JPH10197603A - 半導体集積回路および半導体集積回路の検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スキャン設計された半導体集積回路におい
て、スキャンテスト時の消費電力を削減する。 【解決手段】 順序回路部４１は、スキャンチェーング
ループ３１と３２を備え、スキャンチェーングループ３
１と３２はそれぞれ、１つ以上のスキャンチェーンから
構成されている。検査時において、スキャン制御部５１
は、スキャンチェーングループ３１と３２に対して、そ
れぞれ選択的にシフト動作のクロックを供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スキャン設計され
た半導体集積回路およびこの回路における検査方法、特
に検査時における省電力化に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の消費電力を増大させる
要因として、回路中のクロック、フリップフロップの動
作によるものが挙げられる。このため、使用されていな
い機能ブロックへのクロック供給を止め、同時に動作し
ているブロックを削減することで、半導体集積回路の省
電力化が図られている。

【０００３】一方、製造された半導体集積回路に故障が
無いかどうか検査する方法として、予め作成しておいた
テストデータを入力した際に、所定の出力が得られるか
どうかで判別する方法が広く知られている。この際、回
路中のフリップフロップの値を、外部から設定または観
測し易くするために、フリップフロップの一部または全
部をスキャンフリップフロップに置き換える、いわゆる
スキャン設計が行なわれる。

【０００４】図６に従来のスキャンチェーンを用いた半
導体集積回路の一例を示す。スキャンフリップフロップ
１１〜１４は、スキャンチェーン３３を構成し、クロッ
ク生成部９０から生成されるクロック９１によって、ス
キャンイン１０からテストデータがスキャンインされ、
スキャンアウト３０からスキャンアウトされる。

【０００５】また、スキャンフリップフロップ２１〜２
４は、スキャンチェーン３４を構成し、クロック生成部
９０から生成されるクロック９２によって、スキャンイ
ン２０からテストデータがスキャンインされ、スキャン
アウト４０からスキャンアウトされる。

【０００６】例えば、スキャンイン１０からテストデー
タ１０１０が与えられ、スキャンイン２０からテストデ
ータ００１１が与えられると、これらのテストデータの
値は、それぞれ同時に、各々のスキャンチェーンを構成
するスキャンフリップフロップに設定される。スキャン
チェーン３３を構成するスキャンフリップフロップ１１
〜１４は、スキャンフリップフロップ１１から１４にそ
れぞれ順に１、０、１、０の値が設定され、同時にスキ
ャンチェーン３４を構成するスキャンフリップフロップ
２１〜２４に対して、スキャンフリップフロップ２１か
ら２４にそれぞれ、順に０、０、１、１の値が設定され
る。

【０００７】また、テストデータが与えられる前にスキ
ャンフリップフロップに格納されていた値は、スキャン
アウトから順番に出力される。

【０００８】このように従来のスキャンチェーンを用い
た半導体集積回路では、検査時に各々のスキャンチェー
ンに対して、一斉にクロックを動かし、テストデータの
スキャンイン、スキャンアウトが行われている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】スキャン設計がなされ
た半導体集積回路では、検査時に回路中のクロックが一
斉に動き、すべてのスキャンフリップフロップが同時に
動作するために、検査時における回路の消費電力が大き
くなる。

【００１０】使用されていない機能ブロックのクロック
を止めることによって、省電力化がなされている半導体
集積回路に対して、上記のようなスキャンテスト方法を
適用すると、通常動作以上の電力を消費することとな
り、回路が誤動作したり、最悪の場合には回路が破壊さ
れる恐れがある等の問題点があった。

【００１１】また、電源線を太くすることで一斉に動作
させることも可能であるが、その場合、回路面積が大き
くなる問題点がある。

【００１２】上記問題点に鑑み、本発明は、スキャン設
計された半導体集積回路において、検査時の消費電力を
低く抑えることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明は、回路中のスキャンチェーンを、複数のス
キャンチェーングループにグループ化し、検査時には、
スキャンチェーングループ毎に選択的にシフト動作のク
ロックを供給することで、同時に動作するスキャンフリ
ップフロップの数を削減することを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。

【００１５】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における半導体集積回路の構成を示す図である。同
図に示すように、順序回路部４１において、スキャンチ
ェーングループ３１とスキャンチェーングループ３２を
定義する。

