TW476123B - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Description
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經濟部智慧財產局員工消費合作社印-M 五、發明說明(| ) 技術領域 本發明係有關於在半導體積體電路(I C : Integrated Circuit )中的測試技術,特別是有關於一種可以有效地應 用在由多個功能模組所構成之資料處理裝置,微處理器, 微電腦般之系統L S I ( Large Scale Integration )的測試 方式。 背景技術 半導體積體電路,由於微細加工技術的發展,能夠搭 載在1個半導體晶片上之邏輯規模乃逐漸地增加。因此, 也可以由搭載在1個半導體晶片上的半導體積體電路(以 下也稱爲系統L S I ),提供以往由多個晶片所實現之微 處理器或單晶片微電腦般之系統的功能。 當將具有中央處理裝置(C P U )及唯讀記憶體( ROM),隨機存取記憶體(R A Μ )等之各種功能的電 路搭載在1個半導體晶片上時,則決定彼此結合的方式, 而分成各功能加以設計的方法乃極有效率。此外,將設計 成具有如此一定之功能的電路邏輯(在本說明書中,將此 稱爲功能模組)登錄在資料庫等內,之後,則之後藉著從 在開發類似之半導體積體電路時所登錄的多個模組中選出 具有所希望之功能者,而加以組合,即能夠得到滿足所希 望之規格的半導體積體電路。因此,利用上述的資料庫, 則在縮短開發期間上極爲有效。 有開發資料處理器或是單晶片微電腦等之邏輯電路時 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項 W本頁) -裝 訂· · i線· -4- 476123 A7 B7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印-M 五、發明說明6 ) ’則在開發的最後的階段,要進行用來檢查(檢查故障) 內部邏輯電路是否能夠如期待般地進行邏輯功能動作之邏 輯測試。對於小規模的邏輯積體電路的測試,則可以利用 一輸入測試資料,而將輸出信號與期待値加以比較的方法 。但是對於大規模的邏輯積體電路,則測試形態會膨脹, 而導致故障檢出率也會降低。因此,對於如系統L S I般 的邏輯積體電路而言,則設計出移位掃描(shift scan )方 式的測試功能。 移位掃描方式的測試電路,則將構成邏輯電路的多個 正反器加以串聯連接,而可以構成移位暫存器。此外,在 作測試時,可以從輸入端子,將測試資料掃描輸入(scan in )到該移位暫存器,而直接將資料輸入到邏輯電路之內 部而動作,此時,則利用移位暫存器,將被儲存在正反器 的資料掃描輸出到輸出端子,係一可以進行有效率之測試 的技術。 本發明所要解決的課題 由多個功能模組所構成的邏輯積體電路的測試方法, 則也可以考慮將各模組的輸出入端子拉出到外部端子,而 針對各模組輸入測試形態,而加以檢查的方法。該方法雖 然具有可以利用一次作成之測試形態的優點,但是會有端 子數大幅增加’更者,晶片尺寸增加的問題。 又,針對客功能模組設置移位掃描方式的測試電路, 而在開發其他的半導體積體電路時’藉著再度利用一次作 (請先閱讀背面之注意事項 ?本頁) •裝 訂: -線· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -5- 476123 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明6 ) 成的測試形態,可以縮短開發期間。然而,對於組合多個 功能模組,而開發半導體積體電路的技術而言,測試用之 介面電路,則會因各半導體積體電路而不同。亦即,爲了 要設計出因各半導體積體電路而規格不同的介面電路,因 此連掃描路徑,也.必須要針對各半導體積體電路而重新製 作。因此會有無法充分縮短開發期間的問題。 本發明的目的,則在於提供一種可以縮短當使用多個 功能模組來構成半導體電路的開發期間的技術。 本發明之其他的目的,則在於提供一種在不增加外部 端子數目的情況下,即可對各模組進行測試的技術。 有關本發明之上述以及其他的目的與新的特徵,則可 以經由本說明書的記載以及所附圖面而明白。 發明的揭露 若是要說明在本案所揭露之發明中之代表者的槪要內 容,則如下所述 亦即,當使用多個功能模組來構成系統L S I等的半 導體積體電路時,則將移位掃描路徑組入到各功能模組內 ’又,在各功能模組,則在作一般動作時的輸出入端子以 外,另外設有被連接到上述移位暫存器之測試用輸出入端 子。更者,在半導體積體電路設有:用於將多個功能模組 在作一般動作時的輸出入端子連接到匯流排的匯流排介面 電路,用於切換該匯流排介面電路的匯流排側輸出入端子 與各功能模組之測試用輸出入端子,且將其連接到外部端 (請先閱讀背面之注意事項 本頁) 言 τ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -6 - /' i 2 6 47 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __ B7_五、發明說明G ) 子的外部介面切換電路,以及進行該外部介面電路之切換 控制的介面控制電路,且將該些形成在1個半導體晶片上 〇 又,上述介面控制電路,則利用根據I ‘ E E E 1 1 4 9 · 1規格所規定的J T A G介面的控制電路。針 對該控制電路的指令之一,則是用來切換控制上述外部介 面切換電路的切換指令。上述介面控制電路,當被輸入該 切換指令時,則會形成用來控制上述介面切換電路的控制 信號。 上述匯流排介面電路,則是一根據半導體積體電路的 規格,而轉換輸出入信號的位準,或是設定時間而控制通 信協定者。以往的半導體積體電路,雖然是設計因各半導 體積體電路而不同規格的測試用的介面電路,但是根據上 述技術,則必須要設計會因各半導體積體電路而規格不同 之測試用的介面電路。更者,有關掃描路徑,則也可以只 設置將各功能模組在作測試動作時的輸出入端子連接到上 述外部介面切換電路的匯流排。