JPH08262111A - 多重故障の故障位置指摘方法およびそれを用いた半導体集積回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 故障辞書を故障が伝搬してきた出力ピンまた
は出力フリップフロップ毎に検索する故障位置指摘によ
り、論理的に多重故障で絞り込むことができなかったも
のを単一故障として指摘的中率を向上させ、かつ不良解
析時間の短縮を図ることができる多重故障の故障位置指
摘方法を提供する。 【構成】 物理的に１箇所の故障により論理的には多重
故障に見える場合の論理回路であって、ＯＲ論理機能お
よびＮＯＲ論理機能を有し、２つの入力信号を入力ピン
Ａ，Ｂからそれぞれ入力して、出力ピンＣよりＯＲ論理
出力信号、出力ピンＤよりＮＯＲ論理出力信号が出力さ
れる２入力ＯＲ／ＮＯＲ出力構成となっており、出力ピ
ンＣから点の故障、出力ピンＤから点の故障を絞り
込んでＡＮＤ論理をとることにより点と点の共通で
ある論理回路の物理的な１箇所の故障が判明される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多重故障の故障位置指
摘技術に関し、特にＬＳＩ（Large Scale Integration)
以上の高集積度の半導体集積回路装置において、３値論
理（０／１／Ｘ）を採用する診断シミュレーションシス
テムで診断データを作成し、その診断データを用いてテ
ストを行っている半導体集積回路装置のファンクション
不良品の故障位置指摘が可能とされる多重故障の故障位
置指摘方法およびそれを用いた半導体集積回路装置に適
用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、公知とされたものではない
が、発明者が検討した技術として、設計、製作時に作り
込まれた規格外れや欠陥が試験により除去されないまま
残ったり、環境や時間の経過に伴うストレスから欠陥が
発生することによって起こる故障は、存在するだけでは
システムの動作に影響を与えることはなく、誤りとして
顕在化して始めて影響が出てくる。

【０００３】この故障には、それが継続する時間の長さ
によって、固定故障と間欠故障に分類され、また対象回
路中で一度に起こりうる故障の数が１個の場合は単一故
障、複数個の場合には多重故障として分けることがで
き、このような故障位置指摘は下記のフローにより行っ
ているものと考えられる。

【０００４】(1).故障シミュレーションにより診断デー
タ（ＬＴＦ）と論理配線情報（ＬＤＦ）を用い、各テス
ト毎に「そのテストで検出できる故障点」と「その故障
が検出できる出力ピン」との対応を表形式にした「故障
辞書」を作成する。

【０００５】(2).ＬＴＦを用いてテストを行い、不良と
なった「テストパターン番号」と「そのテストパターン
における故障が伝搬してきた出力ピン」の結果より、
(1) で作成した「故障辞書」を検索し、故障箇所の絞り
込みを行う。

【０００６】なお、このような故障位置指摘技術に関し
ては、たとえば昭和５９年１１月３０日、社団法人電子
通信学会編の「ＬＳＩハンドブック」Ｐ６８５〜Ｐ６８
９などの文献に記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
な故障位置指摘技術において、故障シミュレーション
は、ゲート単位で入力／出力の１箇所だけに固定不良
（単一故障：常時信号レベル“０”または“１”固定）
を仮定する方式であり、一方「故障辞書」の検索は、
「故障辞書」をキーとして検索する方式のため、故障が
複数箇所存在する「多重故障」の場合は、たとえ故障が
存在することを検出することができてもその故障位置を
絞り込むことまではできない。

【０００８】すなわち、従来の故障位置指摘方法では、
たとえば電源系の故障などの物理的に１箇所の故障であ
っても、「故障辞書」を出力ピン毎に検索していないた
めに、論理的に複数箇所の故障は絞り込むことが難し
い。

【０００９】そこで、本発明の目的は、「故障辞書」を
故障が伝搬してきた出力ピンまたは出力フリップフロッ
プ毎に検索する故障位置指摘により、論理的に多重故障
で絞り込むことができなかったものを単一故障として指
摘的中率を向上させ、かつ不良解析時間の短縮を図るこ
とができる多重故障の故障位置指摘方法およびそれを用
いた半導体集積回路装置を提供することにある。