【００１６】スキャンチェーングループ３１は、スキャ
ンチェーン３５とスキャンチェーン３６から成り、スキ
ャンチェーングループ３２は、スキャンチェーン３７と
スキャンチェーン３８から成る。

【００１７】スキャンチェーン３５は、スキャンフリッ
プフロップ１３、１４で構成される。同様に、スキャン
チェーン３６はスキャンフリップフロップ１１と１２
で、スキャンチェーン３７はスキャンフリップ２３と２
４で、スキャンチェーン３８はスキャンフリップフロッ
プ２１と２２で構成される。

【００１８】スキャン制御部５１は、検査時において、
スキャンチェーングループ３１、３２のそれぞれに選択
的にシフト動作のクロックを供給する。

【００１９】以上の様に構成された本実施形態の半導体
集積回路における検査の手順を、図２に示すフローチャ
ートに沿って説明する。

【００２０】まず、ステップＳＴ１１において、テスト
データのスキャンイン処理が完了していないスキャンチ
ェーンが回路中に存在するか否かを判断する。

【００２１】存在すれば、ステップＳＴ１２に進み、存
在しなければステップＳＴ１４に進む。

【００２２】ここでは、まだ１つのスキャンチェーンも
処理していないので、ステップＳＴ１２に進む。

【００２３】ステップＳＴ１２では、回路中のスキャン
チェーングループの一つにテストクロックを与え、テス
トデータのスキャンイン処理を行う。

【００２４】ここでは、スキャンチェーングループ３１
を選択したものとする。スキャン制御部５１は、スキャ
ンチェーングループ３１を構成するスキャンチェーン３
５および３６に対してのみ、シフト動作のクロックを供
給する。

【００２５】これによって、スキャンチェーン３５、３
６には、それぞれスキャンイン１、２からテストデータ
がスキャンイン処理され、スキャンフリップフロップ１
１〜１４に値が設定される。

【００２６】次に、ステップＳＴ１３において、ステッ
プＳＴ１２でスキャンイン処理が完了したスキャンチェ
ーングループに対するテストクロックを止めることで、
スキャンチェーングループに含まれるスキャンチェーン
を構成するすべてのスキャンフリップフロップの値を保
持する。

【００２７】本実施形態では、スキャンフリップフロッ
プ１１〜１４の値の設定が完了すれば、スキャン制御部
５１からの、スキャンチェーングループ３１に対するシ
フト動作のクロックの供給が止まり、スキャンフリップ
フロップ１１〜１４のスキャンフリップフロップの値が
保持される。

【００２８】これら、図２のステップＳＴ１１〜ステッ
プＳＴ１３までを、回路中の全てのスキャンチェーング
ループに対してテストデータがスキャンイン処理される
まで繰り返し行う。

【００２９】再びステップＳＴ１１において、テストデ
ータのスキャンイン処理が完了していないスキャンチェ
ーングループが存在するかどうか判断する。本実施形態
では、スキャンチェーングループ３２に対するスキャン
イン処理が完了していないので、ステップＳＴ１２に進
む。

【００３０】ステップＳＴ１２では、スキャンチェーン
グループ３２を構成するスキャンチェーン３７、３８に
対してのみ、スキャン制御部５１からシフト動作のクロ
ックが供給される。これによって、スキャンイン３、４
からテストデータがスキャンイン処理され、スキャンフ
リップフロップ２１〜２４に値が設定される。

【００３１】次にステップＳＴ１３において、スキャン
チェーングループ３２に対するシフト動作のクロック供
給を止めることで、スキャンチェーン３７、３８を構成
するスキャンフリップに設定された値が保持される。

【００３２】これで回路中の全てのスキャンチェーング
ループに対してテストデータがスキャンイン処理された
ことになるので、ステップＳＴ１１からステップＳＴ１
４に進む。

【００３３】ステップＳＴ１４では、スキャンイン処理
が完了した全てのスキャンチェーングループについて、
一つのスキャンチェーングループ毎に順々にスキャンア
ウト処理を行う。

【００３４】まず、スキャンチェーングループ３１に対
して、スキャン制御部５１からシフト動作のクロックを
供給してスキャンアウト処理を行ない、スキャンアウト
５、６からテスト結果のデータを観測する。次にスキャ
ングループ３２に対して同様にスキャンアウト処理を行
ない、スキャンアウト７、８でテスト結果のデータを観
測する。

