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Dokumentenidentifikation DE60214746T2 06.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001435004
Titel TESTSCHALTUNG
Anmelder Koninklijke Philips Electronics N.V., Eindhoven, NL
Erfinder DE JONG, G., Franciscus, NL-5656 AA Eindhoven, NL;
SCHUTTERT, F., Rodger, NL-5656 AA Eindhoven, NL;
DE WILDE, Johannes, NL-5656 AA Eindhoven, NL;
DEN BESTEN, W., Gerrit, NL-5656 AA Eindhoven, NL
Vertreter Eisenführ, Speiser & Partner, 10178 Berlin
DE-Aktenzeichen 60214746
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 21.05.2002
EP-Aktenzeichen 027306042
WO-Anmeldetag 21.05.2002
PCT-Aktenzeichen PCT/IB02/01817
WO-Veröffentlichungsnummer 2002095430
WO-Veröffentlichungsdatum 28.11.2002
EP-Offenlegungsdatum 07.07.2004
EP date of grant 13.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.12.2007
IPC-Hauptklasse G01R 31/316(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Schaltung und auf das Testen der Betriebsbereitschaft von vielfachen Stromversorgungsverbindungen zu einer solchen integrierten Schaltung.

Moderne integrierte Schaltungen haben oft eine erhebliche Anzahl von externen Stromversorgungspins für dieselbe Versorgungsspannung. Diese Vielzahl von Stromversorgungspins bringt ein Problem während des Schaltungstestens mit sich, weil fehlerhaftes Funktionieren eines Teils der Stromversorgungspins sich normalerweise im Test der Schaltungsfunktionalität nicht zeigt.

Aus US-Patent 5.068.604 ist bekannt, die Betriebsbereitschaft von vielfachen Stromversorgungsverbindungen für dieselbe Versorgungsspannung einer integrierten Schaltung durch Überwachen von Spannungsabfällen entlang der Stromversorgungsverbindungen zu testen. Für diesen Zweck wird eine Strom ziehende Schaltung aktiviert, die einen erheblichen Strom aus der Stromversorgung zieht, um einen wahrnehmbaren Spannungsabfall zu erzeugen.

So können die Stromversorgungsverbindungen sowohl innerhalb der integrierten Schaltung als auch außerhalb der integrierten Schaltung, beispielsweise auf einer gedruckten Schaltung, auf der die integrierte Schaltung montiert ist, getestet werden.

In einem weiteren Schritt ist es aus der PCT-Anmeldung WO-A-01/63310 von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung bekannt, in der integrierten Schaltung einen Stromversorgungsleiter bereitzustellen, der an verschiedenen Orten an verschiedene externe Stromversorgungspins angeschlossen ist. Eine Anzahl von Strom ziehenden Schaltungen ist in der integrierten Schaltung bereitgestellt, die an den Stromversorgungsleiter angeschlossen sind, wobei jede im Allgemeinen in der Nähe eines Ortes angeschlossen ist, wo ein externer Stromversorgungspin an den Stromversorgungsleiter angeschlossen ist. Es sei darauf hingewiesen, dass diese PCT-Anmeldung nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Erfindung veröffentlicht worden ist und deshalb nur relevant für die Bewertung der Neuartigkeit der vorliegenden Anmeldung ist.

Durch Bereitstellen verschiedener Strom ziehender Schaltungen an verschiedenen Orten kann sichergestellt werden, dass ein Versorgungsstrom, der mit dem gezogenen Strom im Gleichgewicht steht, hauptsächlich durch eine Stromversorgungsverbindung von einem zu testenden Versorgungspin zu dem Stromversorgungsleiter geliefert wird. Wenn nur eine Strom ziehende Schaltung bereitgestellt wäre, die an einem einzigen Ort an den Stromversorgungsleiter angeschlossen wäre, würde der Versorgungsstrom hauptsächlich von den Stromversorgungspins fließen, die in der Nähe dieses Ortes an den Stromversorgungsleiter angeschlossen sind, was es schwierig macht, Ströme von anderen Stromversorgungspins zu detektieren.

Generell sollten nicht zu viele Strom ziehende Schaltungen alle zur selben Zeit aktiviert werden. Jede Strom ziehende Schaltung zieht einen erheblichen Strom, um einen wahrnehmbaren Spannungsabfall zu erzeugen. Aktivieren aller oder zu vieler Strom ziehender Schaltungen zur selben Zeit könnte die integrierte Schaltung aufgrund der großen resultierenden Ströme und/oder Leistungsverbrauchs beschädigen. Gleichzeitig sollten nur ein oder einige Versorgungspins getestet werden, die nur einige Strom ziehende Schaltungen aktivieren, die an den Stromversorgungsleiter in der Nähe des Ortes angeschlossen sind, wo der/die zu testende(n) Pin(s) an den Stromversorgungsleiter angeschlossen ist/sind.