【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１２】すなわち、本発明の多重故障の故障位置指
摘方法は、物理的に１箇所の故障により論理的には多重
故障に見える場合の論理回路の故障位置指摘方法に適用
されるものであり、診断情報と論理配置情報とを用いて
論理回路の故障シミュレーションを行い、各テスト毎に
検出できる故障点とこの故障の出力ピンまたは出力フリ
ップフロップとを対応させた故障辞書を作成し、さらに
診断情報を用いて論理回路のテストを行い、不良となっ
たテストパターンにおける故障が伝搬してくる出力情報
を用いて故障辞書を検索し、論理回路の故障が伝搬して
くる出力情報毎に故障位置指摘を行い、それぞれの結果
の論理積をとって物理的な故障位置を絞り込むものであ
る。

【００１３】具体的には、前記故障位置指摘を行う場合
に、論理回路のテストにおいて不良となったテストパタ
ーン番号とこのテストパターンにおける故障が伝搬して
きた出力ピンまたは出力フリップフロップとの結果よ
り、この出力ピンまたは出力フリップフロップをキーと
して故障辞書を検索して故障位置の指摘を行い、また前
記故障位置指摘のための診断データとして、３値論理を
採用する診断シミュレーションシステムで作成したデー
タを用いてテストを行うようにしたものである。

【００１４】また、本発明の半導体集積回路装置は、前
記多重故障の故障位置指摘方法を用い、論理回路をＬＳ
Ｉ以上の高集積度の半導体集積回路装置を構成する集積
回路とするものである。

【００１５】

【作用】前記した多重故障の故障位置指摘方法およびそ
れを用いた半導体集積回路装置によれば、論理回路にお
いて、物理的に１箇所の故障（電源の故障など）によ
り、論理的には多重故障（２箇所以上の故障）に見える
場合に、故障が伝搬してくる出力ピンまたは出力フリッ
プフロップ毎に故障位置指摘を行うことにより、それぞ
れの結果の論理積をとって物理的な故障位置を絞り込む
ことができる。

【００１６】すなわち、不良となったテストパターン番
号とこのテストパターンにおける故障が伝搬してきた出
力ピンまたは出力フリップフロップの結果より、この出
力ピンまたは出力フリップフロップをキーとして故障辞
書を検索して、論理的に多重故障（物理的に１箇所の故
障）で絞り込むことができなかったものを故障位置指摘
方法の改良によって指摘することができる。

【００１７】これにより、３値論理を採用する診断シミ
ュレーションシステムで診断データを作成し、この診断
データを用いてテストを行っている製品、特にＬＳＩ以
上の高集積度の半導体集積回路装置のファンクション不
良品の故障位置指摘において、論理的に多重故障を単一
故障として指摘することができ、よって故障位置指摘の
的中率を向上させ、かつ不良解析時間の短縮を図ること
ができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１９】図１は本発明の一実施例である多重故障の
故障位置指摘方法が適用される半導体集積回路装置の論
理回路を示す機能論理図、図２はこの論理回路を具体的
に示した回路図、図３は半導体集積回路装置を示すチッ
プ構成図、図４は本実施例における多重故障の故障位置
指摘方法の処理手順を示すフローチャートである。

【００２０】まず、図１により本実施例の多重故障の故
障位置指摘方法が適用される半導体集積回路装置の論理
回路を説明する。

【００２１】本実施例における半導体集積回路装置の論
理回路は、たとえば物理的に１箇所の故障により論理的
には多重故障に見える場合の論理回路とされ、ＯＲ論理
機能およびＮＯＲ論理機能を有し、２つの入力信号を入
力ピンＡ，Ｂからそれぞれ入力して、出力ピンＣよりＯ
Ｒ論理出力信号、出力ピンＤよりＮＯＲ論理出力信号が
出力される２入力ＯＲ／ＮＯＲ出力構成となっている。

【００２２】この２入力ＯＲ／ＮＯＲ出力構成の論理回
路は、たとえば図２に示すようにＥＣＬ（Emitter Coup
led Logic)回路として表すことができ、５個のトランジ
スタＱ１〜Ｑ５と抵抗Ｒ１〜Ｒ６から構成され、トラン
ジスタＱ１〜Ｑ３のエミッタを共通に接続した差動増幅
回路を基本とする電流切り換え型論理回路となってお
り、差動増幅回路の一方にトランジスタＱ１，Ｑ２が並
列に接続されてＯＲゲートを構成し、もう一方の対にな
るトランジスタＱ３のベースに基準電圧ＶＢが与えられ
ている。