因此,不需要像以往之組 入移位掃描方式的半導體積體電路般,要針對每個半導體 積體電路重新製作掃描路徑以及測試形態。因此’可以大 幅地縮短半導體積體電路的開發期間。 又,上述外部介面切換電路,由於在作測試動作時, 係將上述模組之測試用的輸出入端子連接到上述外部端子 ,因此,可以在不增加外部端子的數目的情況下’針對各 模組進行測試。更者,介面控制電路,若是利用根據 (請先閱讀背面之注意事項 W本頁) 裝 · --線· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 476123 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(δ ) I ΕΕΕ 1 1 49 · 1規格所規定的j TAG介面的控制 電路,則可以提高汎用性’當然連半導體積體電路以及測 試都會變得容易。 又,在本發明中,雖然是以根據I E E E 1 1 4 9 . 1規格的J A T G介面爲例,但是也可以使用 具有同樣功能的專用介面控制電路,又,不具有該些介面 控制電路,而設置可由中央處理裝置來處理的測試用指令 ,則根據該指令,或是藉著與控制暫存器等的組合,也可 以實現同樣的測試功能。 實施發明之最佳形態 以下請參照圖面來說明本發明之最佳實施例。 第1圖係表作爲應用本發明之半導體積體電路的一例 之系統L S I的一實施例的方塊圖。係藉由周知的半導體 積體電路的製造技術,而被構成在如單晶矽的般的1個半 導體晶片1 0 0上。 第1圖係表示系統L S I的一例,係表示將本發明應 用在微處理器或是單晶片微晶電腦時的槪略構成。 第1圖的符號110〜140係被形成在上述半導體 晶片1 0 0上,而構成具有所希望之功能的系統的功能模 組,1 5 0爲針對該些模組與設在上述半導體晶片1 〇 0 之外部的外部裝置之間進行信號之輸出入的匯流排介面電 路,1 6 0爲用於供信號輸出入的多個外部端子。而外部 匯流排則被連接到該外部端子1 6 0。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項 本頁) 裝 . --線· -8 - 476123 Α7 Β7 五、發明說明) 構成微處理器或是單晶片微電腦之功能模組,除了可 以解讀程式的命令,而執行對應之處理或演算的中央處理 單元(C P U核心)外,也可以是用於儲存程式或固定資 料之讀取專用記憶體R ο Μ,用於提供C P U之作業領域 或資料之暫時儲存領域之隨時讀寫記憶體RAM,用於管 理匯流排之使用權之匯流排控制器,串列通信介面,計時 電路,D M A ( Direct Memory Access )控制器,類比·數 位轉換電路,數位·類比轉換電路等之周邊電路模組( IP)。在第1圖中,110爲CPU核心,IP120 〜140爲上述周邊電路模組。 在本實施例的系統L S I中,在上述各功能模組 1 1 0〜1 4 0以及匯流排介面電路1 5 0與外部端子 1 6 0之間,則設有用於匯流排介面電路1 5 0之本來的 fs號匯流排1 7 0 ’可以直接將信號,針對上述各功能模 組實施輸出入的直接匯流排1 7 1,用於切換爲了上述各 功能模組而設之移動掃描用的掃描路徑的外部介面切換電 路1 8 0,以及用於形成該外部介面切換電路1 8 0之切 換控制信號的介面控制電路1 9 0。上述掃描路徑1 7 2 〜1 7 5則分別包含用於輸入測試資料之測試資料輸入配 線(掃描輸入匯流排)以及用於輸出測試資料之測試資料 輸出配線(掃描輸出匯流排)。 上述介面控制電路1 9 0,如第7圖所示,乃被連接 到測試模式控制信號T C K,T R S T,T M S以及測試 信號輸入信號T D I ,測試資料輸出信號τ D〇之多個外 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項 ——裝—— 訂- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9 - 476123 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明々 ) 部端子1 9 5。上述控制電路1 9 0則使用根據I EEE 1 1 4 9 · 1 規格所規定之 J T A g ( Joint Test Action Group )的介面控制電路,而對於該控制電路之指令之一 則設有用來切換上述外部介面切換電路1 8 0的切換指令 。介面控制電路1 9 0,則構成當從上述外部端子1 9 5 輸入該切換指令時,可以形成針對上述外部介面切換電路 1 8 0的介面切換控制信號I N C而加以控制。 此外,在第1圖中,除了上述的模組以外,也有將具 有使用者要求之邏輯功能的邏輯電路(所謂的使用者邏輯 電路)當作模組加以搭載的情形。又,設在各模組1 1 〇 〜1 4 0的掃描路徑並不限於1條,也可以針對各模組設 置必要的數目。此外,當設置多條的掃描路徑時,上述外 部介面切換電路1 8 0,會對各掃描路徑進行介面的切換 。外部端子1 6 0若是在掃描路徑的數目以上時,則可以 對該些掃描路徑排同時進行測試。 第2圖係表將構成第1圖所示之系統L S I的一個個 的功能模組,著眼於其邏輯構成,加以模式化表示者。 如第2圖所示,各功能模組1 1 0〜1 4 0包含鎖存 電路或是正反器,係由在某個時刻的輸出不是只由此時的 輸入信號所決定,而是根據輸入信號與剛剛之前的內部狀 態而決定的順序電路2 1 0,以及在某個時刻的輸出,只 是由此時的輸入信號所決定之解碼器或演算器等的組合電 路2 2 0等所構成。在第2圖中,附加符號FF 1〜 F F η者,係一除了構成順序電路2 1 0的邏輯外,也同 (請先閱讀背面之注意事項 本頁) •裝 --線· 本纸張/C度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 476123 A7 B7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印-M 五、發明說明(δ ) 時構成掃描路徑用之移位暫存器的正反器。 第2圖係表示由正反器F F1〜F F η來構成掃描路 徑用之移位暫存器的情形。