Die Funktion der bekannten Testschaltung wird durch Befehle gesteuert, die durch ein Boundary-Scan-Interface eingegeben werden. Die Befehle steuern die Aktivierung der Strom ziehenden Schaltungen, und sie sollten sicherstellen, dass nicht zu viele Strom ziehende Schaltungen zur gleichen Zeit aktiviert werden. Aber wenn das Steuerungsinterface nicht richtig arbeitet, beispielsweise genau durch die Fehler in der Stromversorgungsverbindung oder wegen Fehlern in den Befehlen, könnten zu viele Strom ziehende Schaltungen gleichzeitig aktiviert werden und Beschädigung der integrierten Schaltung verursachen.

Unter anderem ist es eine Aufgabe der Erfindung, die integrierte Schaltung gegen die Beschädigung durch die Aktivierung zu vieler Strom ziehender Schaltungen zur gleichen Zeit zu schützen.

Die Erfindung schafft eine integrierte Schaltung, die Folgendes umfasst:

  • – einen Stromversorgungsleiter;
  • – schaltbare, Teststrom ziehende Schaltungen, die an entsprechenden Positionen an den Stromversorgungsleiter gekoppelt sind; und
  • – eine Testschaltung, die ausgebildet ist, abwechselnd aufeinander folgende unterschiedliche Teilmengen von einer oder mehreren Teststrom ziehenden Schaltungen zu aktivieren und auf Ströme, die während der Aktivierung zu dem Stromversorgungsleiter fließen, zu testen, wobei die Testschaltung eine Signalleitung umfasst, die spezifisch für eine erste der Teilmengen ist, um ein Signal zu transportieren, das auf die Vollendung der Aktivierung der ersten der Teilmengen hinweist, und in der die Aktivierung einer zweiten der aufeinander folgenden Teilmengen durch ein Signal auf der Signalleitung gesteuert wird.

So ist durch Verwenden separater Signalleitungen für verschiedene Teilmengen der Strom ziehenden Schaltung und durch sicherstellen, dass eine nächste Teilmenge nur aktiviert werden kann, wenn die Signalleitung der vorhergehenden Teilmenge anzeigt, dass die vorhergehende Teilmenge deaktiviert worden ist, sichergestellt, dass, auch wenn es Fehler gibt, eine erste und zweite Teilmenge von Strom ziehenden Schaltungen nicht gleichzeitig aktiviert werden können.

In einer Ausführungsform der integrierten Schaltung gemäß der Erfindung wird die Testschaltung durch ein Reset der Schaltung (beispielsweise ein Einschalt-Reset oder eine ander Art von Reset) getriggert. So kann der Test der Stromversorgungsverbindungen vor jedem anderen Test durchgeführt werden, sogar ohne eine Scan-Kette zu laden. Stromversorgungsfehler, die zu fehlerhaften Ergebnissen in anderen Tests führen können, können so detektiert werden, bevor diese anderen Tests durchgeführt werden.

In einer anderen Ausführungsform der integrierten Schaltung gemäß der Erfindung wird die Aktivierung einer Teilmenge der Strom ziehenden Schaltungen durch die Anzeige getriggert, dass ein Test, der eine vorhergehende Teilmenge von Strom ziehenden Schaltungen verwendet, keinen Fehler detektiert hat. So werden keine zusätzlichen Signalleitungen benötigt, um die Aktivierung verschiedener Teilmengen der Strom ziehenden Schaltungen sequenziell zu ordnen. Wenn einer dieser Tests einen Fehler anzeigt, werden keine weiteren Tests durchgeführt, was zusätzlich das Risiko von Beschädigung reduziert.

Diese und andere Aufgaben und Vorteile der Schaltungen und Verfahren gemäß der Erfindungen werden mit Bezug auf die folgende Zeichnung detaillierter beschrieben. In dieser zeigen:

1 eine Schaltung; und

2 eine weitere Schaltung.

