KR20000014985U - 전자장비 점검장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전자장비의 보드나 IC를 점검하는 점검장비에 관한 것으로, 종래의 자동검사장치(ATE)가 IC의 고기능화, 고집적화에 대응하지 못하여 테스트성능이 좋지 못함을 해결한 것이다. 이를 위해 본 고안에서는 JTAG에 의한 점검프로그램을 실행하는 마이크로컴퓨터와, 상기 마이크로컴퓨터의 제어를 받는 JTAG 컨트롤러와, 상기 JTAG 컨트롤러의 신호에 따라 JTAG 버스를 구성하는 JTAG 버퍼를 이용하여 점검장치를 구성한다. 즉, 본 고안에서는 JTAG기능을 이용하여 범용으로 IC를 점검할 수 있도록 구성한 것이다. 본 점검장치를 이용하면 IC 각각의 기능 뿐만 아니라 내부의 하드웨어적인 구성까지 모두 점검가능하므로 종래의 ATE에 비해 점검의 신뢰도를 높일 수 있다. 또한, 종래와 같은 ATE 이용시 필요한 어뎁터의 제작에 따른 비용과 어뎁터의 개발기간이 없으므로 새로 개발한 IC에 대해 신속한 테스트가 가능하다. 본 전자장비 점검장치는 반도체 생산현장이나 ASIC 설계연구실 등에서 개발한 제품의 점검시 유용하게 이용할 수 있다.

Description

전자장비 점검장치

본 고안은 프린트기판 레벨의 전자장비 점검장치에 관한 것으로 특히, JTAG(Joint Test Action Group)기능을 이용한 점검장치에 관한 것이다.

종래에 전자장비를 점검하는 장비는 ATE(Automatic Test Equipment) 타입의 점검장비가 주류를 이루었다. 자동검사장비는(ATE)는 LSI나 디지털회로기판(보드) 등의 제조, 검사라인에서 사용되는 장비로, 도1에 이 자동검사장비의 모형이 도시되어 있다. 자동검사장비는 퍼스널컴퓨터(PC)의 버스(컨트롤버스, 데이터버스, 어드레스버스 등)를 이용하여 보드를 점검한다. 그리고 자동검사장비로 보드를 점검할 때는 픽스처(Fixture)라는 일종의 어뎁터(Adaptor)가 필요하다. 자동검사장비는 범용의 표준장비이기 때문에 모든 IC를 지원한다는 것은 불가능하다.

점검하려는 IC의 구성 등이 달라지면 어뎁터를 다시 제작해야 하는 불편함이 있다. 또한, 자동검사장비가 고가일 뿐만 아니라 보드 하나를 테스트하려면 다수개의 픽스처를 제작할 필요가 있다. 그러나 이 픽스처를 개발하는데는 상당한 시간이 걸리므로 보드를 테스트하여 어떠한 장비를 최종적으로 개발하기까지에는 오랜 기간이 걸린다는 문제점이 있다.

그리고 자동검사장비를 이용하여 보드나 IC를 점검하는 방법에 있어서, 입력신호를 주고 출력신호를 검사하는 방식을 이용하고 있다. 이러한 점검방법을 기능테스트(Functional Test)라고 하는데 보드나 IC가 단순히 정상으로 동작하는지 비정상적으로 동작하는지를 점검하는 수준에 불과하다. 날로 IC가 고집적화, 고기능화되고 있는 상황에서 이와 같이 단순히 정상/비정상검사만으로 점검한다는 것은 검사의 신뢰성을 떨어뜨린다. 그리고 보드상에 테스트포인트(Test Point)를 두어 점검을 하고 있으나 고집적화로 보드의 회로선폭이 미세하고, 테스트포인트를 여러 군데 두어야 하기 때문에 테스트포인트에 의한 점검은 한계가 있다. 또한, 과거에는 DIP(Dual Inline Package) 타입의 IC가 주류였지만 현재는 IC의 고집적화, 고기능화로 QFP(Quad Flat Package)나 BGA(Ball Grid Array) 타입으로 제작되면서 핀간격도 줄고, 핀배치가 달라져 테스트핀에 의한 접근이 불가능하다. 즉, 종래의 자동검사장비를 이용한 점검방법은 IC를 개별적으로 테스트하는 것이 불가능하며 테스트능력이 떨어진다는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 고집적화, 고기능화 추세의 IC나 보드를 정밀하게 점검할 수 있는 새로운 점검장비를 제공하는데 있다.