2 3 1爲針對該移位暫存器之 測試資料的掃描輸入路徑,2 3 2爲來自該移位暫存器之 資料的掃描輸出路徑,2 4 0爲模組1 1 0〜1 4 0之本 來的輸出入信號。輸出入信號2 4 0雖然會針對組合電路 2 2 0被輸入或是輸出,但是一般而言,大多會針對同步 於時脈信號而動作的順序電路2 1 0被輸入,而從輸出信 號暫時被鎖存正反器內開始,會在一定的時刻被輸出。上 述掃描輸入路徑2 3 1以及掃描輸出路徑2 3 2,則視爲 構成第1圖之掃描路徑1 7 1〜1 7 5之其中任一者。 第3圖係表上述正反器FF1〜FFn的具體例。如 同圖所示,各正反器係被設爲主鎖存器M L T與奴鎖存器 S C Τ之雙鎖存器構成。 其中的主鎖存器M L Τ,則備有2個資料輸入端子 3 0 1,3 0 3,對資料輸入端子3 0 1提供資料鎖存時 間之時脈C L Κ 1的輸入端子3 0 2,以及對資料輸入端 子3 0 2提供資料鎖存時間之時脈C Κ 2的輸入端子 3 0 4。主鎖存器M L Τ,係由將被輸入到上述資料端子 3 0 1的資料信號D以及其反轉信號,與被輸入到時脈端 子3 0 2的時脈信號CK 1當作輸入的NAND閘G 1〜 G 2,將被輸入到上述資料端子3 0 3的資料信號S I Ν 以及其反轉信號,與被輸入到時脈端子3 0 4的時脈信號 CK2當作輸入的NAND閘G5,G6,以及將該些 (請先閱讀背面之注意事項 本頁) 裝 --線- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -11 - 476123 A7 B7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印-M 五、發明說明6 ) NAND閘Gl,G2,G5,G6之輸出信號當作輸入 ,且彼此的輸出端子被交差結合到另一個閘的輸入端子的 一個的NAND閘G3,G4所構成。 在主鎖存器ML T的上述資料輸入端子3 0 1 ’則被 輸入有來自構成內部邏輯電路之前段的邏輯閘的信號D ’ 而在資料輸入端子3 0 3,則被輸入有來自構成掃描路徑 之前段的正反器的信號S I N。 另一方面,奴鎖定器S L T,則備有被連接到上述主 鎖存器MLT之輸出節點N1,N2的2個資料輸入端子 ,供給該資料輸入端子之資料銷存時間的時脈端子3 0 6 ,以及1個資料輸出端子305。此外,奴鎖存器SLT ,係由將主鎖存器M L T的輸出信號與被輸入到時脈信號 3 0 6之時脈信號C Κ 3當作輸入的N A N D閘G 7, G 8,以及將該些N A N D閘G 7,G 8的輸出信號當作 輸入,且彼此將輸出端子交差結合到另一個閘之輸入端子 的一個的N A N D閘G 9,G 1 0所構成。 該奴鎖存器S L T的輸出端子,則共同地被連接到構 成內部邏輯電路之後段的邏輯閘的輸入端子,與構成掃描 路徑之後段的正反器的資料輸入端子。即使是如此地連接 ,藉著在適當的時間,將時脈CK 1或CK 2之其中任一 者供給到主鎖定器H L T,在一般動作時,可以避免至鎖 存器ML Τ讀入來自在掃描路徑上的前段正反器的信號。 此外,第3圖所示的正反器,雖然是將在作一般動作 時之信號的輸出端子Q與在作掃描測試時之信號的輸出端 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項 Μ本頁) •裝 訂. --線. 476123 Α7 Β7 五、發明說明) 子S OUT設成共用,但是當然也可以個別地設置輸出端 子。 第4圖(a )係表示在將測試資料掃描輸入到構成內 部掃描路徑之正反器F F i ( i = 1〜;q ),而供給到內 部邏輯電路時的各時脈信號CK 1〜CK 3與資料信號 S I N的時間,第4圖(b)係表示正反器ff i讀入在 內部邏輯電路內之邏輯閘的輸出(資料D),而將所讀入 的資料作掃描輸出時之各時脈信號CK 1〜CK 3與資料 信號D之時間,又,第4圖(c )係表示在作一般動作時 ’正反器F F i讀入前段之邏輯閘的輸出,且將其輸出到 下一段之邏輯閘時之各時脈信號C K 1〜C K 3與資料信 號D的時間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項¾本頁) -I線· 當從掃描路徑,將測試資料掃描輸入到正反器時,如 第4圖(a)所示’首先,根據時脈CK2,主鎖存器 M L T會讀入掃描輸入資料之輸入端子3 〇 3的資料 S I Ν,而根據時脈CK3,將主鎖存器MLT的儲存資 料轉送到奴鎖定器S L Τ。藉著反覆該動作,測試資料, 會一個個地藉由在掃描路徑上的正反器F F 1〜F F η而 移位。 當測試資料的掃描輸入結束時,該資料會被輸入到本 來的邏輯電路內,其輸出會發生變化。其輸出D,如第4 圖(b )所示,會根據時脈c Κ 1,從資料輸入端子 3 0 1送到主鎖存器M L T,且根據時脈C K 3,將主鎖 存器M L Τ的儲存資料轉送到奴鎖存器S l Τ。藉此,正 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公t ) -13- 476123 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印« 五、發明說明(1 ) 反器可從資料輸入端子3 0 1讀入在內部邏輯電路內之邏 輯閘的輸出。 接著,藉著再度交互地將時脈C K 2與C K 3供給到 正反器FF1〜FFn,可以使得爲正反器FF1〜 F F η所讀入的資料,沿著掃描路徑而移位。藉此,根據 掃描輸入資料之內部邏輯電路的動作結果,即可以經由掃 描路徑而輸出到外部端子。 另一方面,在作一般的動作時,則藉著反覆地實施根 據第4圖(c)所示之時間來讀入資料輸入端子D之資料 的動作與將資料從主鎖存器M L Τ轉送到奴鎖存器S l Τ 的動作,可以進行邏輯動作。 第5圖係表第1圖所示之外部介面切換電路1 8 0的 具體例。 該實施例的外部介面切換電路1 8 0係由多個選擇器 所構成。在第5圖中,雖然是表示針對2個外部端子 161 , 162具有4個選擇器411〜414,但是選 擇器的數目並不限於4個。