WO2023209996A1 - 半導体診断システム - Google Patents

半導体診断システム Download PDF

Info

Publication number
WO2023209996A1
WO2023209996A1 PCT/JP2022/019418 JP2022019418W WO2023209996A1 WO 2023209996 A1 WO2023209996 A1 WO 2023209996A1 JP 2022019418 W JP2022019418 W JP 2022019418W WO 2023209996 A1 WO2023209996 A1 WO 2023209996A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
semiconductor
diagnostic
signal
diagnostic system
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/019418
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
巧 増渕
稔 右田
Original Assignee
日立Astemo株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立Astemo株式会社 filed Critical 日立Astemo株式会社
Priority to PCT/JP2022/019418 priority Critical patent/WO2023209996A1/ja
Publication of WO2023209996A1 publication Critical patent/WO2023209996A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor diagnostic system for diagnosing semiconductor components such as integrated circuits.
  • Patent Document 1 describes a circuit testing device that can accurately test the operating frequency of a circuit even if the operating frequency of the circuit formed in an integrated circuit is high.
  • the lifespan of semiconductor components that is, the time to failure, will be relatively much earlier than it currently is, and it is conceivable that it may be as short as one or two years.
  • a malfunction due to a component failure can be fatal, so it is desirable to be able to detect a malfunction before it occurs.
  • Patent Document 1 Although the technology described in Patent Document 1 can detect that a failure has occurred, it cannot accurately detect its precursor.
  • Patent Document 1 Furthermore, if the technology described in Patent Document 1 is applied to the inspection of semiconductor components used in harsh environments for automobiles, since the circuit to be inspected and the equivalent circuit are arranged on the same integrated circuit, the inspection Regarding the equivalent circuit to which the target circuit is compared, it is uncertain whether high accuracy can be maintained over a long period of time, and highly accurate failure precursor detection cannot be expected.
  • a future option may be to provide long-term warranties that include parts replacement.
  • An object of the present invention is to realize a low-cost semiconductor diagnostic system that has a function of accurately detecting signs of failure in semiconductor components.
  • the semiconductor diagnostic system according to the claims of the present invention has the following configuration.
  • a semiconductor component has a functional unit that outputs a signal to be diagnosed for diagnosing a characteristic variation of a physical quantity, and a reference signal indicating a physical quantity serving as a reference for diagnosing the characteristic variation. a reference generation section; and a diagnosis section for detecting the characteristic variation of the physical quantity indicated by the signal to be diagnosed;
  • the reference generation unit outputs a comparison result with a physical quantity, and is placed in a location where the environmental impact is smaller than that of the semiconductor component.
  • the semiconductor diagnostic system according to the present invention it is possible to realize a semiconductor diagnostic system that has a function of accurately detecting signs of failure of semiconductor components and is low-cost.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a semiconductor diagnostic system 100 according to a first embodiment.
  • 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of a diagnostic section 30 according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a time chart illustrating an operation in which the semiconductor diagnostic system 100 detects a characteristic variation of the functional unit 21 in Example 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a semiconductor diagnostic system 100 according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a configuration of a correction and storage unit 60 in Example 2.
  • FIG. 7 is a time chart illustrating an operation in which the semiconductor diagnostic system 100 detects and corrects characteristic fluctuations of the functional unit 21 in Example 2.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a semiconductor diagnostic system 100 according to a third embodiment.
  • FIG. 3 is a diagnostic control flowchart of the semiconductor diagnostic system 100 according to the third embodiment.
  • 12 is a diagram illustrating an example of the configuration of a semiconductor diagnostic system 100 according to a fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a diagnostic control flowchart of the semiconductor diagnostic system 100 according to the fourth embodiment.
  • 12 is a diagram illustrating an example of the configuration of a semiconductor diagnostic system 100 according to a fifth embodiment.
  • the semiconductor system of the present invention is equipped with a mechanism for correcting functional parts, thereby further extending the period until parts are replaced, and reducing costs by reducing the number of replacements.
  • Embodiment 1 of the present invention when the characteristics of a signal output by a functional section in a semiconductor component change over time due to external stress such as heat, the amount of change over time is detected using a reference signal generated by a reference generation section.
  • a semiconductor diagnostic system that sets a flag when the amount of variation over time is greater than or equal to a predetermined value will be described.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a semiconductor diagnostic system 100 according to a first embodiment of the present invention.
  • a semiconductor diagnostic system 100 according to a first embodiment of the present invention includes a reference generation unit 10 that generates and outputs a reference signal 11 indicating a physical quantity serving as a reference for diagnosis, and a semiconductor component 20.
  • the semiconductor component 20 includes a functional section 21 that outputs a signal to be diagnosed 22, and a diagnostic section 30 that compares the reference signal 11 and the signal to be diagnosed 22 for diagnosis.
  • the reference generation unit 10 is, for example, a constant voltage circuit such as a bandgap reference circuit that outputs a signal consisting of a predetermined voltage value as the reference signal 11, or a constant voltage circuit that outputs a signal consisting of a predetermined current value as the reference signal 11.
  • a constant current circuit such as a current mirror circuit can be considered.
  • the reference generation unit 10 may also be an oscillation circuit that outputs a signal that oscillates at a predetermined frequency as the reference signal 11 and includes a crystal resonator, a resistive element, an inductive element, a capacitive element, or a combination thereof. It's okay.
  • the reference generation unit 10 is equipped with one or more of the above-described constant voltage circuit, constant current circuit, and oscillation circuit, and has a configuration in which one of these outputs is selected and outputted as the reference signal 11. Also good.
  • the functional section 21 in the semiconductor component 20 is, for example, a power supply circuit that outputs a predetermined voltage, a constant current circuit that supplies a reference current to other functions arranged within the semiconductor component 20, or a power supply circuit that outputs a predetermined voltage. It may also be an oscillation circuit that generates a clock for use in.
  • the diagnostic unit 30 compares the characteristics of the input reference signal 11 and the signal to be diagnosed 22 to detect a difference, and diagnoses a characteristic change in the semiconductor component 20 when the difference is larger than a predetermined threshold. It is characterized by The characteristics compared in the diagnostic unit 30 are physical quantities of waveforms, such as voltage values, current values, frequencies, and the like.
  • the signal to be diagnosed 22 is a signal indicating the characteristics of a physical quantity.
  • a first power supply device 82 that supplies power from outside the semiconductor diagnostic system 100 is connected to the reference generation unit 10 . Furthermore, a second power supply device 83 that supplies power from outside the semiconductor diagnostic system 100 is connected to the semiconductor component 20 .
  • the diagnostic section 30 is connected to a display device (display section) 84 outside the semiconductor diagnostic system 100.
  • FIG. 40 Various circuits are conceivable for detecting the difference in characteristics, but an example of the diagnostic section 30 for comparing and diagnosing voltage values in the first embodiment is a subtraction circuit as shown in FIG. 40 and a comparison circuit 50 are conceivable.
  • the simplest configuration of the subtraction circuit 40 has an operational amplifier 41, four resistors 42 to 45, and a ground potential GND.
  • the difference in values is output as a difference signal 46 and input to a comparator 50 at the subsequent stage.
  • the comparator 50 compares the difference signal 46 with a threshold voltage Vth set as a predetermined threshold, and outputs a diagnosis result 31 based on the comparison result between the difference signal 46 and the threshold voltage Vth.
  • the diagnostic result 31 output by the comparator 50 is a logical high level (hereinafter referred to as H level) or a logical low level (hereinafter referred to as L level), and in the first embodiment of the present invention, the voltage value of the difference signal 46 is the threshold value. If the voltage is higher than the voltage Vth, the diagnostic result 31 outputs an H level, and if not, the diagnostic result 31 outputs an L level.
  • the diagnosis result 31 is displayed on the display device 84.
  • the reference generation unit 10 and the semiconductor component 20 are placed in a place where the influence of heat from the surroundings is different from that of self-heating due to power consumption due to their own electrical operation.
  • the semiconductor component 20 is placed inside the engine hood, and the reference generation unit 10 is placed inside the vehicle.
  • the semiconductor component 20 is placed inside the vehicle due to the heat generated due to the operation of the internal combustion engine such as the engine in the case of an internal combustion engine vehicle, or the heat generated due to the operation of the vehicle drive inverter system in the case of an electric vehicle. exposed to a relatively hotter thermal environment than when exposed to heat.
  • the interior of the vehicle mentioned as an example in which the reference generation unit 10 is arranged is generally set up assuming that passengers will get in the vehicle, and temperature adjustment equipment such as an air conditioner is installed for comfort. In most cases, it can be assumed that the temperature inside the vehicle is relatively lower than that in the engine compartment.
  • the semiconductor component 20 generally has a mechanism for performing functional operations in addition to the functional section 21, and these functions generate heat as the semiconductor component 20, and due to the relationship with the ambient temperature, the semiconductor component 20 The internal temperature will be high.
  • the reference generation section 10 can be designed so that the relative amount of heat generated is smaller than that of the semiconductor component 20.