도1은 종래의 전자장비 점검장치의 모형도.

도2는 본 고안의 실시예에 따른 점검장치의 블럭도.

도3은 JTAG 기능을 갖는 IC의 내부 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

U1 : 마이크로프로세서 U2 : 램

U3 : 롬 U4 : JTAG 컨트롤러

U5 : JTAG 버퍼 10 : 퍼스널컴퓨터

20 : 점검보드 21 : JTAG 버스

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 전자장비 점검장치는, JTAG에 의한 점검프로그램을 실행하는 마이크로컴퓨터와, 상기 마이크로컴퓨터의 제어를 받는 JTAG 컨트롤러와, 상기 JTAG 컨트롤러의 신호에 따라 JTAG 버스나 마이크로프로세서 호환버스를 구성하는 JTAG 버퍼를 구비함을 특징으로 한다.

이하 본 고안의 이해를 돕기 위하여 도2의 실시예를 참조하여 상세히 설명한다. 도2의 실시예는 현재 개발되는 대부분의 IC들이 JTAG기능을 내장하고 있다는 것에 착안하여 메인컴퓨터와 JTAG IC를 이용하여 보드타입으로 점검장치를 구성한 것이다. 또한, JTAG기능이 없는 IC에 대해서도 점검할 수 있도록 JTAG 버퍼를 이용하여 구성한 것이다.

JTAG는 1990년에 IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers) 1149.1에 의해 표준화된 것으로, 날로 고기능화, 고집적화되어 가는 IC의 테스트가 가능하도록 IC에 테스트기능을 부과한 것이다. 최근에 개발된 IC들은 대부분 이 JTAG기능을 가지고 있다. 이 JTAG기능을 가진 IC의 개략적인 하드웨어구성을 보인 것이 도3이다.

도3을 살펴보면, IC는 3개의 입력핀 TDI(Test Data Input), TMS(Test Mode Select), TCK(Test Clock)와 1개의 출력핀 TDO(Test Data Output)로 이루어진 JTAG버스를 가지고 있고, 코어로직(Core Logic)의 입력단과 출력단이 바운더리셀(Boundary Cell)로 둘러싸여 있다. 그리고 점검시 필요한 정보를 갖고 있는 각종 레지스터(User Data Register, Bypass Register, Instruction Register)와, 이상 레지스터들을 제어하기 위한 TAP(Test Access Port) 컨트롤러 등이 내장되어 있다.

상기 바운더리셀은 IC의 외부입출력핀과 내부 코어로직사이에 위치하여 IC의 주변을 둘러싸고 있다. 이 바운더리셀의 기본구조는 다수개의 플립플롭으로 이루어진 일종의 시프트레지스터로 볼 수 있으며 제어신호에 따라 IC의 내부로직과 외부 입출력핀간을 전기적으로 차단하거나 연결할 수 있다. TAP컨트롤러로부터의 신호에 따라 이와 같은 바운더리셀의 입출력을 제어할 수 있으므로 IC의 외부 입출력핀을 통하지 않고 이 바운더리셀을 제어하므로써 IC의 내부로직에 신호를 인가해줄 수 있다. 따라서, 이러한 바운더리셀을 이용하면 날로 핀간격이 극소화되는 것과 상관없이 IC나 보드의 테스트가 가능해진다. 그리고 이 바운더리셀을 적절히 제어하므로써 테스트하고자 구간을 자유자재로 조절할 수 있고, 다양한 테스트가 가능해지므로 정밀한 테스트를 할 수 있다. 본 실시예는 이러한 JTAG기능을 이용하여 IC나 보드를 점검하도록 점검장치를 구성한 것이다.

도2를 살펴보면, 보드점검시 명령을 출력하는 퍼스널컴퓨터(PC ; 10)와 RS232C 인터페이스방식으로 연결된 보드(20)가 있다. 이 보드(20)에는 마이크로프로세서(U1)가 있고, 이 마이크로프로세서(U1)의 버스에 롬(ROM ; U3), 램(RAM ; U2), JTAG 컨트롤러(U4)가 연결되어 있다. 그리고 JTAG 컨트롤러(U4)에는 JTAG 버퍼(U5)가 JTAG 버스(21)를 통하여 연결되어 있다.

