEL……… Hiの状態でタイミング調節回路がシフ
トレジスタとなる。Loの状態で内部バス2と接続されF
Fがレジスタとなる。 (b) SCAN-IN… 初期値データをクロック信号(CLK) 9
に従ってタイミング調節回路3に送り込む。 (c) CLK …… データを送り込むために必要ビット分
のパルスクロックを発生する。 まず SELをHiとして、 CLKを与え、 SCAN-INを通じて検
査制御メモリ12内の初期値データをタイミング調節回
路3に送り込む。 [3] 検査回路7のタイミング回路3に初期値データが設
定された段階で、SEL の状態をLoとし、CLK が入力され
ると、検査データ生成回路4と内部バス2とが接続状態
となり、FFから初期値データ(第一実施例の場合FFFF
FFFF) が図4の検査データ生成回路4に入力され、直ち
に内部バス2に第一回目の検査データとして被検査回路
である乗算器200に入力され、演算が実施されて、内
部バス2に演算結果が出力されて来る。 [4] 再び検査回路7にCLK が入力されると、先程の演算
結果が次のデータとしてタイミング調節回路3に取り込
まれる。以後同様にして第二、第三回の検査データが生
成され、 CLK信号9に従って自動的に検査データが被検
査回路1に与えられていく。 [5] 被検査回路内の故障を検出するのに充分な、予め決
められた回数(検査段数ここでは26回) だけ CLK信号9
が入力された後、SEL をHiにして、タイミング調節回路
3の最終データを検査結果出力(SCAN-OUT)6から判定回
路8に送り出す(最終データをFFから送り出すことは
SCAN-INから何らかのデータを送り込むことで実行でき
る)。 [6] 検査制御回路からの判定実行指示により(図示しな
い)、予め記憶してあった基準値と比較して正常ならL
o、異常ならHiを判定回路8より出力する。
The self-inspection is carried out in the following order. [1] Instruct the TEST signal (13 in Fig. 1) from the outside (Lo → H
By i), the inspection control circuit 11 of the semiconductor device calls the inspection program stored in the inspection control memory 12 to start the inspection. [2] The inspection control circuit 11 controls the following signal lines to set initial values in the inspection circuit 7. (a) SEL ......... The timing adjustment circuit functions as a shift register in the Hi state. Connected to internal bus 2 in Lo state F
F becomes a register. (b) SCAN-IN ... Initial value data is clock signal (CLK) 9
Then, it is sent to the timing adjusting circuit 3. (c) CLK: Generates a pulse clock for the required bits to send data. First, SEL is set to Hi, CLK is supplied, and the initial value data in the inspection control memory 12 is sent to the timing adjustment circuit 3 through SCAN-IN. [3] When the initial value data is set in the timing circuit 3 of the inspection circuit 7, the state of SEL is set to Lo and CLK is input, the inspection data generation circuit 4 and the internal bus 2 are connected, Initial value data from FF (FFFF in the case of the first embodiment)
FFFF) is input to the inspection data generation circuit 4 of FIG. 4 and immediately input to the internal bus 2 as the first inspection data to the multiplier 200 that is the circuit to be inspected. The result is output. [4] When CLK is input to the inspection circuit 7 again, the previous calculation result is taken in the timing adjustment circuit 3 as the next data. Thereafter, second and third inspection data are generated in the same manner, and the inspection data is automatically given to the circuit under test 1 in accordance with the CLK signal 9. [5] CLK signal 9 a predetermined number of times (26 test stages here) sufficient to detect a failure in the circuit under test.
After inputting, the SEL is set to Hi and the final data of the timing adjustment circuit 3 is sent from the inspection result output (SCAN-OUT) 6 to the determination circuit 8 (the final data is not sent from FF.
This can be done by sending some data from SCAN-IN). [6] In response to a judgment execution instruction from the inspection control circuit (not shown), compare with a pre-stored reference value and L if normal
If it is abnormal, Hi is output from the judgment circuit 8.

【0041】以上の流れをまとめると、図24に示すフ
ローチャートのようになる。この検査の流れで、検査デ
ータを発生させる部分は演算によるのではなく、配線と
インバータで直ちに得られる上、クロック信号で検査が
繰り返し実行されるため、急速に自己検査が実行でき、
製造工程において検査時間を短縮できる。モノリシック
に検査回路が構成されている場合は、高価なLSIテス
タは不要であり、LSIテスタを用いる場合でも評価用
アダプター上に検査回路を構成することで迅速に検査が
実施される。
The above flow is summarized as a flow chart shown in FIG. In this inspection flow, the part that generates the inspection data is not calculated but is immediately obtained by the wiring and the inverter, and the inspection is repeatedly executed by the clock signal, so that the self-inspection can be performed rapidly.
The inspection time can be shortened in the manufacturing process. If the inspection circuit is configured monolithically, an expensive LSI tester is not necessary, and even if the LSI tester is used, the inspection circuit is configured on the evaluation adapter so that the inspection can be performed quickly.