1 zeigt einen Teil einer integrierten Schaltung. Die integrierte Schaltung enthält Stromversorgungspins 10a-c der integrierten Schaltung und einen über entsprechende Stromversorgungsverbindungen 18a-c angeschlossenen Stromversorgungsleiter 12. Die integrierte Schaltung enthält auch Spannungsabfallmessschaltungen 11a-c, Steuerschalter 13a-k, Stromquellen 14a-e, Steuerschaltungen 16a-c und einen weiteren Stromversorgungsleiter 17. Der Stromversorgungsleiter 12 ist über einen Anzahl von Stromquellen 14a-e an den weiteren Stromversorgungsleiter 17 gekoppelt. Die Steuerschalter 13a-k werden durch die Steuerschaltungen 16a-c gesteuert. Die Spannungsabfallmessschaltungen 11a-c sind jede an zwei Punkten an eine entsprechende der Stromversorgungsverbindungen 18a-c gekoppelt. Die Steuerschaltungen 16a-c sind in einer Kette gekoppelt, jede Steuerschaltung in der Kette hat einen an die nächste Steuerschaltung 16a-c in der Kette gekoppelten Ausgang.

Der Stromversorgungsleiter 12 dient normalerweise dazu, Versorgungsstrom an normal arbeitende Schaltungen (nicht gezeigt) wie Speicher, Prozessorkerne usw. in der integrierten Schaltung zu liefern. Wenn die integrierte Schaltung auf einem Träger wie z.B. eine gedruckte Schaltung (nicht gezeigt) montiert ist, sind die Versorgungspins 10a-c elektrisch an eine oder mehrere Versorgungsleitungen (nicht gezeigt) auf der gedruckten Schaltung angeschlossen.

Die in 1 gezeigten Komponenten dienen dazu, zu testen, ob Strom normal von jedem der Stromversorgungspins 10a-c geliefert wird.

Im Betrieb wird Strom von jedem Stromversorgungspin 10a-c nacheinander detektiert. Um den Strom von einem Versorgungspin 10a-c zu detektieren, aktiviert eine Steuerschaltung 16a-c eine Untermenge der Stromquellen 14a-e (macht sie leitend), sodass nur diese Untermenge der Stromquellen 14a-e Strom aus dem Stromversorgungsleiter 12 zieht.

Die erste Steuerschaltung 16a beispielsweise macht, dass eine erste, zweite und dritte Stromquelle 14a-c Strom aus dem Stromversorgungsleiter 12 ziehen. Die zweite Stromquelle 14b zieht Strom hauptsächlich aus der ersten Stromversorgungsverbindung 18a. Die erste und dritte Stromversorgung verhindern, dass dieser Strom deutlich aufgrund von Strömen aus anderen Stromversorgungsverbindungen reduziert wird. Wenn die erste Steuerschaltung 16a die erste, zweite und dritte Stromversorgung 14a-c aktiviert hat, ließt die Steuerschaltung 16a ein Stromdetektionsergebnis aus der ersten Spannungsabfallmessschaltung 11a aus.

Die erste Spannungsabfallmessschaltung 11a vergleicht den Spannungsabfall über einen Teil 19 der Stromversorgungsverbindung 18a mit einer Schwelle und gibt das Ergebnis dieses Vergleichs an die erste Steuerschaltung 16a aus. Dieser Spannungsabfall ist eine Folge des (kleinen) parasitären Widerstands des Teils 19 und des Versorgungsstroms durch die Verbindung 18a (wenn es einen gibt). Sobald das Ergebnis des Vergleichs erhalten worden ist, deaktiviert die erste Steuerschaltung 16a die erste, zweite und dritte Stromquelle 14a-c.

Die erste Steuerschaltung 16a signalisiert an ihrem Ausgang zur zweiten Steuerschaltung 16b über die Signalleitung 5a, dass die Stromquellen 14a-c deaktiviert worden sind. Als Reaktion startet die zweite Steuerschaltung ihren Teil des Tests, das Aktivieren der zweiten, dritten und vierten Stromquelle 14b-d und Messen des Stroms durch die zweite Stromversorgungsverbindung 18b. Am Ende dieser Messung deaktiviert die zweite Steuerschaltung 16b die Stromquellen 14b-d und signalisiert Vollendung über ihre Signalleitung 5b an die nächste Steuerschaltung 16c und so weiter (über Signalleitung 5c und weitere Signalleitungen). So sind die Steuerschaltungen 16a-c eine nach der anderen aktiv, wobei jede eine Untermenge der Stromquellen 14a-e aktiviert. Zu keiner Zeit sind alle der Stromquellen 14a-e gleichzeitig aktiviert.

In einer Ausführungsform arbeiten die Streuerschaltungen unter der Kontrolle eines Takts (nicht gezeigt) und übernehmen an Taktflanken Steuersignale, um das Testen zu starten, von vorhergehenden Schaltungen. In einer anderen Ausführungsform sind die Steuerschaltungen asynchron und starten das Testen auf einen Übergang in einem Signal von einer vorhergehenden Steuerschaltung.