  • the reference generation unit 10 is less affected by heat from the surroundings than the semiconductor component 20.
  • the amount of change over time in the physical quantity of the reference signal 11 is relatively smaller than the amount of change over time in the physical quantity indicated by the signal to be diagnosed 22.
  • FIG. 3(a) schematically shows how the characteristics (voltage values in Example 1) of the reference signal 11 (shown by broken lines) and the signal to be diagnosed 22 (shown by solid lines) change over time. .
  • the characteristics of the reference signal 11 and the voltage value of the signal to be diagnosed 22 at time t0 indicate initial characteristic values.
  • the semiconductor component 20, the functional section 21, and the reference generation section 10 are placed in locations where the heat influences are different, and the semiconductor component 20 is placed in a location where the temperature is higher. shall be
  • FIG. 3(b) shows the detected value of the difference signal 46 over time.
  • the difference value between the characteristics of the reference signal 11 and the characteristics of the signal to be diagnosed 22 is output as the difference signal 46 .
  • the output of the diagnostic result 31 changes from the L level to the H level, as shown in FIG. 3(c). Changes to
  • the reference generation unit 10 and the semiconductor component 20 are placed in locations that are affected by different heat.
  • factors such as the applied voltage and the humidity of the location where the semiconductor is used may affect the characteristics of the semiconductor.
  • a different arrangement may also be considered.
  • diagnosis unit 30 is merely an example written from the perspective of comparing voltage values, and that the same difference detection function can be realized in various other forms.
  • diagnosis unit 30 may be a current input type comparator circuit for comparing current values, or a circuit such as a digital counter or a phase comparator for comparing frequencies.
  • analog values may be compared inside the diagnostic unit 30 or during input pre-stage comparison, or comparison may be performed after once converting to digital values.
  • the determination value of the characteristic fluctuation which is described as the threshold voltage Vth in the first embodiment, may be set based on the initial characteristics by assuming the fluctuation rate or the amount of absolute value fluctuation, but for example, as in the first embodiment, In a constant voltage source, the power supply voltage requirements are also determined for the components to which the voltage is supplied, and a method of determining the voltage based on them may also be considered.
  • the determination value of the characteristic fluctuation may be output by an electronic circuit predetermined to indicate a predetermined value in the diagnostic unit 30, or may be output by a storage element such as a register or memory that has a mechanism that allows writing as numerical information. It may be output.
  • the reference generation unit 10 has smaller characteristic fluctuations over time than the functional unit 21 to be diagnosed.
  • the operation of the semiconductor diagnostic system 100 which is characterized by the following, has now been clarified.
  • the semiconductor diagnostic system 100 that has a function of accurately detecting signs of failure of the semiconductor component 20 and is low cost.
  • the failure diagnosis may be configured to obtain the diagnosis result not by a single diagnosis result but by a plurality of diagnosis results. For example, it may be determined that there is a sign of a failure if it is diagnosed that there is a sign of a failure three times in a row. This is to take into account the possibility of noise occurring during diagnosis.
  • Example 2 Next, Example 2 of the present invention will be described.
  • the reference signal generated by the reference generation section 10 is used to change the characteristics over time. It has a correction and storage unit 60 for detecting the amount of variation over time and correcting the characteristics of the functional unit 21 based on the amount of variation over time, and further has an operation of setting a flag when the amount of variation over time exceeds a predetermined value.
  • the semiconductor diagnostic system 100 will be described.
  • Example 1 of the present invention differs from Example 1 of the present invention, and overlapping parts will be omitted.
  • the illustration of the first power supply device 82, second power supply device 83, and display device 84 shown in FIG. 1 is omitted.
  • the reference generation unit 10 is assumed to be less affected by heat from the surroundings than the semiconductor component 20.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of a semiconductor diagnostic system 100 according to a second embodiment of the present invention. Focusing on the difference from the first embodiment of the present invention, the semiconductor diagnostic system 100 further corrects the characteristics of the functional unit 21 based on the difference signal 46 detected in the diagnostic unit 30, and also corrects the characteristics of the functional unit 21 by the corrected amount.
  • a correction and storage unit 60 is provided to store the information.
  • the correction and storage unit 60 corrects the characteristics of the functional unit 21 based on the difference signal 46 and stores the cumulative correction amount. Then, when the cumulative correction amount reaches a predetermined amount, a correction limit notification is output.
  • FIG. 5 shows an example of the configuration of the correction and storage section 60.
  • the correction and storage section 60 in the second embodiment includes a correction amount calculation section 63 that outputs a correction amount instruction signal 61 based on the difference signal 46 and the already corrected amount 66, and a correction amount calculation section 63 that outputs a correction amount instruction signal 61 when the correction amount instruction signal 61 is changed.
  • a corrected amount storage unit 64 that stores information as a new corrected amount and a value indicated by the correction amount instruction signal 61 are determined to be within the correctable range of the functional unit 21, and exceed the correctable limit.
  • a correction limit determination unit 65 is provided which outputs an H level to the correction limit notification 62 when the correction limit notification 62 is corrected, and outputs an L level when the correction limit notification 62 does not.
  • FIG. 6(a) schematically shows how the characteristics (voltage values in the second embodiment) of the reference signal 11 and the signal to be diagnosed 22 change over time.
  • the semiconductor diagnostic system 100 of the second embodiment it is assumed that at a certain time t0, the characteristics of the reference signal 11 and the voltage value of the signal to be diagnosed 22 indicate initial characteristic values.
  • the semiconductor component 20, the functional section 21, and the reference generation section 10 are placed in locations where the heat influences are different, and the semiconductor component 20 is placed in a location where the temperature is higher.
  • FIG. 6(b) shows the detected value of the difference signal 46 over time. Further, (c) in FIG. 6 shows the value of the correction amount instruction signal 61 for correcting the characteristics of the functional section 21.
  • the difference value between the characteristics of the reference signal 11 and the characteristics of the signal to be diagnosed 22 is output as the difference signal 46 .
  • the characteristics of the reference signal 11 and the voltage value of the signal to be diagnosed 22 at time t0 indicate initial characteristic values, the characteristics of the functional unit 21 are not corrected, and the already corrected amount 66 is Suppose it is zero. Times t2, t3, and t4 are examples of times at which the diagnostic unit 30 diagnoses characteristic fluctuations.
  • the correction amount calculation unit 63 calculates the correction amount instruction signal 61 from the difference signal 46 and the corrected amount 66 at time t2 and thereafter.
  • the correction amount instruction signal 61 is updated from 0 to Vc1.
  • the characteristic of the functional unit 21 is corrected based on the updated value of the correction amount instruction signal 61, and the characteristic of the signal to be diagnosed 22 becomes equal to the characteristic of the reference signal 11 as shown at time t2 in FIG. 6(a).
  • the value Vc2 of the difference signal 46 at this time is corrected and The data is input to the storage unit 60.
  • the corrected amount 66 is updated to Vc1 at time t2, and the correction amount instruction signal 61 at time t2 and thereafter is calculated by the correction amount calculation unit 63 from the difference signal 46 and the corrected amount 66 at time t3.
  • the correction amount instruction signal 61 is updated from 0 to Vc1+Vc2.
  • the characteristics of the functional unit 21 are corrected based on the updated value of the correction amount instruction signal 61, and the characteristics of the signal to be diagnosed 22 match the characteristics of the reference signal 11, as shown at time t3 in FIG. 6(a).
  • the correction limit is the voltage input range for the analog method, and the number of bits of the bus signal for the digital method. It is determined by the range that can be expressed in binary numbers according to .
  • the correction limit determination unit 65 detects the correction limit from the above-mentioned analog voltage input or the binary representation of the bus signal, and outputs an H level to the correction limit notification 62 as shown in FIG. 6(d).
  • the characteristic variation diagnosis is performed by the diagnostic unit 30 at time t4.
  • the correction range of the functional unit 21 has reached its upper limit, and even if the difference signal 46 takes a positive value other than 0, no further correction is performed.
  • the difference signal is less than Vth, and as shown in FIG. 6(d), the characteristic fluctuation diagnosis result 31 is output at L level.
  • the diagnostic unit 30 diagnoses the functional unit 21 as having a characteristic change, and outputs an H level as the diagnosis result 31, as shown in FIG. 6(d).
  • the diagnostic unit 30 diagnoses the functional unit 21 as having a characteristic change, and outputs an H level as the diagnosis result 31, as shown in FIG. 6(d).
  • a mechanism is provided for detecting that the diagnostic result 31 has changed to H level using any system in the vehicle such as the display device 84 shown in FIG. It is possible to notify the user of the vehicle that the vehicle needs to be replaced.
  • the correction limit notification 62 in which the H level is output at time t3 can be used as a more predictive notification than the replacement notification to the user triggered by the output of the diagnostic result 31 in the H level. .
  • Example 2 Considering that the characteristic variation of the functional unit 21 progresses at the same speed in Example 1 and this example (Example 2), an H level is output as the diagnosis result 31 of the functional unit 21 in Example 1. It can be easily imagined that the time t5 is later than the time t1 and the time t5 when the H level is outputted to the diagnosis result 31 of the functional unit 21 in the second embodiment.