【0042】図13の検査データ生成回路で、実際に検
査がどのように実施されるかをシミュレートした結果を
示す。乗算器200に対する実験条件は、 (1)全てのゲ−トに電源ショ−ト故障、グランドショ
−ト故障、及び断線故障を仮定する。全故障数13888 の
うち潜在的な等価故障を除いた5650故障をシミュレ−
ト。 (2)本発明のFB-BIST の初期値検査データ値x0 実験1:Hex 00010001 実験2:Hex 00010002 (3)従来16ビット自己検査方式初期値 実験3:Hex FFFF 実験4:Hex 0001 (4)従来32ビット自己検査方式初期値 実験5:Hex FFFFFFFF 実験6:Hex 00000001 とした。
A result of simulating how the inspection is actually performed by the inspection data generating circuit of FIG. 13 is shown. The experimental conditions for the multiplier 200 are as follows: (1) A power supply short fault, a ground short fault, and a disconnection fault are assumed for all gates. Simulated 5650 faults excluding potential equivalent faults out of 13888 total faults
To. (2) Initial value inspection data value of FB-BIST of the present invention x 0 Experiment 1: Hex 00010001 Experiment 2: Hex 00010002 (3) Conventional 16-bit self-inspection method Initial value Experiment 3: Hex FFFF Experiment 4: Hex 0001 (4 ) Conventional 32-bit self-check method Initial value Experiment 5: Hex FFFFFFFF Experiment 6: Hex 00000001.

【0043】上記実験の実験結果を図14に示す。本発
明のFB-BIST (実験1、2)は、従来法に比べてかなり
速く故障検出率 100%を達成している。また、実験3〜
実験6は、テスト用付加回路において、検査データ発生
回路の他に、いずれも32ビットの圧縮回路が必要とな
り、ハ−ドウェアが大きくなる構成である。それに比べ
て、本発明のFB-BIST は、配線とインバータだけで検査
データを生成できるため、ハ−ドウェア構成は、レイア
ウト面積で従来方式の約40%に小型化できる。
The experimental results of the above experiment are shown in FIG. The FB-BIST of the present invention (Experiments 1 and 2) achieved a fault detection rate of 100% considerably faster than the conventional method. In addition, Experiment 3
In Experiment 6, in addition to the inspection data generating circuit, a 32-bit compression circuit is required in each of the additional circuits for testing, and the hardware becomes large. On the other hand, in the FB-BIST of the present invention, since the inspection data can be generated only by the wiring and the inverter, the hardware configuration can be reduced in layout area to about 40% of the conventional method.

【0044】(第二実施例)次に、検査データ生成回路
は、図4に示した検査回路だけに限らない。例えば図6
で示した、
(Second Embodiment) Next, the inspection data generating circuit is not limited to the inspection circuit shown in FIG. For example, in FIG.
Indicated by the

【数10】j=−2i±1 という関数は、第一実施例に示された如く、非周期性を
保つことが可能なため、乗算器200に対して検査回路
として適用できる。この場合、j=iのラインとの交点
にデータが来ると無限ループになってランダム性が失わ
れるため、初期値を適当に選択して、この値が発生する
までの間ランダム性が保たれ、その間にセルフテストが
終了してしまうような検査対象に適用される。それと同
様に、たとえj=iのラインと交点を有していても、必
要な検査段数以内で相関係数が十分小さければ検査回路
として有効であることから、図16に示す配線のつなぎ
替えとインバータ回路で検査データ生成回路4として用
いるケースもある。この図16は、実は単純に全てのビ
ットにNOT ゲートを通すことに他ならない。これは、対
象とする被検査回路のランダム性が十分認められる場
合、使用する検査回路が線型関係(傾き-1)を持ってい
ても、図11(b) で示した検査回路、被検査回路の関係
が入れ代わっているだけなので、得られる検査データの
相関も同様に十分小さいという結果が得られるためであ
る。この傾き-1というのはただ単に全ビットに対して N
OTゲートを設けるだけなので、最も簡単に構成できる。
たたし全ての検査対象に適用はできないので、必要によ
っては、擾乱として一部のビット操作を加えた構成とす
ることもできる。いずれにしても、相関を求めて十分小
さい関係であれば、その検査回路で対応できる。なお、
この図16による検査回路構成で乗算器200に対して
相関係数を調べて十分対応できることが分かっている。
The function j = −2i ± 1 can be applied to the multiplier 200 as a check circuit because it can maintain aperiodicity as shown in the first embodiment. In this case, when data arrives at the intersection with the line of j = i, it becomes an infinite loop and loses randomness. Therefore, select an appropriate initial value and keep randomness until this value occurs. , It is applied to the inspection target whose self-test ends during that period. Similarly, even if it has an intersection with the line of j = i, if the correlation coefficient is sufficiently small within the required number of inspection steps, it is effective as an inspection circuit. Therefore, the wiring reconnection shown in FIG. In some cases, the inverter circuit is used as the inspection data generation circuit 4. In FIG. 16, the NOT gate is simply passed through all the bits. This is because if the randomness of the target circuit to be inspected is sufficiently recognized, even if the inspection circuit used has a linear relationship (gradient -1), the inspection circuit and the circuit under inspection shown in Fig. 11 (b) This is because the correlation of the obtained inspection data is similarly sufficiently small because the relationship of 1 is replaced. This slope -1 is simply N for all bits.
It is the easiest to configure because it only has an OT gate.
However, since it cannot be applied to all the inspection objects, it is possible to adopt a configuration in which some bit operations are added as a disturbance if necessary. In any case, if the correlation is obtained and the relationship is sufficiently small, the inspection circuit can handle it. In addition,
It has been found that the inspection circuit configuration according to FIG. 16 can sufficiently deal with the correlation coefficient with respect to the multiplier 200.