Obwohl 1 eine spezielle Ausführungsform zeigt, wird es deutlich sein, dass verschiedene Ausführungsformen ohne Abweichung von der Erfindung möglich sind. Beispielsweise wird im Allgemeinen eine viel größere Anzahl von Stromversorgungsverbindungen 18a-c und Stromquellen 14a-e an den Stromversorgungsleiter 12 angeschlossen sein. Auch die Anzahl der Stromquellen, die aktiviert sind, kann variieren. Beispielsweise kann in einigen Fällen eine Steuerschaltung nur eine einzige Stromquelle aktivieren und in anderen Fällen kann die Steuerschaltung mehr als drei Stromquellen aktivieren. Dies hängt von dem Umfang ab, bis zu dem es notwendig ist, den Effekt der verschiedenen Stromversorgungsverbindungen zu überprüfen, was wiederum von der geforderten Genauigkeit und der Topografie der integrierten Schaltung abhängt. Anstatt der Stromquellen 14a-e können andere Strom ziehende Elemente verwendet werden usw.

1 zeigt, dass die Steuerschaltungen 16a-c einander in einer einzigen Kette aktivieren. Aber ohne Abweichung von der Erfindung können die Steuerschaltungen einander in komplizierteren Sequenzen aktivieren.

2 zeigt Verbindungen zwischen Steuerschaltungen 20, 22a-c und 24a-c. In dieser Anordnung aktivieren sich Steuerschaltungen in einer ersten Kette 22a-c gegenseitig und Steuerschaltungen in einem zweiten Zweig 24a-c aktivieren sich gegenseitig über Signalleitungen 26a-b beziehungsweise 28a-b. Eine solche Struktur kann beispielsweise verwendet werden, wenn die von den Steuerschaltungen 22a-c in der ersten Kette gesteuerten Strom ziehenden Schaltungen in einem erheblichen Abstand in der integrierten Schaltung von den von den Steuerschaltungen 24a-c in der zweiten Kette gesteuerten Strom ziehenden Schaltungen liegen. So wird der Test beschleunigt.

Verschiedene Arten von Signalleitungen 5a-c, 26a-b, 28a-b können verwendet werden, um Steuersignale von einer Steuerschaltung 16a-c, 22a-c, 24a-c zu einer anderen zu leiten. In einer Ausführungsform wird ein „Ready"-Signalausgang dafür verwendet, der aktiviert wird, wenn der Test fertig gestellt worden ist. In dieser Ausführungsform werden die Tests vorzugsweise für alle Stromversorgungsverbindungen durchgeführt und die Ergebnisse dieser Tests werden durch ein Schieberegister ausgelesen oder „verUNDet", um ein einzelnes Fehler/Kein-Fehler-Signal zu bilden, das anzeigt, ob irgendeine oder keine der Stromversorgungsverbindungen versagt hat.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird dafür ein Testergebnisausgang der Steuerschaltung verwendet. In dieser Ausführungsform werden alle Steuerschaltungen am Start des Testens auf einen „Fehler"-Status zurückgesetzt. Wenn eine Spannungsabfallmessschaltung 11a-c misst, dass Strom durch eine zu testende Verbindung fließt, wird die Steuerschaltung auf einen „Kein Fehler"-Status gesetzt. Ein Signal, das den Status der Steuerschaltung anzeigt, wird an die nächste Steuerschaltung weitergegeben, um den Start des Tests zu steuern. So startet eine Steuerschaltung keinen Test, wenn eine ihrer Vorgängerinnen einen Fehler detektiert hat. Am Ende der Kette (oder Ketten) von Steuerschaltungen muss nur der Ausgang der letzten Steuerschaltung ausgelesen werden, um zu entscheiden, ob die integrierte Schaltung keine Stromversorgungsfehler hat.

Der Start des Tests kann durch einen Befehl von einer Scan-Kette (nicht gezeigt) gesteuert werden. Aber in einer bevorzugten Ausführungsform wird der Test durch ein Signal an dem Rücksetz-Eingang (nicht gezeigt) der integrierten Schaltung oder durch eine Schaltung, die das Einschalten detektiert und dies an einen Rücksetz-Eingang signalisiert, gestartet. Ein solcher Rücksetz-Eingang (nicht gezeigt) ist auch an verschiedene Funktionselemente (nicht gezeigt) in der integrierten Schaltung gekoppelt und hat eine Funktion im Normal- (Nicht Test-) Betrieb der integrierten Schaltung, um diese Funktionselemente in einen passenden Anfangszustand zum Starten des Normalbetriebs zu setzen. Bei Verwenden des Rücksetz-Eingangs, um den Stromversorgungstest zu triggern, (vorzugsweise abhängig von einem Testfreigabesignal an die integrierte Schaltung, das während des Zurücksetzens aktiviert wird) wird sichergestellt, dass der Stromversorgungstest beim Start des Betriebs der integrierten Schaltung, vor allen anderen Tests, ausgeführt wird.