  • the semiconductor component 20 and the functional unit 21 in the semiconductor diagnostic system 100 can be used for a longer period of time compared to the first embodiment. It is possible to obtain the effect that the timing for parts replacement can be extended. From the above, it has become clear that the operation of the semiconductor diagnostic system 100 is characterized in that by arranging the reference generation unit 10 in locations that are subject to different thermal influences, the characteristic fluctuation over time is smaller than that of the functional unit 21 that is the subject of diagnosis. Ta.
  • Example 3 of the present invention will be described.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of a semiconductor diagnostic system 100 according to Example 3 of the present invention. Illustrations of the first power supply device 82, the second power supply device 83, and the display device 84 are omitted. Focusing on the difference from the second embodiment of the present invention, the semiconductor diagnostic system 100 further includes a plurality of semiconductor components 20-1 to 20-n (n is an integer of 2 or more) and the semiconductor components 20-1 to 20-n.
  • the diagnostic control unit 70 outputs a diagnostic control signal 71 for selectively specifying any one of n to be diagnosed and selectively performing a diagnostic operation.
  • an input selection section 80 for selectively outputting the reference signal 11 to one of the plurality of semiconductor components 20-1 to 20-n according to the diagnosis control signal 71 from the diagnosis control section 70; To select one each of the diagnostic results 31-1 to 31-n and correction upper limit notifications 62-1 to 62-n output from the parts 20-1 to 20-n and output them to the diagnostic control unit 70.
  • the output selection unit 90 is provided.
  • the diagnostic operation performed on the selected semiconductor component is the same as that described in the second embodiment, and in the third embodiment, the content of the control performed by the diagnostic control unit 70 on a plurality of semiconductor components will be explained using the flowchart in FIG. 8. .
  • step S100 a variable for selecting one of the plurality of semiconductor components 20-1 to 20-n is set in the diagnostic control unit 70.
  • a variable k is used to select the k-th semiconductor component 20-k.
  • step S110 the input selection unit 80 and output selection unit 90 are set based on the settings of the variable k. Specifically, the reference signal 11-k, the diagnosis result 31-k, and the correction limit notification 62 are inputted and outputted to and from the k-th semiconductor component 20-k, respectively. -k.
  • step S120 to step S150 The flow from step S120 to step S150 is to carry out the contents described in the second embodiment for the k-th semiconductor component 20-k and the functional unit 21, and the description thereof will be omitted.
  • the results obtained by completing the flow up to step S150 are the diagnosis result 31 and the correction limit notification 62.
  • step S160 the diagnosis control unit 70 receives these signals and determines whether each signal is at the H level or at the L level. Save what you have.
  • step S170 it is determined whether the characteristic variation diagnosis for the n-th semiconductor component 20-n has been completed, and if YES, the process advances to step S20 and the flow is completed. If No, the process proceeds to step S180, in which k is incremented, and the process proceeds to step S110 again.
  • the third embodiment it is possible to diagnose characteristic fluctuations in a plurality of semiconductor components 20-1 to 20-n in the same way as in the second embodiment, and to reduce the number of components and suppress cost increases.
  • a semiconductor diagnostic system 100 capable of diagnosis can be realized.
  • the semiconductor diagnostic system is capable of diagnosing characteristic fluctuations while reducing the number of components and suppressing cost increases. 100 actions were shown.
  • Example 4 of the present invention will be described.
  • the diagnostic section 30, which was configured to be mounted on each of the plurality of semiconductor components 20-1 to 20-n in the third embodiment, is arranged outside the semiconductor components 20-1 to 20-n.
  • the operation of the semiconductor diagnostic system 100 which is capable of diagnosing characteristic fluctuations while reducing variations and component costs, will be described.
  • an operational amplifier 41 and resistance elements 42 to 45 are shown as the subtraction circuit 40.
  • the diagnostic accuracy of the diagnostic unit 30 is reduced due to the input offset voltage of the operational amplifier 41 and variations in accuracy of the resistive elements 42 to 45 during semiconductor component manufacturing. Variations occur among the semiconductor components 20-1 to 20-n.
  • the fourth embodiment aims to perform characteristic diagnosis that eliminates variations in diagnostic accuracy by disposing the diagnostic section 30 outside of the semiconductor components 20-1 to 20-n and sharing them.
  • FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of a semiconductor diagnostic system 100 according to a fourth embodiment of the present invention. Illustrations of the first power supply device 82, the second power supply device 83, and the display device 84 are omitted. Focusing on the difference between Embodiment 3 and Embodiment 4 of the present invention, in Embodiment 3, the diagnostic section 30 provided in each of the plurality of semiconductor components 20-1 to 20-n is replaced with One is placed outside.
  • the reference signal 11 is directly input to the diagnosis section 30, and the signals to be diagnosed 22-1 to 22-n are selected from the plurality of semiconductor components 20-1 to 20-n and inputted to the diagnosis section 30.
  • the diagnostic signal selection section 81 and the differential signal 46 calculated by the diagnosis section 30 are selectively input to the plurality of semiconductor components 20-1 to 20-n, and output from the plurality of semiconductor components 20-1 to 20-n.
  • An output selection unit 91 is provided for selecting one of each of the correction upper limit notifications 62-1 to 62-n and outputting the selected one to the diagnosis control unit 70.
  • step S200 a variable for selecting one of the plurality of semiconductor components 20-1 to 20-n is set in the diagnostic control unit 70.
  • step S210 the signal to be diagnosed selection section 81 and the output selection section 91 are set based on the settings of the variable k. Specifically, the signal to be diagnosed 22-k, the difference signal 46-k, and the correction limit notification 62 are set to be input/output to/from the k-th semiconductor component 20-k, respectively. It is controlled to be connected to the notification 62-k.
  • step S220 to step S250 The flow from step S220 to step S250 is the same as that explained in the third embodiment, and the explanation will be omitted.
  • the results obtained by completing the flow up to step S250 are the diagnosis result 31 and the correction limit notification 62.
  • step S260 the diagnosis control unit 70 receives these signals and determines whether each signal is at the H level or at the L level. Save what you have.
  • step S270 it is determined whether the characteristic variation diagnosis for the n-th semiconductor component 20-n has been completed, and if YES, the process advances to step S20 and the flow is completed. If No in step S270, the process proceeds to step S280, in which k is incremented, and then the process proceeds to step S210 again.
  • the diagnostic section 30 is placed outside the semiconductor components 20-1 to 20-n and shared, it is possible to obtain the same effects as in the third embodiment, reduce variations, and It is possible to realize a semiconductor diagnostic system 100 that is capable of diagnosing characteristic fluctuations while reducing costs.
  • the above description has shown the operation of the semiconductor diagnostic system 100, which is capable of diagnosing characteristic fluctuations while reducing variations and component costs by disposing the diagnostic unit 30 outside of semiconductor components and sharing them.
  • Example 5 of the present invention will be described.
  • Embodiment 5 of the present invention a semiconductor diagnostic system 100 will be described in which the reference generation unit 10 is placed outside the vehicle and the semiconductor component 20 is placed inside the vehicle.
  • FIG. 11 is a block diagram showing an example of the configuration of a semiconductor diagnostic system 100 according to Example 5 of the present invention. Illustrations of the first power supply device 82, the second power supply device 83, and the display device 84 are omitted.
  • the basis of FIG. 11 is FIG. 4, which shows an example of the configuration of the semiconductor diagnostic system 100 in the second embodiment.
  • Embodiment 2 like Embodiment 1, was characterized in that the reference generation unit 10 was placed in a location where the thermal influence was different from that of the semiconductor component 20, but in Embodiment 5, the reference generation unit 10 was placed in an external device or outside the vehicle.
  • the semiconductor component 20 will be described as being located in a facility 200, while the semiconductor component 20 is located in a vehicle 300.
  • the external device or equipment 200 there are various examples of the external device or equipment 200, and one example is charging equipment for electric vehicles and plug-in hybrid vehicles.
  • the advantage of arranging the reference generation unit 10 in the charging equipment is that the influence of heat can be reduced compared to arranging it on the vehicle 300, and furthermore, if the charging equipment is provided with a correction function for the reference generation unit 10, it will always be as desired. The point is that it is possible to output a reference signal 11 exhibiting the characteristics of .
  • charging an electric vehicle is an operation that may occur as the vehicle 300 travels, if a characteristic change diagnosis is performed at the time of charging, it is possible to perform a periodic diagnosis at the time of charging.
  • a charging cable As a means for supplying the reference signal 11 to the semiconductor component 20, it is preferable to use a charging cable.
  • the reference generation unit 10 may be placed in equipment for replenishing gasoline, liquefied natural gas, hydrogen, etc., so that the driver of the vehicle can perform characteristic fluctuation diagnosis at the same time as the replenishment operation. is also possible.