【0045】(第三実施例)C1355論理回路(C1355ベ
ンチマ−ク回路)は、IEEE ISCAS '85で提案されたベン
チマーク回路で、全ゲート数512 、入力数41ビット、出
力数32ビットの組み合わせ論理回路である(F.Brgez an
d H.Fujiwara : A NEUTRAL NETLIST OF 10 Proc.1985 I
EEE Int.Symp.Circuits and Systems. Kyoto, June 5-7
(1985)) 。この回路は、入出力ビットを適切な順に並べ
て Hex0〜Hex 1FFFFFFFFFFFFFFFFFFまで順位づけする
ことにより、図17の入出力関係を得る。
(Third Embodiment) The C1355 logic circuit (C1355 bench mark circuit) is a benchmark circuit proposed by IEEE ISCAS '85, which is a combinational logic of 512 total gates, 41 bits input, and 32 bits output. Circuit (F.Brgez an
d H. Fujiwara: A NEUTRAL NETLIST OF 10 Proc. 1985 I
EEE Int.Symp.Circuits and Systems. Kyoto, June 5-7
(1985)). This circuit obtains the input / output relationship of FIG. 17 by arranging the input / output bits in an appropriate order and ranking from Hex0 to Hex 1FFFFFFFFFFFFFFFFFF.

【0046】そこで、この特性を利用して検査データ生
成回路を図18に示すように出力y[31:1]、入力x
[31:0]間がy=2xとなるように構成する。出力側
LSBy[0]は擾乱としてx[29]とインバ−タを介
して接続した。出力y[40:32]はランダムな変化を与
えるため入力の下位ビットx[7:0]と接続した。こ
の構成による検査をシミュレートした結果について示
す。実験条件を以下に示す。 (1)全てのゲ−トに電源ショ−ト故障、グランドショ
−ト故障を仮定した。全故障数1174のうち潜在的な等価
故障を除いた846 故障についてシュミレ−ト。 (2)本発明のFB-BIST の初期検査データ値x0 実験1:Hex 1FFFFFFFFFFFFFFFFF1 実験2:Hex 0000000000000000001 (3)従来32ビット自己検査方式初期値 実験3:Hex 1FFFFFFFFFFFFFFFFF1 実験4:Hex 0000000000000000001
Therefore, by utilizing this characteristic, the inspection data generating circuit outputs y [31: 1] and inputs x as shown in FIG.
It is configured such that y = 2x between [31: 0]. The output side LSBy [0] is connected as a disturbance to x [29] via an inverter. The output y [40:32] was connected to the lower bits x [7: 0] of the input to give a random change. The result of simulating the inspection by this configuration will be shown. The experimental conditions are shown below. (1) It is assumed that all gates have a power supply fault and a ground fault. Simulation of 846 faults out of 1174 total faults excluding potential equivalent faults. (2) Initial inspection data value of FB-BIST of the present invention x 0 Experiment 1: Hex 1FFFFFFFFFFFFFFFFF1 Experiment 2: Hex 0000000000000000001 (3) Conventional 32-bit self-inspection method initial value Experiment 3: Hex 1FFFFFFFFFFFFFFFFF1 Experiment 4: Hex 0000000000000000001

【0047】実験結果を図19に示す。この結果から本
発明のFB-BIST で検査した場合では400 回のフィ−ドバ
ック数で95%の故障が検出されているが、従来方式は、
1400回の検査ステップ後でも95%の故障検出率に到達し
ない。実際には、約2万回まで実験を行ったが検出率95
%は得られなかった。
The experimental results are shown in FIG. From this result, when inspected by the FB-BIST of the present invention, 95% of failures are detected with 400 times of feedback, but the conventional method is
95% failure detection rate is not reached even after 1400 inspection steps. Actually, the experiment was conducted up to about 20,000 times, but the detection rate was 95
% Was not obtained.