由於第5圖所示之外部端子係 一在輸入與輸出共用著端子的端子,因此,雖然是針對各 外部端子分別設有2個選擇器,但是對於輸入專用或是輸 出專用的端子,則分別各設有1個選擇器。 選擇器4 1 1,則是爲了在測試時,要響應於切換控 制信號,而選擇性地將 (1 )來自被連接到模組1 0 ( C Ρ υ核心)的掃描 輸出路徑(測試信號輸出配線)4 0 2的測試結果輸出信 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項 本頁) --裝 · 線- -14- 476123 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(2 ) 號(掃描輸出信號)。 (2 )來自被連接到模組Γ 2 0 ( 1 3 0,1 4 0 ) 之掃描輸出路徑(測試信號輸出配線)4 0 8的測試結果 輸出信號(掃描輸出信號),或是 (3 ),來自被連接到上述模組1 1 0之信號用配線 的輸出信號,以及在被連接到上述模組1 1 0之信號用配 線4 0 4內,未經過上述匯流排介面電路1 5 0的輸出信 號。 轉送到上述外部端子1 6 1而設的。 另一方面,選擇器411,則是爲了在作一般動作時 ,將來自被連接到上述匯流排介面電路1 5 0之一般信號 配線1 7 0的一般輸出信號輸出到上述外部端子1 6 1而 設的。 選擇器4 1 2,則是爲了在測試時,將從外部端子 1 6 1所輸入的測試輸入信號,選擇性地供給到以下而設 的。亦即 (4 ),當作掃描輸入信號,而供給到被連接到模姐 1 1 0 ( C P U核心)之掃描輸入路徑(測試信號輸入配 線)4 0 1。 (5 ),當作掃描輸入信號,而供給到被連接到模組 120 (130,140)之掃描輸入路徑(測試信號輸 入配線)4 0 7。 (6 ),當作測試信號,而供給到被連接模組之信號 用配線4 0 3以及被連接到上述模組1 1 〇之信號用配線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項
本頁) 訂: -1線- / I 2 6 7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __B7 _五、發明說明(3 ) 4 0 4° 另一方面,上述選擇器4 12,則是爲了在作一般動 作時,將從外部端子1 6 1所輸入之一般輸入信號,輸入 到被連接到上述匯流排介面電路1 5 0而設的。 因此,在選擇器411以及412,可以如第5圖所 示,被連接到多個功能模組之掃描輸入匯流排以及掃描輸 出匯流排,又,也可以被連到1個功能模組的掃描輸入匯 流排以及掃描輸出匯流排。 選擇器4 1 4以及4 1 4係爲了外部端子1 6 2而設 ,係被連接到上述功能模組1 1 0以及1 2 0以外的功能 模組1 3 0或1 4 0。 第5圖中,雖然爲了避免複雜而未圖示,但是如下所 述般地被設置。 亦即,選擇器4 1 3,則是爲了在作測試時,選擇性 地將, (7 ),來自被連接到模組1 3 0或1 4 0的掃描輸 出路徑(測試信號輸出配線)的測試結果輸出信號(掃描 輸出信號), (8 ),從被連接到上述模組1 1 0,1 2 0 ’ 1 3 0,或1 4 0的信號用配線(對應於4 0 3,4 0 6 等之一般信號用配線)所選出的輸出信號,以及在被連接 到上述模組1 1 0,1 2 0,1 3 0或1 4 0之信號用配 線(對應於4 0 4,4 0 5等之信號配線)內,未經過上 述匯流排介面電路1 5 0的輸出信號。 (請先閱讀背面之注意事項 r本頁) 裝 訂. --線· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -16- 476123 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印-t 五、發明說明“) 輸出到上述外部端子1 6 2而設的。 另一方面,選擇器4 1 3,則是爲了在作一般動作時 ’將來自被連接到上述匯流排介面電路1 5 0之一般信號 配線1 7 0的一般輸出信號,供給到上述外部端子1 6 2 而設的。亦即,此時,選擇器4 1 3,如可以滿足實施例 之半導體積體電路在一般動作模式下的功能般地,將信號 輸出功能分配給外部端子1 6 3。因此,外部端子1 6 2 的連接對象,則可以是從上述模組1 1 0,1 2 0, 1 3 0,以及1 4 0中所選出之任意的功能模組。 選擇器4 1 4,則是爲了在測試時,將從外部端子 1 6 2所輸入之測試輸入信號,選擇性地供給到以下而設 的。 (9 ),當作掃描輸入信號,而供給到被連接到模組 1 3 0或1 4 0之掃描輸入路徑(測試信號輸入配線), 或 (10),當作測試輸入信號,而將從外部端子 1 6 2所輸入之一般輸入配線,供給到被連接到上述模組 110,120,130,或140的信號用配線(對應 4 0 3,4 0 6等的信號用配線),以及被連接到上述模 組1 1 0,1 2 0,1 3 0,或1 4 0之信號用配線(對 應於4 0 4,4 0 5等的信號配線)。 另一方面,上述選擇器4 1 4,則是爲了在作一般的 動作時,將從外部端子1 6 2所輸入的一般信號,供給到 被連接到上述匯流排介面電路1 5 0的一般信號配線 (請先閱讀背面之注意事項 本頁) •裝 丨線- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -17- 476123 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明) 1 7 0而設的。亦即,此時,選擇器4 1 4,會如可以滿 足實施例之半導體積體電路在一般動作模式下的功能般地 ,將信號輸入功能分配給外部端子1 6 2。因此,外部端 子1 6 2的連接對象,可以是從上述模組1 1 〇,1 2 0 ,1 3 0以及1 4 .0中所選出之任意的功能模組。 此外’在弟5圖中’ 4 2 1爲將選擇器4 1 1的輸出 信號供給到外部端子1 6 1的輸出緩衝電路,4 2 2爲將 從外部端子1 6 1所輸入的信號,供給到選擇器4 1 2的 輸入緩衝電路,4 2 3爲將從外部端子1 6 2所輸入的信 號,供給到選擇器4 1 4的輸入緩衝電路。 