  • the reference generation unit 10 is placed in a diagnostic machine for a vehicle.
  • a vehicle diagnostic machine is connected to the vehicle 300 to check the presence or absence of data stored in the electronic control unit during legal inspections of the vehicle 300, etc., by performing characteristic change diagnosis of the semiconductor component 20.
  • periodic characteristic change diagnosis of the semiconductor component 20 and the functional unit 21 is possible.
  • the above content refers to the arrangement of the reference generation unit 10, and characteristic variation diagnosis can be implemented using the content described in Examples 1 to 4.
  • the reference generation unit 10 is arranged in an external device or equipment 200, and the semiconductor component 20 is arranged in the vehicle, so that in addition to obtaining the same effects as in the second embodiment, This has the effect that the influence of heat can be reduced more than when the generation unit 10 is placed on the vehicle 300. Furthermore, by providing a correction function for the reference generation unit 10 in the external device or equipment 200, it is possible to output the reference signal 11 indicating desired characteristics when the external device or equipment 200 is used, and the semiconductor component 20 signs of failure can be detected.
  • the semiconductor diagnostic system 100 has been described in particular when the reference generation unit 10 is placed outside the vehicle.
  • the semiconductor component 20 can be arranged outside the cabin of the vehicle, and the reference generation unit 10 can be configured to be placed inside the cabin.
  • the semiconductor component 20 and the reference generation section 10 are placed at locations where the influence of heat is different, but the semiconductor component 20 and the reference generation section 10 are placed at locations where the influence of humidity is different. Examples include other examples. Heat effects and humidity effects can be collectively referred to as environmental effects.
  • a semiconductor component 20 has a functional unit 21 that outputs a signal to be diagnosed 22 for diagnosing characteristic fluctuations in physical quantities, and outputs a reference signal 11 indicating a physical quantity serving as a reference for diagnosing characteristic fluctuations in the previous period.
  • a reference generation unit 10 for detecting the characteristic variation of the physical quantity indicated by the signal to be diagnosed 22; a first power supply device 82 for supplying power to the reference generation unit 10; a second power supply device 83 that supplies power to the component 20, the diagnostic unit 30 outputs a comparison result between the physical quantity indicated by the signal to be diagnosed 22 and the physical quantity indicated by the reference signal 11;
  • the first power supply device 82 is placed at a location where the environmental impact is smaller than that of the second power supply device 83.
  • SYMBOLS 100... Semiconductor diagnostic system, 10... Reference generation unit, 11... Reference signal, 20, 20-1 to 20-n... Semiconductor component, 21... Functional unit, 22... Target Diagnostic signal, 30... Diagnosis section, 31, 31-1 to 31-n... Diagnosis result, 40... Subtraction circuit, 41... Operational amplifier, 42 to 45... Resistance element, 46. ... Differential output, GND ... Ground potential, 50 ... Comparator, Vth ... Characteristic fluctuation diagnosis threshold, 60 ... Correction and storage section, 61 ... Correction amount instruction signal, 62 ... Correction limit notification, 63... Correction amount calculation section, 64... Correction amount storage section, 65... Correction limit determination section, 66... Correction amount, 70... Diagnostic control section, 71.
  • Diagnosis control signal 80 . . . Input selection section, 81 . . . Signal selection section to be diagnosed, 82 . , 91... Output selection unit, 200... External device or equipment outside the vehicle, 300... Vehicle

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

半導体部品（２０）の故障の前兆を精度よく検知する機能を有すると共に、低コストである半導体診断システムを実現する。半導体診断システム（１００）は、物理量の特性変動を診断するための被診断用信号（２２）を出力する機能部（２１）を有する半導体部品（２０）と、特性変動を診断するための基準となる物理量を示す基準信号（１１）を出力する基準生成部（１０）と、被診断用信号（２２）が示す物理量の特性変動を検出するための診断部（３０）と、を備える。診断部（３０）は被診断用信号（２２）が示す物理量と基準信号（１１）が示す物理量との比較結果を出力し、基準生成部（１０）は、半導体部品（２０）よりも環境影響が小さい場所に配置される。これによって、半導体部品（２０）の故障の前兆を精度よく検知することができる。

Description

半導体診断システム
　本発明は、集積回路をはじめとする半導体部品を診断するための半導体診断システムに関する。
　自動車用半導体部品に対しては一般に民生品よりも厳しい信頼度が求められ、各半導体サプライヤは自動車向けに信頼性保証を行った上で量産している。例として、自動車として１０年の使用または２０万キロメートルの走行まで保証を指したりする。これらの保証では各自動車メーカー独自の考え方を含んだものになっており、１日あたりの半導体部品の稼働時間を数時間で想定している。
　また、近年では自動運転技術の開発も盛んになっており、自動運転レベル４以上が実用化されると運転手による操作は不要となり、車両に搭載したシステムにより運転その他の全ての操作が行われるようになると見込まれる。