【００２３】このＥＣＬ回路の動作については、たとえ
ば入力ピンＡ，Ｂの入力電圧の何れもが基準電圧ＶＢよ
りも低い場合、トランジスタＱ３がオンしてトランジス
タＱ１，Ｑ２がオフとなるため、出力トランジスタＱ４
へのベース電流は供給されず、トランジスタＱ４はオフ
（出力“Ｌ”）となるが、トランジスタＱ５のベース電
流は抵抗Ｒ１を通して供給されるため、トランジスタＱ
５はオン（出力“Ｈ”）となる。

【００２４】一方、入力ピンＡ，Ｂの入力電圧の何れか
が基準電圧ＶＢよりも高い場合、トランジスタＱ１また
はトランジスタＱ２がオンするためトランジスタＱ３は
オフとなり、前記とは反対に抵抗Ｒ２を通してベース電
流が供給されてトランジスタＱ４がオンとなって出力は
“Ｈ”となり、またトランジスタＱ５はオフとなって出
力は“Ｌ”となる。よって、トランジスタＱ４とトラン
ジスタＱ５とは互いに反対出力となり、この入力信号に
対する出力信号の真理値表は表１のようになる。

【００２５】

【表１】

【００２６】なお、このようなＥＣＬ回路は、ＥＣＬゲ
ートアレーとして高速性能が要求される大形計算機用に
開発されたＬＳＩの基本回路として用いられ、このＬＳ
Ｉの半導体チップは、たとえば図３に示すように、基本
回路４個で１つの基本セルとして１０行×１０列でアレ
ーが構成されており、またＩ／Ｏセルはこのアレーの外
周に配置されている。

【００２７】次に、本実施例の作用について、図４のフ
ローチャートに基づいて故障位置指摘方法の処理手順を
説明する。

【００２８】たとえば、図１において、論理回路の電源
の故障などにより物理的な１箇所の故障が起きて、論理
的に点と点の故障として見える場合を想定すると、
点の故障は出力ピンＣへ伝搬し、点の故障は出力ピ
ンＤへ伝搬することになる。

【００２９】この場合に、従来の技術では、出力ピンＣ
／Ｄへ伝搬してくる１箇所の論理的故障位置を絞り込む
ため、該当個所は存在せず、すなわち全故障が伝搬する
出力ピンを一括して故障辞書を検索するために検出され
る単一縮退故障がないので絞り込むことができない。

【００３０】ところが、本実施例においては、出力ピン
Ｃ／Ｄのそれぞれについて故障位置の絞り込みを行うこ
とにより、出力ピンＣから点の故障、出力ピンＤから
点の故障を絞り込むことができ、よってこの場合には
点と点の共通である論理回路の物理的な１箇所の故
障と判明する。

【００３１】すなわち、図４に示すように、まず診断デ
ータと論理配置データとを用いて論理回路の故障シミュ
レーションを行い、各テスト毎にこのテストで検出でき
る故障点とこの故障が検出できる出力ピンとの対応を表
形式にした故障辞書を作成する（ステップ４０１，４０
２）。なお、この診断データとしては、３値論理（０／
１／Ｘ）を採用する診断シミュレーションシステムで作
成したデータを用いる。

【００３２】さらに、診断データを用いて論理回路のテ
ストを行い、不良となったテストパターン番号と、この
テストパターンにおける故障が伝搬してきた出力ピンと
の結果より、この出力ピンをキーとして故障辞書を検索
する（ステップ４０３，４０４）。

【００３３】そして、論理回路の故障が伝搬してくる出
力ピン毎に故障位置指摘を行い、それぞれの結果の論理
積をとって論理回路の物理的な故障位置を絞り込む（ス
テップ４０５，４０６）。

【００３４】よって、従来技術においては論理的に多重
故障（物理的に１箇所の故障）で絞り込むことができな
かったものを、本実施例においては出力ピン毎による故
障位置の指摘によって論理的に多重故障を単一故障とし
て指摘することができる。