상기 PC(10)는 점검프로그램을 실행하기 위해 필요한 것으로 본 실시예에 따른 전자장비 점검장치는 범용의 PC에서 점검작업이 가능하도록 PC의 통신포트에 연결하여 사용할 수 있는 점검장비이다. 그러나 본 실시예를 따르지 않고 PC(10)와 보드(20)를 일체화시켜 점검장비를 구성하는 것도 가능하다. 그러나 이렇게 구성할 경우 장비전체가 커지고 무거워지며 이동성이 떨어지기 때문에 본 실시예에서는 범용PC에 손쉽게 연결하여 IC나 보드를 점검할 수 있도록 보드타입으로 구성한 것이다.

다음으로, 보드(20)상의 마이크로프로세서(U1)는 PC(10)와 통신을 하여 점검프로그램을 실행하도록 구성한 것으로 이 마이크로프로세서(U1)는 주변의 램(U2), 롬(U3)과 더불어 하나의 작은 시스템을 형성한다. 즉, 램(U2)과 롬(U3)이 마이크로프로세서(U1)의 데이터버스, 어드레스버스, 컨트롤버스 등에 연결된다. 상기 롬(U3)은 마이크로프로세서(U1)가 JTAG 컨트롤러(U4)를 제어할 때 필요한 명령어 등을 저장하며, 램(U2)은 마이크로프로세서(U1)의 데이터메모리로 사용된다.

본 실시예에서는 상기와 같이 마이크로프로세서(U1)와 램(U2)과 롬(U3)을 따로 따로 구성했지만 마이크로프로세서와 램과 롬, 그외 주변장치를 하나의 칩안에 내장하고 있는 마이크로컴퓨터를 이용하는 것도 가능하다. 그러나 이럴 경우에는 메모리용량이나 처리속도 등을 충분히 고려하여 선택해야 한다.

PC(10)에서 점검프로그램의 실행에 따라 명령을 출력하면, 이 명령은 RS232케이블을 통해 보드(20)의 통신포트를 지나 마이크로프로세서(U1)로 입력된다. 이 마이크로프로세서(U1)는 입력한 명령을 데이터버스를 통해 8비트나 16비트 또는 32비트로 JTAG 컨트롤러(U4)로 출력한다.

상기 JTAG 컨트롤러(U4)는 JTAG IC로서, 마이크로프로세서(U1)의 8비트나 16비트 명령을 JTAG 버스 명령체계로 변환하기 위해서 본 실시예에서 구비한 것이다. 본 실시예에서는 상기 JTAG 컨트롤러(U4) 외에도 JTAG 버퍼(U5)를 이용하고 있다. JTAG IC는 JTAG에 관련된 각종 IC들을 총칭(總稱)한 것으로, JTAG 기능을 가진 IC와는 다르다.

앞서, JTAG 컨트롤러(U4)는 마이크로프로세서(U1)의 8비트나 16비트 신호를 JTAG 버스신호로 전환하여 다음단의 JTAG 버퍼(U5)를 제어한다. 이 JTAG 컨트롤러(U4)는 시분할(Time Division)로 JTAG 버스(21)를 통해 보드나 IC의 점검시 필요한 통신프로토콜을 출력한다.

다음으로, JTAG 버퍼(U5)는 일반적인 3상태 버스트랜시버(Bus Tranceiver)나 버스드라이버(Bus Driver)의 기능과 유사하게 동작한다. 즉, 다수개의 양방향 3상태버퍼를 가지고 있어 양방향으로 8비트 입력, 8비트 출력이 가능하다. 또한, 앞서 JTAG 컨트롤러(U4)를 이용하여 이 JTAG 버퍼(U5)를 제어하면 이 JATG 버퍼(U5)의 각각의 핀을 개별적으로 제어할 수 있다. 즉, 비트별제어가 가능하다.

본 실시예에서 점검하고자 하는 장비는 슬롯이나 4핀커넥터를 통하여 본 보드(20)와 연결되고, 슬롯이나 4핀커넥터는 상기 JTAG 버퍼(U5)의 핀과 연결되도록 구성하였다. 따라서, 점검대상은 상기 JTAG 버퍼(U5)를 통해 JTAG 컨트롤러(U4) 그리고 마이크로프로세서(U1)의 버스에 연결되므로 점검대상이 어떠한 입출력버스를 가지고 있더라도 모두 점검할 수 있다.