【0048】(第四実施例)第三実施例は出力に対して
入力のビット数が少ない例であったが、逆に入力ビット
が多い場合も同様に本発明が適用できる。ただし、いず
れかの段階で検査の結果、回路に異常があって異なるデ
ータが発生した場合に、その結果が入力ビットに反映さ
れていなければならないため、単に入力ビットを間引い
て出力ビットの本数に合わせるだけの構成はできない。
そこで、図20に示すように、入力ビットの一部もしく
は全部に対して、ちょうどデコーダのような適切な論理
回路110を設けて出力ビット数に合わせた出力を形成
させる。図20では、論理回路110を通した後は単純
にLSB 同士を接続する配線が示してあるが、相関係数が
小さくなるような接続を選択してもよいことは言うまで
もない。
(Fourth Embodiment) Although the third embodiment is an example in which the number of input bits is small with respect to the output, the present invention can be similarly applied to the case where the number of input bits is large. However, as a result of the inspection at any stage, if there is a circuit abnormality and different data occurs, the result must be reflected in the input bit, so simply thin out the input bit to determine the number of output bits. It is not possible to configure just to match.
Therefore, as shown in FIG. 20, an appropriate logic circuit 110 such as a decoder is provided for some or all of the input bits to form an output according to the number of output bits. In FIG. 20, the wiring that simply connects the LSBs after passing through the logic circuit 110 is shown, but it goes without saying that a connection that reduces the correlation coefficient may be selected.

【0049】(第五実施例)さらに図21に示すよう
に、セレクタ600、610を出力ビットに対して必要
ビット数設けて、出力ビットに柔軟性を持たせて汎用タ
イプとすれば、どのような半導体集積回路にも適応で
き、図22に示すような半導体装置が構成できる。図2
1の構成そのままでは素子数が増大し、チップ面積の占
有を増やしてしまうため、全てのビットに対してセレク
タを設ける必要はなく、最低限、対象とする半導体装置
に含まれる機能ユニットの被検査回路すべてに対して相
関係数が小さい構成であればよい。そのため、検査回路
は僅かなセレクタ回路の追加でVLSIなどの超大規模集積
回路の検査回路が構成できる。また、場合によっては図
4もしくは図13、16、18のような配線のつなぎ替
えおよびインバータによる回路構成だけで、対象とする
半導体装置すべてに相関係数が小さい回路を形成出来れ
ば、より効果がある。
(Fifth Embodiment) Further, as shown in FIG. 21, if the selectors 600 and 610 are provided with the required number of bits for the output bits and the output bits have flexibility and are of a general-purpose type, what will happen? It is also applicable to various semiconductor integrated circuits, and a semiconductor device as shown in FIG. 22 can be configured. Figure 2
Since the number of elements increases and the chip area occupies increases with the configuration of 1 as it is, it is not necessary to provide selectors for all bits, and at least the functional unit included in the target semiconductor device is inspected. It is sufficient if the correlation coefficient is small for all the circuits. Therefore, the inspection circuit can be configured as an inspection circuit for a very large scale integrated circuit such as VLSI by adding a few selector circuits. Further, in some cases, it is more effective if a circuit having a small correlation coefficient can be formed in all the target semiconductor devices only by reconnecting the wirings and the circuit configuration by the inverter as shown in FIG. 4 or FIGS. is there.

【0050】(第六実施例)また、このような検査回路
は、元々半導体装置内部に設けず、外部に設ける構成で
も同様な効果がある。即ち、従来より利用されているL
SIテスタでは、検査対象の半導体装置に対して検出端
子のついたプローブ(評価用ボード)を装着して、外部
から検査データパターンを入力して、結果をやはりプロ
ーブで取り出して、外部の装置で検査を判定している
が、図23で示すような、その評価用ボード84上、ま
たはプローブ途中のアダプター形式(図示しない)等
で、本発明の検査回路を設けて回路検査を実施すれば、
外部から検査パターンを与える必要がなくスムーズに検
査が実施できる。また、この場合は半導体装置内部に検
査回路を設けなくて良く、外部とのタイミングをとる回
路だけで済み、十分目的が達成できる。
(Sixth Embodiment) Further, even if such an inspection circuit is not originally provided inside the semiconductor device but provided outside, the same effect can be obtained. That is, L that has been conventionally used
In the SI tester, a probe (evaluation board) with detection terminals is attached to the semiconductor device to be inspected, the inspection data pattern is input from the outside, and the result is also taken out by the probe, and the external device is used. Although the inspection is judged, if the inspection circuit of the present invention is provided on the evaluation board 84 as shown in FIG. 23 or in the form of an adapter (not shown) in the middle of the probe, the circuit inspection is performed.
The inspection can be performed smoothly without the need to give the inspection pattern from the outside. Further, in this case, it is not necessary to provide an inspection circuit inside the semiconductor device, only a circuit for timing with the outside is sufficient, and the purpose can be sufficiently achieved.