【００３５】次に、ステップＳＴ１５において、そのま
ま検査を終了するか、ステップＳＴ１１に戻るかを判断
する。終了と判断されると、検査が終了する。

【００３６】上述のように、本実施形態によれば、一つ
のスキャンチェーングループごとに順々にテストデータ
のスキャンイン処理、スキャンアウト処理を行うこと
で、同時に動作する回路中のスキャンフリップフロップ
の数、クロックを減少させ、検査時の消費電力を抑制す
ることができる。

【００３７】また、検査時の消費電力に合わせて電源線
を太くする必要がないため、回路面積の増加を抑えるこ
とが可能となる。

【００３８】なお、本実施形態では、テストデータのス
キャンイン処理、スキャンアウト処理は全てのスキャン
チェーングループについて行う検査方法を説明したが、
半導体回路内に仮定された故障を検出するために必要な
スキャンチェーングループに対してのみ、テストデータ
のスキャンイン処理、スキャンアウト処理を行った場合
でも、本実施形態と同様の効果が得られる。

【００３９】（実施の形態２）図３は本発明の実施の形
態２における半導体集積回路の構成を示す図である。図
３において、第１の実施形態における図１の半導体集積
回路と同様の部分については同じ番号を付し、説明を省
略する。

【００４０】データ制御部５２は、スキャンチェーン３
５とスキャンチェーン３７のスキャンインピンを外部入
力ピンであるスキャンイン６１に、スキャンアウトピン
を外部入力ピンであるスキャンアウト６３に、それぞれ
論理的に接続する。

【００４１】また、データ制御部５２は、スキャンチェ
ーン３６とスキャンチェーン３８のスキャンインピンを
外部入力ピンであるスキャンイン６２に、スキャンアウ
トピンを外部入力ピンであるスキャンアウト６４に論理
的に接続する。

【００４２】以上の様に構成された半導体集積回路にお
いて、実施の形態１と同様に図２に示すフローチャート
に沿ってスキャンイン処理、スキャンアウト処理を行な
う。

【００４３】テストデータのスキャンインおよびスキャ
ンアウトはスキャングループ毎に順に行われるため、異
なるスキャングループのスキャンチェーン３５およびス
キャンチェーン３７のスキャンチェーンには同時にスキ
ャンインおよびスキャンアウトされることがない。

【００４４】よって、これらのスキャンチェーンのスキ
ャンインピンおよびスキャンアウトピンは共有して、そ
れぞれスキャンイン６１、スキャンアウト６３を利用す
ることができる。

【００４５】また、同様に、スキャンチェーン３６およ
びスキャンチェーン３８のスキャンチェーンには同時に
スキャンインおよびスキャンアウトされることがないの
で、これらのスキャンチェーンのスキャンインピンおよ
びスキャンアウトピンは共有して、それぞれスキャンイ
ン６２、スキャンアウト６４を利用することができる。

【００４６】このように、異なるスキャンチェーングル
ープのスキャンインピン同士、異なるスキャンチェーン
グループのスキャンアウトピン同士を共有して使用する
ことで、回路の外部入出力ピンの数を少なくすることが
可能である。

【００４７】なお、本実施形態では、データ制御部５２
にはネットの分岐を利用したが、図４に示すように、デ
ータ制御部５２に出力ピンを選択する選択回路７１、７
２を設けても、本実施形態と同様の効果が得られる。

【００４８】（実施の形態３）図５は、本発明の第３の
実施の形態における半導体集積回路の構成を示す図であ
る。同図において、図１と同じ部分については同一の番
号を付し、説明を省略する。

【００４９】データ制御部５２は、スキャンチェーン３
５のスキャンアウトピンとスキャンチェーン３７のスキ
ャンインピンを共通のスキャンインアウト８１に、スキ
ャンチェーン３６のスキャンアウトピンとスキャンチェ
ーン３８のスキャンインピンを共通のスキャンインアウ
ト８２に、スキャンチェーン３５のスキャンインピンと
スキャンチェーン３７のスキャンアウトピンを共通のス
キャンインアウト８３に、スキャンチェーン３６のスキ
ャンインピンとスキャンチェーン３８のスキャンアウト
ピンを共通のスキャンインアウト８４に、それぞれ入出
力切替え回路５５、５６、５７、５８を介して、論理的
に接続する。

【００５０】テストデータのスキャンインおよびスキャ
ンアウトはスキャングループごとに順に行われるため、
異なるスキャングループのスキャンチェーン３５のスキ
ャンアウトと、スキャンチェーチェーン３７のスキャン
インは同時起こらない。