　このため、自動車用の厳しい環境で使用される半導体部品の故障を精度よく検知する技術が望まれる。
　特許文献１には、集積回路に形成される回路の動作周波数が高い場合であっても、回路の動作周波数を正確に検査することができる回路検査装置が記載されている。
特開２００５－３２６２３４号公報
　前述の通り、現在の自動車用半導体部品の信頼性の考え方では、一日あたりの稼働時間の想定を含んでいる。これは人間が運転手として自動車を操作することに起因する。今後、カーシェアリングや完全自動運転が実用化された場合には、特に自動配送等を想定した極端なケースでは稼働時間が１日あたり２４時間に近づくと想定される。
　このようなケースでは半導体部品の寿命、すなわち故障到達時期は現在のそれよりも相対的にかなり早くなり、短ければ１、２年程度になる可能性も考えられる。
　現在の自動車用半導体部品においても、例えば前述の１０年２０万キロメートル走行を想定した使用に耐えうる信頼性の設計を行っているが、上記のような２４時間稼働に対応した信頼性保証を行うことは実現性の面でもコストの面でも現実的ではない。
　また、自動運転では部品の故障による機能失陥は致命的になり得るため、故障が発生する前に把握できることが望ましい。
　特許文献１に記載の技術は、故障が発生したことを検知することは可能であるが、その前兆を精度よく検出することはできない。
　さらに、特許文献１に記載の技術を自動車用の厳しい環境で使用される半導体部品の検査に適用したとすると、検査対象回路と等価回路とが同一の集積回路に配置されていることから、検査対象回路の比較となる等価回路についても、高精度を長期にわたって維持することは不確定であり、高精度の故障の前兆検知を期待することはできない。
　以上を踏まえると、単一の半導体部品について長時間稼働に対する信頼性を保証しようとするよりも、部品交換も含めて長期の保証をする手法も今後の選択肢として考えられる。
　そのためには、半導体部品の故障の前兆を精度よく検知する機能を実現すると共に、さらには当該機能をより低コストで実現するための手段の提供する点が課題となると考える。
　本発明の目的は、半導体部品の故障の前兆を精度よく検知する機能を有すると共に、低コストである半導体診断システムを実現することである。
　上記の課題を鑑み、本発明の特許請求の範囲に記載の半導体診断システムは以下の構成を取る。
　すなわち、半導体診断システムにおいて、物理量の特性変動を診断するための被診断用信号を出力する機能部を有する半導体部品と、前記特性変動を診断するための基準となる物理量を示す基準信号を出力する基準生成部と、前記被診断用信号が示す前記物理量の前記特性変動を検出するための診断部と、を備え、前記診断部は前記被診断用信号が示す前記物理量と前記基準信号が示す前記物理量との比較結果を出力し、前記基準生成部は、前記半導体部品よりも環境影響が小さい場所に配置される。
　本発明による半導体診断システムを用いれば、半導体部品の故障の前兆を精度よく検知する機能を有すると共に、低コストである半導体診断システムを実現することができる。
　また、車両に搭載する半導体部品に含まれる機能部に対して初期特性からの変動を精度よく検知し、特性の変動量が大きくなった時点で故障の予兆と判断し、部品の交換通知などの形でアラームを出すことが可能になる。
　また、機能部を補正する仕組みを搭載することで、部品交換までの期間をさらに延ばすことができ、交換回数の低減によりコスト低減も可能となる。
実施例１による半導体診断システム１００の構成の一例を示す図である。 実施例１による診断部３０の構成の一例を示す図である。 実施例１において半導体診断システム１００が機能部２１の特性変動を検知する動作について説明するタイムチャートである。 実施例２による半導体診断システム１００の構成の一例を示す図である。 実施例２における補正及び記憶部６０の構成の一例を示す図である。 実施例２において半導体診断システム１００が機能部２１の特性変動を検知し補正する動作について説明するタイムチャートである。 実施例３による半導体診断システム１００の構成の一例を示す図である。 実施例３による半導体診断システム１００の診断制御フローチャートである。 実施例４による半導体診断システム１００の構成の一例を示す図である。 実施例４による半導体診断システム１００の診断制御フローチャートである。 実施例５による半導体診断システム１００の構成の一例を示す図である。
　本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
　以下では、車両に搭載する半導体部品に含まれる機能部に対して初期特性からの変動を精度よく検知し、特性の変動量が大きくなった時点で故障の予兆と判断し、部品の交換通知などの形でアラームを出すことが可能な半導体診断システムについて説明する。
　さらに、本発明の半導体システムは、機能部を補正する仕組みを搭載することで部品交換までの期間をさらに延ばし、交換回数の低減によりコスト低減も可能となる。
　（実施例１）
　本発明の実施例１では、半導体部品における機能部が出力する信号の特性が、熱等の外部ストレスにより経時変動した場合に、基準生成部より発生させる基準信号を用いてその経時変動量を検出し、経時変動量が所定の値以上である場合にフラグを立てる動作を行う半導体診断システムについて説明する。
　図１は、本発明の実施例１による半導体診断システム１００の構成の一例を示すブロック図である。本発明の実施例１による半導体診断システム１００は、診断の基準となる物理量を示す基準信号１１を生成し出力する基準生成部１０と、半導体部品２０とを備える。半導体部品２０は、被診断用信号２２を出力する機能部２１と、前記基準信号１１と前記被診断用信号２２とを比較し診断するための診断部３０を備える。
　基準生成部１０は例えば、所定の電圧値からなる信号を基準信号１１として出力する、バンドギャップリファレンス回路を一例とする定電圧回路や、所定の電流値からなる信号を基準信号１１として出力する、カレントミラー回路を一例とする定電流回路などが考え得る。あるいは基準生成部１０はまた、所定の周波数で発振する信号を基準信号１１として出力する、水晶振動子、抵抗性素子、誘導性素子、容量性素子にいずれか、またはそれらを組み合わせた発振回路であっても良い。また、基準生成部１０は、前述の定電圧回路、定電流回路、発振回路のうち１つまたは複数を搭載し、それらの出力から１つを選択して基準信号１１として出力する構成を取っても良い。
　半導体部品２０における機能部２１は例えば、所定の電圧を出力する電源回路や、半導体部品２０内で他に配置された機能に対してリファレンス電流を供給するための定電流回路、あるいは半導体部品２０内で使用するために生成されるクロックを生成する発振回路であっても良い。
　診断部３０は、入力される基準信号１１及び被診断用信号２２の特性を比較して差分を検出し、前記差分が所定の閾値よりも大きいことをもって、半導体部品２０の特性変動と診断することを特徴とする。診断部３０において比較される特性は波形の持つ物理量であり、電圧値、電流値、周波数等が挙げられる。被診断用信号２２は、物理量の特性を示す信号である。
　基準生成部１０には、半導体診断システム１００の外部から電源を供給する第１電源装置８２が接続されている。また、半導体部品２０には、半導体診断システム１００の外部から電源を供給する第２電源装置８３が接続されている。
　また、診断部３０は、半導体診断システム１００の外部に表示装置（表示部）８４と接続されている。
　特性の差分を検出するための回路は様々なものが考えられるが、本実施例１において電圧値を比較し診断するための診断部３０の一例を挙げるならば、図２に示すような減算回路４０と比較回路５０を備えたものが考えられる。
　図２において、減算回路４０の最も簡単な構成は、演算増幅器４１と４つの抵抗４２～４５と接地電位ＧＮＤを有したものであり、本減算回路４０において基準信号１１と被診断信号２２の電圧値の差分が差分信号４６として出力され、後段の比較器５０へ入力される。比較器５０においては、所定の閾値として設定された閾値電圧Ｖｔｈと差分信号４６とを比較し、差分信号４６と閾値電圧Ｖｔｈの比較結果に基づいて診断結果３１を出力する。
　比較器５０が出力する診断結果３１は論理的ハイレベル（以下、Ｈレベル）または論理的ローレベル（以下、Ｌレベル）であり、本発明の実施例１においては差分信号４６の電圧値が閾値電圧Ｖｔｈよりも大きい場合には診断結果３１はＨレベルを出力し、そうでない場合には診断結果３１はＬレベルを出力するものとする。診断結果３１は、表示装置８４に表示される。
　基準生成部１０と半導体部品２０が配置される場所は、それ自体の電気的動作による消費電力による自己発熱とは別に、周囲からの熱の影響が異なる場所に配置されるものとする。例えば、自動車内で一例を挙げると、半導体部品２０はエンジンフード内、基準生成部１０は車室内に配置される。
　エンジンフード内において、内燃機関車の場合はエンジン等内燃機関の動作に起因した発熱、また電気自動車の場合は車両駆動用インバータシステム等の動作に起因した発熱により、半導体部品２０は車室内に配置される場合よりも相対的に高温の熱環境に曝される。
　一方で基準生成部１０が配置される例として挙げた車室内は、一般に乗員が乗り込むことを想定して設定されており、しいては快適性などのためにエアコン等の温度調整設備が設けられる場合が殆どであることを鑑みると、車室内の温度は、エンジンルームのそれよりも相対的に低いことが想定できる。
　また、半導体部品２０は機能部２１の他にも機能的な動作を行う仕組みを有するのが一般的であり、それらの機能によって半導体部品２０として発熱し、周囲温度との関係から半導体部品２０の内部温度としては高くなる。一方で、基準生成部１０に関しては他の機能を搭載する必然性は無く、相対的な発熱量を半導体部品２０よりも小さくなるように設計することができる。
　以上から、本実施例１において基準生成部１０は、半導体部品２０よりも周囲より受ける熱の影響は小さい。つまり、基準信号１１の物理量の経時的変動量は、被診断用信号２２が示す物理量の経時的変動量よりも相対的に小さい。このときに本実施例１における半導体診断システム１００が機能部２１の特性変動を検知する動作について図３を用いて説明する。
　図３の（ａ）は基準信号１１（破線図示）と被診断信号２２（実線図示）の特性（本実施例１においては電圧値）の時間的変動の様子を模式的に示したものである。
　本実施例１の半導体診断システム１００において、時刻ｔ０における基準信号１１の特性と被診断信号２２の電圧値は初期特性値を示しているものとする。前述のように、本実施例１においては半導体部品２０及び機能部２１と、基準生成部１０は熱影響の異なる場所に配置されており、半導体部品２０の方がより高温となる場所に配置されるものとする。