컴퓨터와 컴퓨터 주변기기 또는 컴퓨터에 연결하여 사용하도록 제작된 장비들은 포트의 형태나 입출력버스의 배열이 각양각색이다. 따라서, 모든 입출력버스를 지원하는 점검장비를 제작하기는 어렵다. 그러나 상술한 바와 같이 JTAG 버퍼(U5)는 각 핀을 개별적으로 제어할 수 있기 때문에 자유자재로,어드레스버스로 또는 데이터버스로, 전환할 수가 있어 결과적으로 어떠한 입출력버스에 대해서도 대응할 수 있다. 즉, JTAG 버퍼를 이용하면 범용의 점검장비를 구성하는 것이 가능해진다. JTAG 버퍼(U5)의 이러한 특성때문에 종래의 ATE에서 사용하던 PC 버스를 생성할 수 있고, JTAG 버스를 생성하여 IC나 PCB보드를 점검할 수도 있다.

이하 상기 구성을 토대로 본 실시예의 동작을 설명한다.

본 점검장치를 이용하여 보드나 IC를 테스트하기 위해서는 일단 점검하고자 하는 보드나 IC를 JTAG 버퍼(U5)와 연결시켜야 한다. 점검대상과 JTAG 버퍼(U5)를 연결할 때는 슬롯이나 4핀 커넥터를 이용한다.

점검대상을 JTAG 버퍼(U5)에 연결한 다음 PC(10)에서 점검프로그램을 실행한다. 점검프로그램에 따라 PC(10)에서 명령을 출력하면, 출력한 명령은 RS232C 통신포트를 통하여 보드(20)로 전송된다. 그러면 보드(20)상의 마이크로프로세서(U1)로 입력되고, 마이크로프로세서(U1)는 PC(10)와의 통신을 통해 램(U2)과 롬(U3)을 이용하여 점검프로그램을 실행한다. 즉, 마이크로프로세서(U1)는 PC(10)에서 출력한 명령을 JTAG 컨트롤러(U4)가 이용하는 명령어체계로 해석하고, 해석한 명령을 JTAG 컨트롤러(U4)로 출력한다. 그러면 JTAG 컨트롤러(U4)는 명령에 따라 JTAG 버퍼(U5)를 제어하여 점검을 시작한다.

JTAG 기능이 없는 IC들을 점검할 경우에는 우선 JTAG 버퍼(U5)를 이용하여 IC에 JTAG 기능을 부여한다. JTAG 기능은 점검장비와 점검대상간에 통신을 통해서 점검을 실시하기 때문에 점검대상에도 JTAG 기능이 있어야만 점검이 가능하다. 따라서, 도3에 도시된 것과 같은 바운더리셀로 IC의 입출력핀을 둘러싸므로써 이 IC에 JTAG 기능을 부여한다. 이와 같이 JTAG 버퍼(U5)를 이용하여 본 실시예는 JTAG 기능이 내장된 IC나 그렇지 못한 IC 등 모든 IC에 대해서 점검이 가능한 범용적인 버스를 만들 수 있다.

다음으로, JTAG 컨트롤러(U4)와 점검IC간에 JTAG 버퍼(U5)가 JTAG 버스를 형성하면, JTAG 컨트롤러(U4)는 이 JTAG 버스를 통해 점검IC와 통신을 하여 IC를 점검한다.

이상 본 고안에 따른 전자장비 점검장치는 JTAG 기능을 이용하여 범용 입출력포트를 생성하므로 종래와 같이 점검하려는 대상의 구성이 바뀔 때 마다 어뎁터를 다시 제작할 필요가 없다. 따라서 이 어뎁터의 제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 제작기간을 단축할 수 있다.

또한, 종래의 ATE에서 행했던, 입력을 주고 출력을 검사하는 기능테스트 뿐만 아니라 IC에 내장된 메모리를 점검할 수 있고, CPU도 점검할 수 있다. 즉, IC의 기능 뿐만 아니라 내부 하드웨어구성까지 점검이 가능하다. 그리고 점검도중 이상(異常)이라고 판단되는 부분에 대한 자세한 정보를 얻을 수 있다.

본 전자장비 점검장치는 반도체 생산현장에서 디지털소자의 테스트나 최종 제품의 테스트 등에 이용할 수 있고, ASIC 설계연구실 등에서 개발한 제품의 테스트시 유용하게 이용할 수 있다.

Claims (1)

1. JTAG에 의한 점검프로그램을 실행하는 마이크로컴퓨터와,

   상기 마이크로컴퓨터의 제어를 받는 JTAG 컨트롤러와,

   상기 JTAG 컨트롤러의 신호에 따라 JTAG 버스나 마이크로프로세서 호환버스를 구성하는 JTAG 버퍼를 포함하여 구성되는 전자장비 점검장치.