【0051】ところで、この明細書で言うパターンとい
うのは、一連の検査データの並びをいい、ちょうど画像
データのパターンのようになるのでパターンの元の意味
を転用して用いているが、画像データのパターンを意味
しない。また、請求項でいう、上への関数とは数学の集
合論における用語で、入力xと出力yとの関係(関数)
に対して、いずれかのxによって、必ずyの値全てを表
すことができる関係をいい、その場合、一つのyの値に
対してxが複数対応していても構わない関係を言う。
By the way, the pattern referred to in this specification refers to a sequence of a series of inspection data, and since it is just like the pattern of image data, the original meaning of the pattern is diverted and used. Does not mean the pattern. Further, in the claims, an upward function is a term in a set theory of mathematics, and a relation (function) between an input x and an output y.
On the other hand, it means a relationship in which any of the values of y can be represented by any x, and in that case, a relationship in which a plurality of x may correspond to one value of y.

【0052】また、カオス系という場合、ここでは必ず
しも、数学理論でいうカオスまたはカオス状態であるこ
とを意味しない。即ち、完全にカオスである場合は完全
にランダムであることが保証されるが、完全なカオスを
反映する回路は実現が困難であり、実際の使用にあたっ
ては、簡単に実現できる近似した回路を用いるのが普通
である。半導体装置では情報がデジタル化され、かつデ
ータの使用範囲が限定されているため、全てのデータが
出尽くした際は、必ず元のデータが出てくることになる
ため、完全なカオス状態というのはあり得ないと見てよ
い。従って疑似ランダムという意味も同様な関係を意味
する。
Further, the term "chaotic system" does not necessarily mean that it is a chaos or a chaotic state in mathematical theory. That is, when it is completely chaotic, it is guaranteed to be completely random, but it is difficult to realize a circuit that reflects perfect chaos, and in actual use, use an approximate circuit that can be easily realized. Is normal. Since the information is digitized in semiconductor devices and the use range of data is limited, when all the data is exhausted, the original data will always come out, so a completely chaotic state is You can see that it is impossible. Therefore, the meaning of pseudo-random means the same relationship.

【0053】[0053]

【発明の効果】カオス理論を適用したLSI等の半導体
装置の検査機能として自己検査方式を実現する検査機能
付半導体装置を構成した。この方式は、被検査回路と検
査データ発生回路とにより構成したフィ−ドバック系を
カオス系とすることで検査データを生成し、検査を自動
的に実行する方式であり、従来実施している自己検査方
式とは全く異なった考え方に基づくテスト方式である。
この方式を用いて、16ビット乗算器の故障検出実験を
行った結果、従来方式と比較して、検査時間が約25%
短縮され、テスト用付加回路をトランジスタ数で約60
%減少させることができた。以上のように本発明の構成
による半導体装置の自己検査は、テストが難しい大規模
理論回路などの半導体装置に適している検査である。
According to the present invention, a semiconductor device with an inspection function is realized which realizes a self-inspection system as an inspection function of a semiconductor device such as an LSI to which the chaos theory is applied. This method is a method of generating inspection data by automatically setting a feedback system composed of a circuit to be inspected and a inspection data generating circuit as a chaotic system, and executing the inspection automatically. It is a test method based on a completely different concept from the inspection method.
As a result of the failure detection experiment of the 16-bit multiplier using this method, the inspection time is about 25% compared with the conventional method.
Shortened, the additional circuit for testing is about 60 transistors.
% Could be reduced. As described above, the self-inspection of the semiconductor device having the configuration of the present invention is suitable for a semiconductor device such as a large-scale theoretical circuit which is difficult to test.

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

【図1】本発明の検査機能付半導体装置の構成説明図。FIG. 1 is a structural explanatory view of a semiconductor device with an inspection function of the present invention.

【図2】検査対象である被検査回路の例としての乗算器
の構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram of a multiplier as an example of a circuit to be inspected that is an inspection target.