　一般に半導体素子やそれらを使用した半導体集積回路は、より高温条件下での稼働時間に応じて、半導体集積回路内部の化学反応等により特性の変動が不可逆的に促進されることが知られている。
　図３の（ｂ）は差分信号４６の検出値を時間的に示したものである。差分信号４６には、基準信号１１の特性と被診断信号２２の特性との差分値が出力される。時刻ｔ１において、差分信号４６の示す電圧値が比較器５０で設定する閾値Ｖｔｈと等しくなる、あるいは超えた時点で図３の（ｃ）に示すように診断結果３１の出力がＬレベルからＨレベルに変化する。
　本実施例１では特に示していないが、前記診断結果３１がＨレベルに変化したことを車両内のいずれかのシステムで検知する仕組みを設ければ、半導体部品２０の交換が必要である旨を自動車のユーザ等へ通知できる。
　なお、本実施例１においては基準生成部１０と半導体部品２０がそれぞれ熱影響の異なる場所に配置されることを想定したが、半導体の特性変動要因として印加される電圧や使用される場所の湿度についても、異なる配置を検討しても良い。
　前記診断部３０の例はあくまで電圧値の比較の観点で書かれた一例であり、他にも多様な形態で同様の差分検知機能が実現可能である点は留意されたい。例えば、電流値同士を比較するための電流入力型のコンパレータ回路であっても良いし、周波数同士を比較するためのデジタルカウンタや位相比較器といった回路であっても良い。
　また、診断部３０の内部、または入力される前段比較の際にアナログ値で比較しても良く、一旦デジタル値に変換した後に比較を行っても良い。
　本実施例１において閾値電圧Ｖｔｈと記載した特性変動の判定値は、初期特性を元に変動割合や絶対値の変動量を想定して設定する方法が考えられるが、例えば本実施例１のような定電圧源においては電圧供給先の部品においても電源電圧要求が定められており、それらより決定する方法も考えられる。
　特性変動の判定値は診断部３０内において所定の値を示すようにあらかじめ決められた電子回路が出力しても良いし、数値情報として書込みが可能な仕組みを有するレジスタやメモリ等の記憶素子により出力されても良い。
　以上から、熱影響が機能部２１を有する半導体部品２０とは異なる場所に基準生成部１０を配置することで、基準生成部１０が診断対象である機能部２１よりも経時的な特性変動が小さいことを特徴とする半導体診断システム１００の動作について明らかとなった。
　本発明の実施例１によれば、半導体部品２０の故障の前兆を精度よく検知する機能を有すると共に、低コストである半導体診断システム１００を実現することができる。
　なお、本発明の実施例１において、故障診断は、１回の診断結果で診断するのではなく、複数回の診断により、診断結果を得るように構成することもできる。例えば、３回の診断で連続して故障の前兆ありと診断された場合に故障の前兆ありと判断することとしてもよい。これは、診断時におけるノイズの発生の可能性を考慮するためである。
　（実施例２）
　次に、本発明の実施例２について説明する。
　本発明の実施例２では、半導体部品２０における機能部２１が出力する信号の特性が、熱等の外部ストレスにより経時変動した場合に、基準生成部１０より発生させる基準信号を用いてその経時変動量を検出し、前記経時変動量を基に機能部２１の特性を補正するための補正及び記憶部６０を有すると共に、さらに経時変動量が所定の値以上となった場合にフラグを立てる動作を行う半導体診断システム１００について説明する。
　なお、以降は本発明の実施例１との差分について説明し、重複する部分については割愛する。図１に示した第１電源装置８２、第２電源装置８３および表示装置８４については、図示を省略する。また、本発明の実施例１と同様に、本実施例２において基準生成部１０は、半導体部品２０よりも周囲より受ける熱の影響は小さいものとする。
　図４は、本発明の実施例２による半導体診断システム１００の構成の一例を示すブロック図である。本発明の実施例１との差分に着目すると、半導体診断システム１００はさらに、診断部３０において検出した差分信号４６に基づいて機能部２１の特性を補正するとともに、機能部２１が補正された量を記憶するため、補正及び記憶部６０を備える。
　補正及び記憶部６０は、差分信号４６に基づいて機能部２１の特性を補正すると共に累計補正量を記憶する。そして、累計補正量が所定量に達した場合に、補正限界通知を出力する。
　図５は補正及び記憶部６０の構成の一例を示したものである。本実施例２における補正及び記憶部６０は、差分信号４６と既補正量６６に基づいて補正量指示信号６１を出力する補正量演算部６３と、補正量指示信号６１が変更された場合にその情報を新たな既補正量として記憶する既補正量記憶部６４と、補正量指示信号６１の示す値が機能部２１の補正可能な範囲にあるか否かを判定し、補正可能な限度を超過する場合に補正限界通知６２にＨレベルを出力し、そうでない場合にはＬレベルを出力する、補正限界判定部６５を備える。
　本実施例２における半導体診断システム１００が機能部２１の特性変動を検知すると共に、機能部２１の特性を補正する動作について図６（ａ）～（ｄ）を用いて説明する。
　図６の（ａ）は基準信号１１と被診断信号２２の特性（本実施例２においては電圧値）の時間的変動の様子を模式的に示したものである。本実施例２の半導体診断システム１００においては、ある時点の時刻ｔ０において基準信号１１の特性と被診断信号２２の電圧値は初期特性値を示しているものとする。本実施例２において半導体部品２０及び機能部２１と、基準生成部１０は熱影響の異なる場所に配置されており、半導体部品２０の方がより高温となる場所に配置されるものとする。
　図６の（ｂ）は差分信号４６の検出値を時間的に示したものである。また、図６の（ｃ）は機能部２１の特性を補正するための補正量指示信号６１の値を示したものである。差分信号４６には、基準信号１１の特性と被診断信号２２の特性との差分値が出力される。本実施例２の半導体診断システム１００において、時刻ｔ０における基準信号１１の特性と被診断信号２２の電圧値は初期特性値を示し、機能部２１の特性は補正されておらず既補正量６６はゼロであるとする。時刻ｔ２、ｔ３及びｔ４は診断部３０によって特性変動の診断を実施する時刻の一例を示す。
　時刻ｔ２において、診断部３０による特性変動診断を実施した結果、差分信号４６の示す電圧値がＶｃ１（＜Ｖｔｈ）であったとするとき、この時点で差分信号４６の値Ｖｃ１は補正及び記憶部６０に入力される。前述の通り既補正量６６は時刻ｔ０においてゼロであり、時刻ｔ２において補正量演算部６３によって差分信号４６と既補正量６６から、時刻ｔ２及びそれ以降の補正量指示信号６１が計算される。
　本実施例２の時刻ｔ２において、補正量指示信号６１は０からＶｃ１に更新される。更新された補正量指示信号６１の値に基づき機能部２１は特性を補正され、図６の（ａ）の時刻ｔ２に示すように被診断信号２２の特性は基準信号１１の特性に揃う。
　次に、時刻ｔ３において、診断部３０による特性変動診断を実施した結果、差分信号４６の示す電圧値がＶｃ２（＜Ｖｔｈ）であったとするとき、この時点の差分信号４６の値Ｖｃ２は補正及び記憶部６０に入力される。既補正量６６は時刻ｔ２においてＶｃ１に更新されており、時刻ｔ３において補正量演算部６３によって差分信号４６と既補正量６６から、時刻ｔ２及びそれ以降の補正量指示信号６１が計算される。
　本実施例２の時刻ｔ３において補正量指示信号６１は０からＶｃ１＋Ｖｃ２に更新される。更新された補正量指示信号６１の値に基づき機能部２１は特性が補正され、図６の（ａ）の時刻ｔ３に示すように被診断信号２２の特性は基準信号１１の特性に揃う。
　本実施例２においては、時刻ｔ３において既補正量６６がＶｃ１＋Ｖｃ２に更新された際に、機能部２１の補正可能な上限、すなわち補正限界に到達したとする。
　一般に、特性の補正では電圧の入力によるアナログ方式や、バス信号の入力によるデジタル方式が用いられるが、補正限界はアナログ方式の場合は電圧の入力可能範囲、デジタル方式の場合はバス信号のビット数に応じた２進数表現可能な範囲により決まる。補正限界判定部６５は前述のアナログ電圧入力や、バス信号の２進数表現より補正限界を検知し、図６の（ｄ）に示すように、補正限界通知６２にＨレベルを出力する。
　さらに、時刻ｔ４において診断部３０による特性変動診断を実施した場合を考える。この時点で機能部２１の補正範囲は上限に達しており、差分信号４６が０以外の正の値を取っていたとしても更なる補正は行われない。また、時刻ｔ４の時点では差分信号はＶｔｈ未満であり、図６の（ｄ）に示すように、特性変動の診断結果３１はＬレベルが出力される。
　時刻ｔ５において差分信号４６の値がＶｔｈに到達すると、診断部３０により機能部２１は特性変動と診断され、図６の（ｄ）に示すように、診断結果３１にＨレベルが出力される。実施例１と同様に、前記診断結果３１がＨレベルに変化したことを、図１に示した表示装置８４のような車両内のいずれかのシステムで検知する仕組みを設ければ、半導体部品２０の交換が必要である旨を自動車のユーザ等へ通知できる。また、時刻ｔ３においてＨレベルが出力される補正限界通知６２は、診断結果３１がＨレベルに出力されることをトリガとするユーザへの交換通知に対し、さらに予知的な通知として使用可能である。
　機能部２１の特性変動が実施例１と本実施例（実施例２）で同等の速度で進行していくと考えると、実施例１において機能部２１の診断結果３１にＨレベルが出力される時刻ｔ１と、本実施例２において機能部２１の診断結果３１にＨレベルが出力される時刻ｔ５では、時刻ｔ５の方が後になることは容易に想像できる。
　すなわち、本実施例２は、実施例１と同様な効果が得られる他、半導体診断システム１００における半導体部品２０及び機能部２１は、実施例１と比較してより長い期間使用でき、例えば自動車における部品交換のタイミングを長く取ることができるという効果を得ることができる。
　以上から、熱影響の異なる場所に基準生成部１０を配置することで、診断対象である機能部２１よりも経時的な特性変動が小さいことを特徴とする半導体診断システム１００の動作について明らかとなった。
　（実施例３）
　次に、本発明の実施例３について説明する。
　本発明の実施例３では、１つの基準生成部１０を複数の半導体部品２０－１～２０－ｎで共有することで、部品点数を削減してコスト増加を抑えつつ特性変動の診断を可能な半導体診断システム１００の動作について説明する。
　図７は、本発明の実施例３による半導体診断システム１００の構成の一例を示すブロック図である。第１電源装置８２、第２電源装置８３および表示装置８４については、図示を省略する。本発明の実施例２との差分に着目すると、半導体診断システム１００はさらに、複数の半導体部品２０－１～２０－ｎ（ｎは２以上の整数）と、それら半導体部品２０－１～２０－ｎのうちの診断対象となる、いずれか一つを選択的に指定して診断動作を選択的に行うための診断制御信号７１を出力する診断制御部７０を備える。