【００５１】従って、入出力切り替え回路５５を介して
これらの出力および入力を適宜切り替えることで、一つ
の入出力ピンスキャンインアウト８１で兼用することが
可能となる。

【００５２】同様に、スキャンチェーン３６のスキャン
アウトとスキャンチェーチェーン３８のスキャンイン、
スキャンチェーン３５のスキャンインとスキャンチェー
チェーン３７のスキャンアウト、およびスキャンチェー
ン３６のスキャンインとスキャンチェーチェーン３８の
スキャンアウトを、１つの入出力ピンで共有して使用す
ることが可能である。

【００５３】このように、異なるスキャンチェーングル
ープのスキャンインピンとスキャンアウトピンとを共有
して使用することで、回路の外部入出力ピンの数を少な
くすることが可能である。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、本発明は、スキャンチェ
ーングループ毎に順々にテストデータのスキャンイン、
スキャンアウトを行うことで、同時に動作する回路中の
スキャンフリップフロップの数、クロックを減少させ、
検査時の消費電力を抑制することが可能とである。ま
た、検査時の消費電力を低く抑えることができるため、
電源線を細くすることが可能となり、回路面積を削減す
ることができる。

【００５５】更に、スキャンイン、スキャンアウトをス
キャンチェーングループごとに順に行う際に、同時に使
用されないスキャンチェーンの外部入出力ピンを共有す
ることで、外部ピン数の増加を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態における半導体集積回路の構成
図

【図２】第１の実施形態における検査の手順を示すフロ
ーチャート

【図３】第２の実施形態における半導体集積回路の構成
図

【図４】第２の実施形態におけるデータ制御部の別の構
成例を示す図

【図５】第３の実施形態における半導体集積回路の構成
図

【図６】従来のスキャンチェーンを用いた半導体集積回
路の構成図

【符号の説明】

１ スキャンイン ２ スキャンイン ３ スキャンイン ４ スキャンイン ５ スキャンアウト ６ スキャンアウト ７ スキャンアウト ８ スキャンアウト １１ スキャンフリップフロップ １２ スキャンフリップフロップ １３ スキャンフリップフロップ １４ スキャンフリップフロップ ２１ スキャンフリップフロップ ２２ スキャンフリップフロップ ２３ スキャンフリップフロップ ２４ スキャンフリップフロップ ３１ スキャンチェーングループ ３２ スキャンチェーングループ ３５ スキャンチェーン ３６ スキャンチェーン ３７ スキャンチェーン ３８ スキャンチェーン ４１ 順序回路部 ５１ スキャン制御部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のスキャンチェーンを備えた半導体
   集積回路において、前記各スキャンチェーンに対して選
   択的にシフト動作のクロックを供給することを特徴とす
   る半導体集積回路。
2. 【請求項２】 順序回路部と、スキャン制御部とを備
   え、 前記順序回路部は、複数のスキャンチェーングループを
   有し、 前記各スキャンチェーングループは、１つ以上のスキャ
   ンチェーンから構成され、 前記スキャン制御部は、前記各スキャンチェーングルー
   プに対してシフト動作のクロックを選択的に供給可能に
   構成されたことを特徴とする半導体集積回路。
3. 【請求項３】 請求項２記載の半導体集積回路における
   回路の検査方法であって、 検査時において、各スキャンチェーングループに対して
   選択的にシフト動作のクロックを供給するとともに、ス
   キャンチェーンを構成するスキャンフリップフロップへ
   の値の設定またはスキャンフリップの値の読み出しを行
   なうことを特徴とする半導体集積回路の検査方法。
4. 【請求項４】 異なるスキャンチェーングループに属す
   る複数のスキャンチェーンの、スキャンインピンまたは
   スキャンアウトピンに対応する外部ピンと、 前記複数のスキャンチェーンのうち、現在スキャン制御
   部によって選択的にシフト動作のクロックが供給されて
   いるスキャンチェーンのスキャンアウトピンと、前記外
   部ピンとを論理的に接続するデータ制御部とを備えたこ
   とを特徴とする請求項２記載の半導体集積回路。
5. 【請求項５】 同時にシフト動作のクロックが供給され
   ることのないスキャンチェーン同士で、スキャンインま
   たはスキャンアウトのための外部ピンを共有するよう構
   成された請求項１記載の半導体集積回路。