【図3】図1のタイミング調節回路の構成図。FIG. 3 is a block diagram of the timing adjustment circuit of FIG.

【図4】図2の乗算器に対する検査データ生成回路の一
例を示す構成図。
4 is a configuration diagram showing an example of a test data generation circuit for the multiplier of FIG.

【図5】図2の乗算器の入出力関係を並び変えた場合の
特性説明図。
5 is an explanatory diagram of characteristics when the input / output relations of the multiplier of FIG. 2 are rearranged.

【図6】図4の検査データ生成回路を示すフィードバッ
ク写像の説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a feedback map showing the inspection data generation circuit of FIG.

【図7】ローレンツ方程式の数値解の一例を示す説明
図。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a numerical solution of the Lorentz equation.

【図8】ローレンツ写像および単純化したローレンツ写
像の説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a Lorentz map and a simplified Lorenz map.

【図9】図8に示す写像の非周期性の説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of aperiodicity of the map shown in FIG.

【図10】図9の考え方の説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of the concept of FIG. 9.

【図11】本発明のFB−BISTとローレンツ写像と
の対応を説明する説明図。
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating the correspondence between the FB-BIST and the Lorentz map of the present invention.

【図12】単純化したローレンツ写像を実現する変換回
路の構成図。
FIG. 12 is a configuration diagram of a conversion circuit that realizes a simplified Lorentz map.

【図13】図2の乗算器に対する別の構成の検査データ
生成回路の構成図。
FIG. 13 is a configuration diagram of an inspection data generation circuit having another configuration for the multiplier of FIG.

【図14】乗算器の検査(故障検出率)のシミュレーシ
ョン結果図。
FIG. 14 is a simulation result diagram of a multiplier inspection (fault detection rate).

【図15】図2を対象とした、図4の検査回路による検
査データ生成の一覧図。
FIG. 15 is a list view of inspection data generation by the inspection circuit of FIG. 4, targeting FIG. 2;

【図16】第二実施例の検査データ生成回路の構成図。FIG. 16 is a configuration diagram of an inspection data generation circuit according to a second embodiment.

【図17】C1355回路の入出力特性図。FIG. 17 is an input / output characteristic diagram of the C1355 circuit.

【図18】C1355回路に対する検査データ生成回路の構
成図。
FIG. 18 is a configuration diagram of a test data generation circuit for the C1355 circuit.

【図19】C1355回路に対する検査(故障検出率)のシ
ミュレーション結果図。
FIG. 19 is a simulation result diagram of inspection (fault detection rate) on the C1355 circuit.

【図20】第四実施例の検査データ生成回路の構成図。FIG. 20 is a configuration diagram of an inspection data generation circuit according to a fourth embodiment.

【図21】第五実施例の検査データ生成回路の構成図。FIG. 21 is a configuration diagram of an inspection data generation circuit according to a fifth embodiment.

【図22】図21の検査データ生成回路を応用した半導
体装置の構成図。
22 is a configuration diagram of a semiconductor device to which the inspection data generation circuit of FIG. 21 is applied.

【図23】第六実施例の構成図。FIG. 23 is a configuration diagram of a sixth embodiment.

【図24】本発明の自己検査のフローチャート図。FIG. 24 is a flow chart diagram of self-inspection according to the present invention.

【図25】従来の自己検査方式の構成例の説明図。FIG. 25 is an explanatory diagram of a configuration example of a conventional self-inspection method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被検査回路 2 内部バス(入出力データバス) 3 タイミング調節回路(検査データ生成手段) 4 検査データ生成回路(検査データ生成手段) 5 初期値入力(SCAN-IN) 6 検査結果出力(SCAN-OUT) 7 検査回路(検査データ生成手段) 8 判定回路 9 CLK(クロック信号) 10 比較器(判定回路内) 11 検査制御回路 12 検査制御メモリ(ROM) 13 TEST信号 21〜23 セレクタ(選択手段) 82 LSI(被検査対象を含む) 83 LSIテスタ 84 評価用ボード(プローブ) 110 論理回路 200 乗算器 210〜281 イネーブル回路 300〜331 セレクタ 350〜381 フリップフロップ回路(FF) 400〜431 検査データ生成回路の出力信号線 450〜480 インバータ(NOTゲート) 511〜513 被検査回路(異なるユニット) 600 セレクタ(第一セレクタ) 610 セレクタ(第二セレクタ) 1 circuit to be inspected 2 internal bus (input / output data bus) 3 timing adjustment circuit (inspection data generation means) 4 inspection data generation circuit (inspection data generation means) 5 initial value input (SCAN-IN) 6 inspection result output (SCAN- OUT) 7 inspection circuit (inspection data generation means) 8 determination circuit 9 CLK (clock signal) 10 comparator (in determination circuit) 11 inspection control circuit 12 inspection control memory (ROM) 13 TEST signal 21 to 23 selector (selection means) 82 LSI (including an object to be inspected) 83 LSI tester 84 Evaluation board (probe) 110 Logic circuit 200 Multiplier 210-281 Enable circuit 300-331 Selector 350-381 Flip-flop circuit (FF) 400-431 Inspection data generation circuit Output signal line 450-480 Inverter (NOT gate) 511-513 Tested Circuit (different units) 600 selector (first selector) 610 Selector (Second selector)