　また、基準信号１１を診断制御部７０からの診断制御信号７１に従って、複数の半導体部品２０－１～２０－ｎのうち１個に選択的に出力するための入力選択部８０と、複数の半導体部品２０－１～２０－ｎから出力される診断結果３１－１～３１－ｎ及び補正上限通知６２－１～６２－ｎのうちそれぞれ1個ずつを選択して診断制御部７０に出力するための出力選択部９０を備える。
　選択された半導体部品において行われる診断動作は実施例２に記載の内容と同様であり、実施例３において診断制御部７０による複数の半導体部品に対する制御内容について、図８のフローチャートを用いて説明する。
　図８のフローチャートのステップＳ１０にてフローを開始後、まず、ステップＳ１００において複数の半導体部品２０－１～２０－ｎのうち1個を選択するための変数を、診断制御部７０において設定する。本実施例３においてはｋという変数を用いて、ｋ番目の半導体部品２０－ｋを選択するものとする。
　変数ｋの設定内容に基づきステップＳ１１０において入力選択部８０及び出力選択部９０の設定を行う。具体的には基準信号１１、診断結果３１、補正限界通知６２をｋ番目の半導体部品２０－ｋに対し入出力されるよう、それぞれ基準信号１１－ｋ、診断結果３１－ｋ、補正限界通知６２－ｋと接続されるように制御する。
　ステップＳ１２０からステップＳ１５０までのフローは、実施例２において説明した内容をk番目の半導体部品２０－ｋ及び機能部２１に対して実施するものであり、説明は割愛する。ステップＳ１５０までのフローを完了して得る結果は診断結果３１及び補正限界通知６２であり、ステップＳ１６０においては診断制御部７０がそれらの信号を受け取り、それぞれの信号がＨレベルであるかＬレベルであるかを保存する。
　ステップＳ１７０ではｎ番目の半導体部品２０－ｎに対する特性変動診断が完了したかどうかを判定し、ＹｅｓであればステップＳ２０に進みフローを完了する。ＮｏであればステップＳ１８０に進み、ｋをインクリメントした上で再度ステップＳ１１０に進む。
　本実施例３によれば、複数の半導体部品２０－１～２０－ｎに対して実施例２と同様に特性変動を診断可能であり、部品点数を削減してコスト増加を抑えつつ特性変動の診断を可能な半導体診断システム１００を実現することができる。
　以上の説明により、１つの基準生成部１０を複数の半導体部品２０－１～２０－ｎで共有することで、部品点数を削減してコスト増加を抑えつつ特性変動の診断を可能な半導体診断システム１００の動作が示された。
　（実施例４）
　次に、本発明の実施例４について説明する。
　本発明の実施例４では、実施例３において複数の半導体部品２０－１～２０－ｎにそれぞれ搭載される構成であった診断部３０を半導体部品２０－１～２０－ｎの外部に配置して共有し、ばらつきを低減し且つ部品コストを削減した上で特性変動の診断を可能な半導体診断システム１００の動作について説明する。
　本実施例１で示した診断部３０のブロック図の例では減算回路４０として演算増幅器４１や抵抗素子４２～４５を示した。これらを半導体部品２０－１～２０－ｎごとに搭載した場合、半導体部品製造時における演算増幅器４１の入力オフセット電圧や、抵抗素子４２～４５の精度ばらつきに起因し、診断部３０の診断精度は半導体部品２０－１～２０－ｎごとにばらつきが生じる。
　実施例４においては診断部３０を半導体部品２０－１～２０－ｎの外部に配置して共有化することで、診断精度のばらつきを排除した特性診断を行うことを目的とする。
　図９は、本発明の実施例４による半導体診断システム１００の構成の一例を示すブロック図である。第１電源装置８２、第２電源装置８３および表示装置８４については、図示を省略する。本発明の実施例３と実施例４との差分に着目すると、実施例３では複数の半導体部品２０－１～２０－ｎそれぞれに備えていた診断部３０を半導体部品２０－１～２０－ｎの外部に１個配置している。
　また、基準信号１１は診断部３０へ直接入力し、被診断信号２２－１～２２－ｎを複数の半導体部品２０－１～２０－ｎから１個選択し診断部３０へ入力するための被診断信号選択部８１と、診断部３０で演算した差分信号４６を複数の半導体部品２０－１～２０－ｎへ選択的に入力するため、及び複数の半導体部品２０－１～２０－ｎから出力される補正上限通知６２－１～６２－ｎのうちそれぞれ1個ずつを選択して診断制御部７０に出力するための出力選択部９１を備える。
　以下では、実施例４において診断制御部７０による複数の半導体部品２０－１～２０－ｎに対する制御内容について、図１０のフローチャートを用いて説明する。
　図１０のフローチャートのステップＳ１０にてフローを開始後、まずステップＳ２００において複数の半導体部品２０－１～２０－ｎのうち1個を選択するための変数を、診断制御部７０において設定する。
　変数ｋの設定内容に基づきステップＳ２１０において被診断信号選択部８１及び出力選択部９１の設定を行う。具体的には被診断信号２２、差分信号４６、補正限界通知６２をｋ番目の半導体部品２０－ｋに対し入出力されるよう、それぞれ被診断信号２２－ｋ、差分信号４６－ｋ、補正限界通知６２－ｋと接続されるように制御する。
　ステップＳ２２０からステップＳ２５０までのフローは実施例３で説明した内容と同様であり、説明は割愛する。ステップＳ２５０までのフローを完了して得る結果は診断結果３１及び補正限界通知６２であり、ステップＳ２６０においては診断制御部７０がそれらの信号を受け取り、それぞれの信号がＨレベルであるかＬレベルであるかを保存する。
　ステップＳ２７０ではｎ番目の半導体部品２０－ｎに対する特性変動診断が完了したかどうかを判定し、ＹｅｓであればステップＳ２０に進みフローを完了する。ステップＳ２７０でＮｏであればステップＳ２８０に進み、ｋをインクリメントした上で再度、ステップＳ２１０に進む。
　本実施例４によれば、診断部３０を半導体部品２０－１～２０－ｎの外部に配置して共有化したので、実施例３と同様な効果が得られる他、ばらつきを低減し且つ部品コストを削減した上で特性変動の診断を可能な半導体診断システム１００を実現することができる。
　以上の説明により、診断部３０を半導体部品の外部に配置して共有し、ばらつきを低減し且つ部品コストを削減した上で特性変動の診断を可能な半導体診断システム１００の動作が示された。
　（実施例５）
　次に、本発明の実施例５について説明する。
　本発明の実施例５では、基準生成部１０に関して特に車両外に配置し、半導体部品２０を車両内に配置した場合の半導体診断システム１００について説明する。
　図１１は、本発明の実施例５による半導体診断システム１００の構成の一例を示すブロック図である。第１電源装置８２、第２電源装置８３および表示装置８４については、図示を省略する。図１１のベースとなるのは実施例２における半導体診断システム１００の構成の一例を示した図４である。
　実施例２では実施例１と同様に基準生成部１０は半導体部品２０とは熱影響の異なる場所に配置されることを特徴としていたが、本実施例５において基準生成部１０は車外装置または車外設備２００に配置され、一方で半導体部品２０は車両３００に配置されるものとして記載する。
　車外装置または車外設備２００の例としては様々であり、一つの例としては電気自動車やプラグインハイブリッド車向けの充電用設備が挙げられる。充電用設備に基準生成部１０を配置する利点としては、車両３００上に配置するよりも熱の影響を低減できる上、さらに充電用設備に基準生成部１０に対する補正機能を設けておけば常に所望の特性を示す基準信号１１を出力可能な点にある。
　また、電気自動車の充電は車両３００の走行に付随して発生し得る操作であるため、充電時に特性変動診断を実施するようにしておけば、充電時に、定期的な診断実施も可能である。
　基準信号１１を半導体部品２０に供給する手段としては充電用ケーブルを介するのが好適である。
　また、別の一例として、ガソリンや液化天然ガス、水素等の補給用設備に基準生成部１０を配置しても差し支えなく、自動車のドライバが補給操作と同時に特性変動診断を実施できるようにすることも可能である。
　さらに、別の一例では、車両用の診断機に基準生成部１０を配置する例が挙げられる。車両３００の法定点検時等に電子制御ユニットに蓄積されたデータの有無を確認するために車両用の診断機が車両３００に接続された際に、半導体部品２０の特性変動診断を実施することで、半導体部品２０及び機能部２１の定期的な特性変動診断が可能である。
　前述の内容は基準生成部１０の配置に言及したものであり、特性変動診断に関しては実施例１～４で説明した内容で実施可能である。
　本実施例５によれば、基準生成部１０を車外装置または車外設備２００に配置し、半導体部品２０を車両に配置するように構成したので、実施例２と同様な効果が得られる他、基準生成部１０を車両３００上に配置するよりも熱の影響を低減できるという効果がある。さらに、車外装置または車外設備２００に基準生成部１０に対する補正機能を設けておくことにより、車外装置または車外設備２００の利用時に、所望の特性を示す基準信号１１を出力することができ、半導体部品２０の故障の前兆を検知することができる。
　以上より、基準生成部１０に関して特に車両外に配置した場合の半導体診断システム１００について示された。
　なお、上述した実施例１～４の半導体診断システムにおいて、半導体部品２０は、車両の車室の外に配置され、基準生成部１０は車室内に配置されるように構成することができる。
　また、上述した例においては、半導体部品２０と基準生成部１０とは、熱影響が異なる箇所に配置されるが、半導体部品２０と基準生成部１０とは、湿度による影響が異なる場所に配置される例もその他の例に含まれる。熱影響と湿度影響は、環境影響と総称することができる。
　また、本発明の他の実施例として、以下の例を述べる。
半導体システムにおいて、物理量の特性変動を診断するための被診断用信号２２を出力する機能部２１を有する半導体部品２０と、前期特性変動を診断するための基準となる物理量を示す基準信号１１を出力する基準生成部１０と、前記被診断用信号２２が示す前記物理量の前記特性変動を検出するための診断部３０と、前記基準生成部１０に電力を供給する第１電源装置８２と、前記半導体部品２０に電力を供給する第２電源装置８３と、を備え、前記診断部３０は前記被診断用信号２２が示す前記物理量と前記基準信号１１が示す前記物理量との比較結果を出力し、前記第１電源装置８２は、前記第２電源装置８３よりも環境影響が小さい場所に配置される。
　１００・・・半導体診断システム、１０・・・基準生成部、１１・・・基準信号、２０、２０－１～２０－ｎ・・・半導体部品、２１・・・機能部、２２・・・被診断信号、３０・・・診断部、３１、３１－１～３１－ｎ・・・診断結果、４０・・・減算回路、４１・・・演算増幅器、４２～４５・・・抵抗素子、４６・・・差分出力、ＧＮＤ・・・接地電位、５０・・・比較器、Ｖｔｈ・・・特性変動診断閾値、６０・・・補正及び記憶部、６１・・・補正量指示信号、６２・・・補正限界通知、６３・・・補正量演算部、６４・・・既補正量記憶部、６５・・・補正限界判定部、６６・・・既補正量、７０・・・診断制御部、７１・・・診断制御信号、８０・・・入力選択部、８１・・・被診断信号選択部、８２・・・第１電源装置、８３・・・第２電源装置、８４・・・表示装置、９０、９１・・・出力選択部、２００・・・車外装置または車外設備、３００・・・車両