上述選擇器4 1 1〜4 1 4,則是根據來自J ATG 介面控制電路1 9 0的多個切換控制信號I N C來控制其 切換動作。根據選擇器4 1 1〜4 1 4的切換動作,可以 達成如第6圖(a)〜(e)所示之5種的輸出入模式, 以下則針對各模式加以說明。 (a ),將模組1 1 0 ( C P U核心)以及周邊模組 1 2 0之輸出入端子,經由匯流排介面電路1 5 0,而連 接到外部端子1 6 1,1 6 2的一般動作模式。該模式, 則藉由選擇器411〜414的一般動作而達成。 (b ),將模組1 1 0 ( C P U核心)的輸出入端子 ,直接連接到外部端子1 6 1,1 6 2,進行輸出入,而 針對該模組的功能進行測試之單獨C P U測試樣式。該模 式,則藉由選擇器411〜414之上述(3) ,(6) ,(8),以及(10)等的動作而達成。 --------------裝—— (請先閱讀背面之注意事項^一^本頁) 訂: •線· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -18- 476123 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明纟6 ) (c),將周邊模組120 (130,140)的輸 出入端子,直接連接到外部端子_1 6 1 ( 1 6 2 )進行輸 出入,而針對該模組的功能進行測試之單獨周邊模組測試 模式。該模式,則藉由選擇器4 1 3以及41 4之上述( 8)以及(10)的動作而達成。 (d ),將模組1 1 0 ( C P U核心)的掃描路徑 4 0 1,4 0 2直接連接到外部端子,而進行測試信號之 掃描輸入以及掃描輸出的C P U移位掃描測試模式。該模 式,則是藉由選擇器4 1 1以及4 1 2之上述(1 )以及 (5 )的動作而達成。 (e ),將周邊模組1 2 0 ( 1 3 0,1 4 0 )之掃 描路徑407,408,直接連接到外部端子1 6 1, 1 6 2,而進行測試信號之掃描輸入以及掃描輸出之周邊 模組移位掃描測試模式。該模式,則藉由選擇器4 1 1〜 414之上述(2) ,(5) ,(7)以及(9)的動作 而達成。 第7圖係表第1圖所示之J A T G介面控制電路 1 9 0的具體例。 J A T G介面控制電路1 9 0係一用於達成根據 I E E E 1 1 4 9 · 1規格所規定之內部移位掃描測試或 邊界掃描測試電路之介面控制電路。上述控制電路1 9 0 係由讀取從外部呈串列地被輸入之測試資料及指令,以及 用於呈串列地輸出來自晶片內之模組的測試結果資料,而 被設爲T A P ( Test Access Port)的指令。資料輸出入電 (請先閱讀背面之注意事項 N本頁) -裝 訂. -線· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 19 - 476123 A7 B7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印-M 五、發明說明(17 ) 路5 1 0,用來控制該輸出入電路5 1 0的TAP控制器 520,以及解讀由指令,資料輸出入電路510所讀取 的命令(指令),而進行與上述命令呈對應的測試控制的 測試控制部所構成。 T A P控制器5 2 0則被連接到3個專用外部端子 501〜503,而構成可分別從該些端子501〜 5 0 3輸入用來指定測試模式的測試模式選擇信號T M S ,測試用時脈T C Κ,以及非同步重置信號T R S Τ。 T A Ρ控制器5 2 0,則根據該些信號T M S,T C Κ以 及T R S Τ的信號位準,而來控制在指令。資料輸出入電 路5 1 0內的暫存器5 1 1〜5 1 5以及多工器5 1 6的 控制信號5 2 0 1。雖然未特別加以限制,但是T A Ρ控 制器5 2 0被構成爲每當輸入測試模式選擇信號Τ M S的 1個脈衝時,則進行測試模式的切換。 指令·資料輸出入電路5 1 0,係由:在將來自輸入 埠用端子5 0 4的測試資料移位到輸出埠用端子5 0 5時 所使用之旁通(by-pass )暫存器5 11,用於進行輸出入 資料之串列1並列轉換的移位暫存器5 1 2,儲存了用來 控制內部之測試方法的指令的指令暫存器(L S D I R ) 5 1 3,用來設定晶片固有之製造辨識編號的裝置I D暫 存器(I DC ODE) 5 1 4,在將特定的信號傳送到各 模組時所使用之資料暫存器(S D D R ) 5 1 5,以及用 於切換旁通暫存器511與移位暫存器512之路徑的多 工器5 16 (MUX)等所構成。 (請先閱讀背面之注意事項 t本頁) --裝 訂· ;線- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -20· 476123 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印-« 五、發明說明彳8 ) 又,在指令·資料輸出入電路5 1 〇,則設有指令或 資料T D I的輸入端子5 0 4與測試結果資料T D〇之輸 出端子5 0 5,而所輸入的測試資料T D I ,則經由上述 移位暫存器5 1 2,被供給到各暫存器5 1 3〜5 1 5。 又,經由信號線5 4 0,可以將來自晶片內之各模組的値 儲存在指令·資料輸出入電路510內的上述暫存器 5 1 3 〜5 1 5。 依據J TAG規格,被設定在上述指令暫存器5 1 3 之命令,雖然是準備了幾個必須命令,但是也可以另外設 置幾個選用(option )命令。在本實施例中,該選用命令 的一個則是一用來控制上述外部介面切換電路1 8 0之切 換的切換指令。該切換指令,當從資料輸入端子5 0 4被 輸入到指令。資料輸出入電路5 1 0時,則會被儲存在指 令暫存器5 1 3,且指令解碼器5 3 1會對該指令實施解 碼。測試模式判斷電路5 3 2,則根據指令資料5 3 1的 解碼結果,來判斷測試模式的種類與要執行那個模組的測 試。