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被検査回路に対して自己検査を行う検査回
路を備えてなる検査機能付半導体装置において、 前記被検査回路の出力データ全てを入力パターンとし、
前記被検査回路にとって検査データとなる出力パターン
を前記入力パターンから自動的に生成する検査データ生
成手段を前記検査回路に備え、 前記検査回路の各々の入力パターンに対して、各々異な
った出力パターンが一つずつ対応しており、 繰り返し生成した前記検査データの時系列による相関係
数が十分小さいことを特徴とする検査機能付半導体装
置。
1. A semiconductor device with an inspection function, which comprises an inspection circuit for self-inspecting an inspected circuit, wherein all output data of the inspected circuit are input patterns,
The inspection circuit is provided with inspection data generating means for automatically generating an output pattern which is inspection data for the circuit to be inspected from the input pattern, and different output patterns are provided for respective input patterns of the inspection circuit. A semiconductor device with an inspection function, which corresponds to each other and has a sufficiently small time series correlation coefficient of the inspection data generated repeatedly.
【請求項2】被検査回路に対して自己検査を行う検査回
路を備えてなる検査機能付半導体装置において、 前記被検査回路の出力データyを全て用いて検査データ
zを自動的に生成して、該被検査回路に帰還入力する検
査データ生成手段を前記検査回路に備えたものであっ
て、 前記被検査回路の、初期または前回入力データxに対す
る前記出力データyを写像変換と見なした時の関数が、
該x,yの取りうる値の区間内で 【数1】y=f(x) で表されて1対1対応関数または上への関数であり、前
記検査回路による検査データ生成の関数が、 【数2】z=g(y) で表されて1対1対応関数または上への関数であり、 合成関数、 【数3】z=g(f(x))=h(x) が、不連続性を有し、該xの区間内のごく近い二点x1
とx2 において、 【数4】 |h(x1 )−h(x2 )| > |x1 −x2 | という性質を持ち、zの上への関数となっていることを
特徴とする検査機能付半導体装置。
2. A semiconductor device with an inspection function comprising an inspection circuit for self-inspecting a circuit to be inspected, wherein inspection data z is automatically generated by using all output data y of the circuit to be inspected. When the inspection circuit is provided with inspection data generating means for feedback-inputting to the inspected circuit, when the output data y of the inspected circuit with respect to the initial or previous input data x is regarded as mapping conversion. Function of
Within the range of possible values of x and y, it is a one-to-one correspondence function represented by y = f (x) or an upward function, and the function of the inspection data generation by the inspection circuit is ## EQU2 ## A one-to-one correspondence function or an upward function represented by z = g (y), and a composite function z = g (f (x)) = h (x) Two points x 1 that have discontinuity and are very close within the section of x
And x 2 have a property of | h (x 1 ) −h (x 2 ) |> | x 1 −x 2 |, which is a function on z. Semiconductor device with inspection function.
【請求項3】前記検査回路が、該検査回路に入力パター
ンを入力する入力信号線と出力パターンを出力する出力
信号線の並びを組み換えた配線であることを特徴とする
請求項1乃至2に記載の検査機能付半導体装置。
3. The inspection circuit is a wiring in which an arrangement of an input signal line for inputting an input pattern to the inspection circuit and an output signal line for outputting an output pattern is rearranged. Semiconductor device with the described inspection function.
【請求項4】前記配線と該検査回路の出力側の一部もし
くは全部にインバータを備えることを特徴とする請求項
3に記載の検査機能付半導体装置。
4. The semiconductor device with an inspection function according to claim 3, wherein an inverter is provided in a part or all of the wiring and the output side of the inspection circuit.
【請求項5】前記検査回路の出力信号線数mが入力信号
線数nに対して、m>nである場合に、前記検査回路に
データ拡張手段を有することを特徴とする請求項1また
は4に記載の検査機能付半導体装置方法。
5. The inspection circuit includes data expansion means when the number m of output signal lines of the inspection circuit is m> n with respect to the number n of input signal lines. 4. A semiconductor device method with an inspection function according to item 4.
【請求項6】前記検査回路の出力信号線数mが入力信号
線数nに対して、m<nである場合に、前記検査回路に
データ圧縮手段を有することを特徴とする請求項1また
は4に記載の検査機能付半導体装置方法。
6. The inspection circuit has a data compression means when the number m of output signal lines of the inspection circuit is m <n with respect to the number n of input signal lines. 4. A semiconductor device method with an inspection function according to item 4.