Claims (11)

  1. 物理量の特性変動を診断するための被診断用信号を出力する機能部を有する半導体部品と、
    前記特性変動を診断するための基準となる物理量を示す基準信号を出力する基準生成部と、
    前記被診断用信号が示す前記物理量の前記特性変動を検出するための診断部と、
    を備え、
    前記診断部は前記被診断用信号が示す前記物理量と前記基準信号が示す前記物理量との比較結果を出力し、
    前記基準生成部は、前記半導体部品よりも環境影響が小さい場所に配置されることを特徴とする半導体診断システム。
  2. 　請求項１に記載の半導体診断システムにおいて、
    　表示部をさらに備え、前記診断部は、前記被診断用信号の前記物理量と前記基準信号の前記物理量を比較した差分が所定の値より大きい場合に異常の前兆であるという診断結果を出力し、前記診断結果を前記表示部に表示することを特徴とする半導体診断システム。
  3. 　請求項１に記載の半導体診断システムにおいて、
    　前記基準信号の前記物理量の経時的変動量は、前記被診断用信号が示す前記物理量の経時的変動量よりも相対的に小さいことを特徴とする半導体診断システム。
  4. 　請求項１に記載の半導体診断システムにおいて、
    　補正及び記憶部をさらに備え、
    　前記診断部はさらに、前記基準信号が示す前記物理量に対する前記被診断用信号の前記物理量の差分を差分信号として出力し、
    　前記補正及び記憶部は、前記差分信号に基づいて前記機能部の特性を補正すると共に累計補正量を記憶し、
    前記累計補正量が所定量に達した場合に、補正限界通知を出力することを特徴とする半導体診断システム。
  5. 　請求項４に記載の半導体診断システムにおいて、
    　前記半導体部品を複数備え、
    　複数の前記半導体部品のうちの診断対象となるいずれか一つの前記半導体部品を指定する診断制御信号を出力する診断制御部を備えることを特徴とする半導体診断システム。
  6. 　請求項５に記載の半導体診断システムにおいて、
    　前記診断制御部から出力された前記診断制御信号に従って、前記基準生成部から出力された前記基準信号を前記複数の前記半導体部品のうちの診断対象となるいずれか一つの前記半導体部品に出力する入力選択部と、
    　前記の複数の前記半導体部品から出力される複数の診断結果のうちの１つを選択して前記診断制御部に出力する出力選択部と、
    　を備えることを特徴とする半導体診断システム。
  7. 　請求項５に記載の半導体診断システムにおいて、
    　前記診断制御部から出力された前記診断制御信号に従って、前記複数の前記半導体部品のうちの診断対象となるいずれか一つを選択して前記被診断用信号を前記診断部に出力する被診断信号選択部と、
    　前記診断部から出力される前記差分信号を、前記複数の前記半導体部品のうちの選択された前記一つの前記半導体部品の前記補正及び記憶部に出力すると共に、前記複数の前記半導体部品のうちの選択された前記一つの前記半導体部品の前記補正及び記憶部から出力される補正限界通知を前記診断制御部に出力する出力選択部と、
    　を備え、
    前記診断部は前記複数の半導体部品で共有され、前記診断部から診断結果が前記診断制御部に出力されることを特徴とする半導体診断システム。
  8. 　請求項１に記載の半導体診断システムにおいて、
    前記半導体部品は、車両の車室の外に配置され、前記基準生成部は前記車室内に配置されることを特徴とする車両用の半導体診断システム。
  9. 　請求項１に記載の半導体診断システムにおいて、
    　前記基準生成部は車両の外に配置され、前記半導体部品は前記車両に配置されることを特徴とする車両用の半導体診断システム。
  10. 　請求項１に記載の半導体診断システムにおいて、
    　前記環境影響は、熱影響であることを特徴とする半導体診断システム。
  11. 　請求項１に記載の半導体診断システムにおいて、
    　前記環境影響は、湿度影響であることを特徴とする半導体診断システム。
PCT/JP2022/019418 2022-04-28 2022-04-28 半導体診断システム WO2023209996A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/019418 WO2023209996A1 (ja) 2022-04-28 2022-04-28 半導体診断システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/019418 WO2023209996A1 (ja) 2022-04-28 2022-04-28 半導体診断システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023209996A1 true WO2023209996A1 (ja) 2023-11-02

Family

ID=88518186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/019418 WO2023209996A1 (ja) 2022-04-28 2022-04-28 半導体診断システム

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023209996A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07128384A (ja) * 1993-11-05 1995-05-19 Hitachi Ltd 半導体装置
JPH1127128A (ja) * 1997-07-08 1999-01-29 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置
JP2001077312A (ja) * 1999-09-06 2001-03-23 Nippon Inter Electronics Corp 半導体装置
JP2005265770A (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 Nec Corp Ｉｃ信頼性評価方法および装置
US20160216318A1 (en) * 2015-01-23 2016-07-28 Freescale Semiconductor, Inc. Circuit for monitoring metal degradation on integrated circuit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07128384A (ja) * 1993-11-05 1995-05-19 Hitachi Ltd 半導体装置
JPH1127128A (ja) * 1997-07-08 1999-01-29 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置
JP2001077312A (ja) * 1999-09-06 2001-03-23 Nippon Inter Electronics Corp 半導体装置
JP2005265770A (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 Nec Corp Ｉｃ信頼性評価方法および装置
US20160216318A1 (en) * 2015-01-23 2016-07-28 Freescale Semiconductor, Inc. Circuit for monitoring metal degradation on integrated circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4592796B2 (ja) アナログ入力信号を有する電子制御装置
US7369925B2 (en) Vehicle failure diagnosis apparatus and in-vehicle terminal for vehicle failure diagnosis
CN109564750A (zh) 车辆用影像显示系统
JP6563086B1 (ja) 車載電子制御装置
JP2009545725A (ja) デバイスの故障検出のための確認プロセス
JP2014019300A (ja) 表示装置
WO2023209996A1 (ja) 半導体診断システム
RU2431858C2 (ru) Способ тестирования электронного блока
JP5640369B2 (ja) 故障診断装置
US11183138B2 (en) Driving circuit, display module, and mobile body
US20220299558A1 (en) Apparatus and Method for Diagnosing Insulation Resistance Measurement Circuit
JP2007182121A (ja) 車載電子制御装置
KR20110065215A (ko) 차량용 전자 모듈의 진단 장치
JP4400489B2 (ja) 車両用計器
JP6166442B2 (ja) 車輌システム
US11968354B2 (en) Automatic evaluating apparatus for built-in video recording device of vehicle, system having the same, and method thereof
CN111487551B (zh) 二次电池的评估方法、二次电池的评估设备和电源系统
JP2012076585A (ja) 車両用表示装置
JP2016021186A (ja) 故障通知システム、故障通知装置及び車載通知装置
JP5553432B2 (ja) 負荷制御回路
KR101533092B1 (ko) 차량용 전자식 스마트 변속 레버 장치
JP2016222227A (ja) 車両
JP2017034931A (ja) 電池制御装置、電池システム、および車両
US20200363828A1 (en) Current Generator Circuit and Diagnostic Circuit
JP2021120234A (ja) 車載制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22940269

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1