例如,輸出外部介面切換電路1 8 0之切換控制信號 INC。 測試控制部5 3 0,則除了,上述指令解碼器5 3 1 以及測試模式判斷電路5 3 2外,也設有:用來控制邊界 (boundary )掃描路徑(用於測試與其他之半導體積體電 路之信號的處理)的邊界掃描控制電路5 3 3,在進行移 位掃描測試時,產生用於讀取構成掃描路徑之上述正反器 (第3圖)的掃描用時脈信號C K 2,C K 3以及監視器 (請先閱讀背面之注意事項 W本頁) 裝 訂· --線· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -21 - 476123 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(9 ) 信號的時脈信號C K 1等,測試用的時脈信號以及控制信 號的測試電路5 3 4。 雖然在第1圖之實施例中未說明,但是當半導體積體 電路具備進行已使用該邊界掃描控制電路5 3 3之控制功 能的邊界掃描測試的功能時,則例如在外部介面切換電路 1 8 0內設有構成邊界掃描路徑的移位暫存器。 第8圖係表示上述實施例的變形例,係一將J A T G 介面控制電路1 9 0呈一體地設在模組1 1 0 ( C P U核 心)者。藉著如此的構成,若是一旦設計出介面控制電路 內藏模組,藉著將其登錄在資料庫等內,則在開發其他的 系統L S I時,藉由使用該模組,可以省略掉設計介面控 制電路的手續。而一體地設置介面控制電路的模組,則不 限於C P U核心,也可以是任意的周邊模組。特別是在開 發系統L S I時,則最希望是使用頻率高的模組。 第9圖係表應用本發明之系統L S I的其他的實施例 。該實施例,除了模組內部的掃描路徑(4 0 1 ,4 0 2 )以外,也設有用於針對模組周邊的信號,亦即,經由外 部端子被輸出入到模組(4 0 3,4 0 4 ),以及模組間 之信號(8 0 3 )進行鎖存(latch )的正反器8 0 1,且 設有將該些呈串聯連接,而將測試信號予以掃描輸入,或 是將監視器信號予以掃描輸出的掃描路徑(8 0 2 ),該 掃描路徑,則也可以與藉由外部介面切換電路1 8 0而切 換的其他的信號匯流排互相切換。 此外,對於該模組周邊之信號之掃描路徑的控制,則 (請先閱讀背面之注意事項 本頁) •裝 ·- -線_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 22· 2 61 7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π A7 __B7____ 五、發明說明) 也可以利用第7圖所示之邊界掃描控制電路5 3 3的功能 來進行。在模組內部的掃描路徑,雖然是無法監視位在構 成該掃描路徑之正反器之後段的邏輯閘的輸出信號,但是 如第9圖所示,藉著設置可以監視模組周邊之信號的掃描 路徑,可以進行更確實的測試。當將本實施例與第1圖的 實施例組合在一起使用時,用於對第9圖之信號匯流排 4 0 3,4 0 4上的信號加以鎖存之正反器,則可以省略 ,而設置由純粹只是監視模組間之信號的正反器所構成的 掃描路徑。 以上雖然是根據實施例,來具體地說明由本發明人所 提出之發明,但是本發明並不限定於上述實施例,當然在 不脫離其要旨的範圍內,可以進行各種的變更。例如,在 上述實施例中,雖然在作移位掃描測試時的掃描輸入資料 ’是從外部端子1 6 0,經由外部介面切換電路1 8 0而 輸入到各掃描路徑,但是也可以在晶片內部設置可以產生 如隨機形態(random pattern )產生電路般的測試信號的電 路,而將測試信號輸入到各掃描路徑。 又,介面控制電路,可以取代根據I E E E 1 1 4 9 · 1規格而來的J T A G介面,但是也可以利用 專用的介面控制電路,來控制外部介面切換電路的控制等 。更者,也可以不具有介面控制電路,也可以事先組入可 以由中央處理裝置所執行的測試用指令,藉著執行該指令 ’或是與控制暫存器等的組合,可以由中央處理裝置,或 是測試用控制電路來控制外部介面切換電路。 請先閱讀背面之注意事項 本頁) 裝 訂·- 線- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -23- V J 2 6 47 A7 —____B7 五、發明說明h ) 產業上之利用性 在以上的說明中,雖然是以將本發明人所提出的發明 當作背景之微處理器乃至於單晶片微電腦爲例如加以說明 ,但是本發明並不.限定於此,也可以廣泛地被利用在內藏 有多個模組的L S I上。 發明的效果 根據在本案所揭露之發明中的代表者所得到的效果, 若是簡單地加以說明,則如下所述。 亦即,根據本發明,可以縮短利用多個模組,來構成 系統L S I時的開發期間。又,外部介面切換電路,由於 在作測試動作時,係將上述模組之測試用的輸出入端子連 接到外部端子,因此可以在不增加外部端子之數目的情形 下,針對各模組進行測試。 .圖面之簡單說明: 第1圖係表應用本發明之最佳之半導體積體電路之一 實施例的方塊圖。 第2圖係表示構成半導體積體電路之功能模組之槪略 構成的槪念圖。 第3圖係表構成移動掃描方式之測試用移位暫存器之 正反器之具體例的邏輯構成圖。 第4圖係表移動掃描用之正反器之動作時間的時序圖 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項本頁) 訂:
經濟部智慧財產局員工消費合作社印-M -24- 476123 A7 __ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明έ2 ) 〇 第5圖係表外部介面切換電路之構成與功能模組之間 之關係的槪略構成圖。 第6圖係表應用本發明之半導體積體電路中之信號匯 流排之切換狀態的說明圖。 第7圖係表J TAG介面控制電路之構成例的方塊圖 〇 第8圖係表本發明之其他實施例的方塊圖。 第9圖係表應用本發明之半導體積體電路中之功能模 組間之信號之觀測方法的一例的說明圖。 元件對照表 100 半導體晶片 1 1 0〜1 4 0 功能模組 150 匯流排界面電路 160 外部端子 161 外部端子 162 外部端子 170 信號配線 171 直接路徑 172 掃描路徑 173 掃描路徑 174 掃描路徑 175 掃描路徑 (請先閱讀背面之注意事項 N本頁) 言 Τ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公釐) 476123 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、 發明說明匕 ) 1 8 0 外 部 1 9 0 介 面 1 9 5 外 部 2 1 0 順 序 2 2 0 組 合 2 3 1 掃 描 2 3 2 掃 描 2 4 0 輸 出 3 0 1 資 料 3 0 2 時 脈 3 〇 3 資 料 3 〇 4 時 脈 3 〇 5 資 料 3 0 6 時 脈 4 0 1 掃 描 4 〇 2 掃 描 4 0 3 信 號 4 0 4 信 號 4 〇 5 信 Ocfe Ψι 4 0 6 信 號 4 〇 7 掃 描 4 0 8 掃 描 4 1 1〜 4 1 4 4 2 1〜 4 2 4 界面切換電路 控制電路 端子 電路 電路 輸入路徑 輸出路徑 入信號 輸入端子 C K 1輸入端子 輸入端子 C K 2輸入端子 輸出端子 端子 輸入路徑 輸出路徑 用配線 用配線 用配線 用配線 輸入路徑 輸出路徑 選擇器 輸入緩衝電路 (請先閱讀背面之注意事項 本頁) 裝 --線· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -26- 3 61 47 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明h ) 501 外部端子 502 外部端子 503 外部端子 504 輸入璋用端子 505 輸出璋用端子 510 資料輸出入電路 511 旁通暫存器 512 移位暫存器 513 指令暫存器 514 裝置ID暫存器 515 資料暫存器 5 16 多工器 520 TAP控制器 5201 控制信號 5 3 0 控制部 531 指令解碼器 532 測試模式判斷電路 533 邊界掃描控制電路 534 測試電路 8 0 1 正反器 802 掃描路徑 8 0 3 模組間信號。 (請先閱讀背面之注意事項 本頁) 裝 _ --線· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -27-
Claims (1)
- 476123A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 第88 1 097 1 7號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國8 9年1 2月修正 1 · 一種半導體積體電路,其特徵在於··備有:具有 資料端子,控制端子以及測試用端子之多個功能模組,外 部端子’以及設在上述測試用端子與上述外部端子之間, 進行信號之切換的切換電路,而上述切換電路則構成在作 測試動作時,至少會將上述模組之測試用端子連接到上述 外部端子。 2 ·如申請專利範圍第1項之半導體積體電路,備有 可根據一般動作與測試動作,而切換上述功能模組以及切 換電路之切換控制電路。 3 ·如申請專利範圍第2項之半導體積體電路,上述 切換電路以及切換控制電路,則構成可以針對上述各功能 模組進行測試。 4 ·如申請專利範圍第3項之半導體積體電路,.上述 測試是一利用設在上述模組內部之掃描路徑的測試。 5 ·如申請專利範圍第4項之半導體積體電路,上述 掃描路徑係於每個模組中被分割,而可在其中一個模組單 獨進行測試。 6 .如申請專利範圍第1項至第5項中之任一項之半 導體積體電路,上述切換電路則構成可將上述功能模組之 測試用端子與功能模組的資料端子,或是控制端子切換到 上述外部端子。 玉紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ~ I-------------------訂---------^9. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476123 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 7 ·如申請專利範圍第1項至第5項中之任一項之半 導體積體電路,備有可抽出在上述多個功能模組間之信號 的掃描路徑,而將該掃描路徑構成可將上述切換電路連接 到上述外部端子。 8 ·如申請專利範圍第1項至第5項中之任一項之半 導體積體電路,上述切換控制電路係一根據I E E E 1 1 4 9 · 1規格所規定之J T A G介面控制電路。 9 ·如申請專利範圍第1項至第5項中之任一項之半 導體積體電路,上述功能模組係由內藏中央處理單元,1 個或2個以上之周邊電路所構成。 1 〇 ·如申請專利範圍第5項之半導體積體電路,對 上述各模組的測試,可以對各模組獨立地進行,以及對多 個模組同時進行測試。 1 1 ·如申請專利範圍第1項之半導體積體電路,上 述資料端子以及控制端子包含匯流排。 1 2 · —種半導體積體電路,其特徵在於:包括: 多個外部端子; 具有測試用端子與一般信號端子的功能模組; 被連接於上述多個外部端子與上述功能模組之上述測 試用端子和上述一般信號端子之間,在作一般動作時,將 上述功能模組之上述一般信號端子連接到上述多個外部端 子,而在作測試動作時,會響應於控制信號,將上述功能 模組之上述測試用端子連接到上述多個外部端子之其中一 者的切換電路; 本紙張尺度適用f國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐1 ~ -------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476123 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 呈串列地被供給指令的測試端子及; 被連接到上述測試端子,且響應於上述指令,將上述 控制信號供給到上述切換電路的測試控制電路。 