【００３５】従って、本実施例の多重故障の故障位置指
摘方法によれば、故障が伝搬してきた出力ピン毎に故障
辞書を検索して、論理的には多重故障に見える場合に物
理的に１箇所の故障に絞り込むことができ、３値論理を
採用する診断シミュレーションシステムで診断データを
用いてテストを行っている論理回路において、この論理
回路の故障位置指摘の的中率を向上させ、この場合の不
良解析時間を短縮することができる。

【００３６】特に、ＬＳＩ以上の高集積度の半導体集積
回路装置のファンクション不良品の故障位置指摘におい
ては、不良解析効率および品質の面において大きな効果
を得ることができる。

【００３７】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３８】たとえば、本実施例の多重故障の故障位置
指摘方法については、故障が伝搬してくる出力ピン毎に
故障位置の指摘を行う場合について説明したが、本発明
は前記実施例に限定されるものではなく、故障が伝搬し
てくる出力フリップフロップ毎に故障位置の指摘を行う
場合についても適用可能である。

【００３９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００４０】すなわち、診断情報と論理配置情報とを用
いて論理回路の故障シミュレーションを行い、各テスト
毎にこのテストで検出できる故障情報とこの故障が検出
できる出力情報との対応を表形式にした故障辞書を作成
し、さらに診断情報を用いて論理回路のテストを行い、
不良となったテストパターンにおける故障が伝搬してく
る出力情報、たとえば出力ピンまたは出力フリップフロ
ップ毎に故障辞書を検索して故障位置指摘を行い、それ
ぞれの結果の論理積をとって物理的な故障位置を絞り込
むことにより、物理的に１箇所の故障により論理的には
多重故障に見える場合に多重故障を単一故障として指摘
することができる。

【００４１】この結果、３値論理を採用した診断データ
を用いてテストを行っている論理回路の故障位置指摘の
的中率を向上させ、かつ不良解析時間の短縮を図ること
ができ、特にＬＳＩ以上の高集積度の半導体集積回路装
置のファンクション不良品の故障位置指摘において、不
良解析の効率向上と品質向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である多重故障の故障位置指
摘方法が適用される半導体集積回路装置の論理回路を示
す機能論理図である。

【図２】本実施例における論理回路を具体的に示した回
路図である。

【図３】本実施例における半導体集積回路装置を示すチ
ップ構成図である。

【図４】本実施例における多重故障の故障位置指摘方法
の処理手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

Ｑ１〜Ｑ５ トランジスタ Ｒ１〜Ｒ６ 抵抗 Ａ，Ｂ 入力ピン Ｃ，Ｄ 出力ピン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物理的に１箇所の故障により論理的には
   多重故障に見える場合の論理回路の故障位置指摘方法で
   あって、診断情報と論理配置情報とを用いて前記論理回
   路の故障シミュレーションを行い、各テスト毎にこのテ
   ストで検出できる故障情報とこの故障が検出できる出力
   情報との対応を表形式にした故障辞書を作成し、さらに
   前記診断情報を用いて前記論理回路のテストを行い、不
   良となったテストパターンにおける故障が伝搬してくる
   出力情報を用いて故障辞書を検索し、前記論理回路の故
   障が伝搬してくる出力情報毎に故障位置指摘を行い、そ
   れぞれの結果の論理積をとって物理的な故障位置を絞り
   込むことを特徴とする多重故障の故障位置指摘方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の多重故障の故障位置指摘
   方法であって、前記故障位置指摘を行う場合に、前記論
   理回路のテストにおいて不良となったテストパターン番
   号とこのテストパターンにおける故障が伝搬してきた出
   力端子または出力フリップフロップとの結果より、この
   出力端子または出力フリップフロップをキーとして前記
   故障辞書を検索して故障位置の指摘を行うことを特徴と
   する多重故障の故障位置指摘方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の多重故障の故障
   位置指摘方法であって、前記故障位置指摘のための診断
   情報として、３値論理を採用する診断シミュレーション
   システムで作成したデータを用いてテストを行うことを
   特徴とする多重故障の故障位置指摘方法。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載の多重故障の
   故障位置指摘方法を用いた半導体集積回路装置であっ
   て、前記論理回路を、ＬＳＩ以上の高集積度の半導体集
   積回路装置を構成する集積回路とすることを特徴とする
   半導体集積回路装置。