【請求項7】前記データ拡張手段が、入力データビット
の一部を二重に出力ビットのいずれかに接続する配線で
あることを特徴とする請求項5に記載の検査機能付半導
体装置。
7. The semiconductor device with an inspection function according to claim 5, wherein the data expansion means is a wiring that double-connects a part of the input data bit to any one of the output bits.
【請求項8】前記データ圧縮手段が、入力データビット
の一部または全部を複数入力の論理回路で、出力ビット
を減少する論理回路であることを特徴とする請求項6に
記載の検査機能付半導体装置方法。
8. The inspection function according to claim 6, wherein the data compressing means is a logic circuit for inputting a part or all of input data bits and a logic circuit for reducing output bits. Semiconductor device method.
【請求項9】前記検査データ生成手段と何れかの出力線
を選択する第一セレクタと、 前記インバータの接続を選択する第二セレクタとを検査
回路に有することを特徴とする請求項3に記載の検査機
能付半導体装置。
9. The inspection circuit according to claim 3, wherein the inspection data generating means, a first selector for selecting any output line, and a second selector for selecting connection of the inverter are included in the inspection circuit. Semiconductor device with inspection function.
【請求項10】複数の被検査回路と検査回路との間に、
該被検査回路を選択する選択手段を備え、該選択手段に
より被検査回路を切り換えて検査することを特徴とする
請求項1乃至9に記載の検査機能付半導体装置方法。
10. Between a plurality of circuits to be inspected and the inspection circuit,
10. The semiconductor device method with an inspection function according to claim 1, further comprising a selection unit for selecting the circuit to be inspected, and switching the circuit to be inspected by the selection unit.
【請求項11】前記検査回路が、該半導体装置の一部と
してモノリシック構造で形成されていることを特徴とす
る請求項1乃至10に記載の検査機能付半導体装置方
法。
11. The semiconductor device method with an inspection function according to claim 1, wherein the inspection circuit is formed as a part of the semiconductor device in a monolithic structure.
【請求項12】前記検査データ生成手段が、検査時に該
半導体装置の外部装置として接続され、 半導体装置内部に検査データおよび検査結果データの授
受のタイミングを受け持つタイミング回路を有すること
を特徴とする請求項1乃至11に記載の検査機能付半導
体装置方法。
12. The inspection data generating means is connected as an external device of the semiconductor device at the time of inspection, and has a timing circuit in the semiconductor device, which is responsible for the timing of transmission and reception of inspection data and inspection result data. Item 12. A semiconductor device method with an inspection function according to any one of items 1 to 11.
【請求項13】出力する検査データが少なくとも一つの
特定の値に収束してしまう回路構成であることが明らか
な場合に、該検査回路の何れかの二つの信号線を交換ま
たは何れかの信号線にインバータを設けて相関係数を小
さくした構成としたことを特徴とする請求項1乃至11
に記載の検査機能付半導体装置方法。
13. When it is clear that the inspection data to be output has a circuit configuration in which it converges to at least one specific value, any two signal lines of the inspection circuit are exchanged or any signal is exchanged. 12. A configuration in which an inverter is provided on the line to reduce the correlation coefficient is set.
A semiconductor device method with an inspection function according to 1.
【請求項14】前記ワイヤードロジック回路が、前記出
力データを1ビットシフトし、かつ、最下位ビットを最
上位ビットに、もしくは最上位ビットを最下位ビットに
シフトする機能を有することを特徴とする請求項3乃至
8に記載の検査機能付半導体装置方法。
14. The wired logic circuit has a function of shifting the output data by 1 bit and shifting the least significant bit to the most significant bit or the most significant bit to the least significant bit. The semiconductor device method with an inspection function according to claim 3.
【請求項15】前記自己検査をn回(n>0)実施後の
出力データと所定の基準値とを比較して該被検査回路の
正否を判定する手段を備えていることを特徴とする請求
項1乃至14に記載の検査機能付半導体装置方法。
15. A means for comparing the output data after performing the self-inspection n times (n> 0) with a predetermined reference value to determine the correctness of the circuit under test. The semiconductor device method with an inspection function according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006105783A (en) * 2004-10-05 2006-04-20 Nec Electronics Corp Memory test circuit and method
KR100612576B1 (en) * 1999-07-15 2006-08-11 엘지전자 주식회사 Self-Test Possible ASIC

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