13·—種半導體積體電路,其特徵在於:備有: 呈串列地被供給指令的測試端子; 被連接到上述測試端子,且響應於上述指令而供給控 制信號的測試控制電路; 具有測試資料輸入端子,測試資料輸出端子以及多個 信號端子的功能模組; 具有被連接到上述多個信號端子之輸入的匯流排介面 電路; 包含:具有被連接到上述測試資料輸入端子的輸出與 被連接到上述匯流排介面電路的輸出的第1選擇器,與具 有被連接到上述測試資料輸出端子的輸入與被連接到上述 匯流排介面電路的輸入的第2選擇器而構成的切換電路及; 被連接到上述第1選擇器的輸入與上述第2選擇器的 輸出的外部端子, 上述第1選擇器,則響應於上述控制信號,將上述外 部端子連接到被結合到上述測試資料輸入端子的輸出, 上述第2選擇器,則響應於上述控制信號,將被結合 在上述測試資料輸出端子的輸入連接到上述外部端子。 1 4 . 一種半導體積體電路,其特徵在於:備有: 呈串列地被供給指令的測試端子; 被連接到上述測試端子,且響應於上述指令,而供給 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -3 - ------------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--- 線#_ 476123 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 控制信號的測試控制電路; 具有弟1測試資料輸入端子,第一測試資料輸出端子 ’以及多個第1信號端子的第1功能模組; 具有第2測試資料輸入端子,第2測試資料輸出端子 ’以及多個第2信號端子的第2功能模組; 具有被連接到上述多個第1信號端子的第1輸入與被 連接到上述多個第2信號端子的第2輸入的匯流排介面電 路; 包含:具有被連接到上述第1測試資料輸入端子的第 1輸出與被連接到上述匯流排介面電路之第1輸入的第2 輸出的第1選擇器,具有被連接到上述第1測試資料輸出 端子的第1輸入與被連接到上述匯流排介面電路之第1輸 出的第2輸入的第2選擇器,具有被連接到上述第2測試 資料輸入端子的第3輸出與被連接到上述匯流排介面電路 之第2輸入的第4輸出的第3選擇器,以及具有被連接到 上述第2測試資料輸出端子的第3輸入與被連接到上述匯 流排介面電路之第2輸出的第4輸入的第4選擇器而構成 的切換電路; 被連接到上述第1選擇器之輸入與上述第2選擇器之 輸出的第1外部端子及; 被連接到上述第3選擇器之輸入與上述第4選擇器之 輸出的第2外部端子; 上述第1選擇器,則響應於上述控制信號,而將上述 第1外部端子連接到上述第1輸出, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •春\>--------訂---------線* 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -4 - 476123 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 上述第2選擇器,則響應於上述控制信號,而將上述 第1輸入連接到上述第1外部端子, 上述第3選擇器,則響應於上述控制信號,而將上述 第2外部端子連接到上述第3輸出, 上述第4選擇器,則響應於上述控制信號,將上述第 3輸入連接到上述第2外部端子。 1 5 ·如申請專利範圍第1項至第5項中之任一項之 半導體積體電路裝置,其中上述功能模組具有多個掃描路 徑,上述切換電路可將上述掃描路徑連接到外部端子,外 部端子多數存在,且在對上述功能模組的功能進行測試動 作時,至少可與一個以上的外部端子連接。 16 . —種半導體積體電路,其特徵在於:包括: 具有第1測試資料輸入端子,第1測試資料輸出端子 ,以及多個第1信號端子的第1功能模組; 具有第2測試資料輸入端子,第2測試資料輸出端子 ,以及多個第2信號端子的第2功能模組; 具有被連接到上述多個第1信號端子的第1輸入與被 連接到上述多個第2信號端子之第2輸入的匯流排介面電 路; 外部端子及; 具有將上述第1測試資料輸入端子以及第1測試資料 輸出端子連接到上述外部端子的第1模式,將上述第2測 試資料輸入端子以及上述第2測試資料輸出端子連接到上 述外部端子的第2模式,將上述多個第1信號端子連接到 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線赢 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) _ 5 476123 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 上述外部端子的第3模式,將上述多個第2信號端子連接 到上述外部端子的第4模式,以及將上述匯流排介面電路 的輸出連接到上述外部端子的第5模式而構成的切換電路 〇 17 · —種半導體積體電路,其特徵在於:更包含: 呈串列地被供給指令的測試端子及; 被連接到上述測試端子,且響應於上述指令而供給控 制信號的測試控制電路, 上述切換電路,則根據上述控制電路而控制上述第1 至第5模式。 18 . —種半導體積體電路,其特徵在於: 具有測試端子與多個信號端子的功能模組; 外部端子; 被連接到上述測試端子,上述多個信號端子與上述外 部端子的切換電路及; 可在中央處理裝置中執行的控制命令, 中央處理裝置,藉由上述控制命令的執行,根據一定 的資訊,將上述測試端子與上述外部端子連接到上述切換 電路。 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項之半導體積體電路, 更具有測試控制電路,上述測試控制電路,則被連接到上 述中央處理裝置與上述切換電路,而上述中央處理裝置, 則藉著執行上述控制命令,可讓上述測試控制電路控制上 述切換電路。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐^ ~ " ---------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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