Dies hat den Vorteil, den Einfluss jeglicher Fehler beim Start des Tests auszulöschen und es möglich zu machen, weiteres Testen beim Start des Testens zu stoppen, wenn es einen Stromversorgungsfehler gibt, der weiteren Tests schaden könnte. Es wird deutlich sein, dass dieser Vorteil auch gilt, wenn keine speziellen Maßnahmen (so wie Signalleitungen 5a-c) bereitgestellt sind, um gleichzeitige Aktivierung der Strom ziehenden Schaltungen 14a-e zu verhindern. Aber die Verwendung solcher Signalleitungen ist besonders vorteilhaft in dem Fall von Stromversorgungstest auf Rücksetzen, weil in dem Fall die Testschaltung nicht unabhängig getestet werden kann, bevor die Strom ziehenden Schaltungen eingeschalten sind, um das Risiko von Beschädigung aufgrund von Fehlern zu detektieren.


Anspruch[de]
Integrierte Schaltung, die Folgendes umfasst:

– einen von Stromversorgungsverbindungen (18a-c) gespeisten Stromversorgungsleiter (12);

– schaltbare, Teststrom ziehende Schaltungen (14a-c), die an entsprechenden Positionen an den Stromversorgungsleiter (12) gekoppelt sind; und

– eine Testschaltung (16a-c, 11a-c, 22a-c, 24a-c), die ausgebildet ist, abwechselnd aufeinander folgende unterschiedliche Teilmengen von einer oder mehreren der Teststrom ziehenden Schaltungen (14a-e) zu aktivieren und auf Ströme, die während der Aktivierung zu dem Stromversorgungsleiter (12) fließen, zu testen, in der die Testschaltung (16a-c, 11a-c) eine Signalleitung (5a-c, 26a-c, 28a-b) umfasst, die spezifisch für eine erste der Teilmengen ist, um ein Signal zu transportieren, das auf die Vollendung der Aktivierung der ersten der Teilmengen hinweist, und in der die Aktivierung einer zweiten der aufeinander folgenden Teilmengen durch das Signal auf der Signalleitung gesteuert wird.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, in der das Signal außerdem auf ein Null-Fehler-Ergebnis eines Tests, der die erste der Teilmengen verwendet, hinweist. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, die entsprechende Signalleitungen (5a-c, 26a-c, 28a-b) umfasst, die spezifisch für entsprechende der Teilmengen in einer Kette der Teilmengen sind, jede um ein Signal zu transportieren, das auf die Vollendung der Aktivierung der entsprechenden der Teilmengen hinweist, und in der die Aktivierung jeder aufeinander folgenden Teilmenge in der Kette durch das Signal auf der Signalleitung (5a-c, 26a-c, 28a-b) für eine vorangegangene der Teilmengen in der genannten Kette gesteuert wird. Integrierte Schaltung nach Anspruch 3, in der jedes der Signale außerdem auf ein Null-Fehler-Ergebnis eines Tests hinweist, der seine spezifische Teilmenge verwendet. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, die einen Gesamtrücksetzeingang zum Rücksetzen von Funktionsschaltungen der integrierten Schaltung umfasst, wobei die Testschaltung ausgebildet ist, abwechselnd die verschiedenen Teilmengen als Antwort auf das Rücksetzsignal zu starten. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, in der das Signal auf der genannten Signalleitung (5a-c, 26a-c, 28a-b) ein Signal ist, das auf ein Fehler- oder Null-Fehler-Ergebnis des Tests während der Aktivierung der entsprechenden Teilmenge hinweist, wobei die Testschaltung ausgebildet ist, einen Fehler auf der genannten Signalleitung anzuzeigen, mindestens bis der Test während der Aktivierung der entsprechenden Teilmenge ausgeführt ist, wobei die mindestens eine der aufeinanderfolgenden Teilmengen nur aktiviert wird, wenn für den Test während der Aktivierung der vorhergehenden Teilmenge ein Null-Fehler-Ergebnis angezeigt wird. Verfahren zum Testen von Stromversorgungsverbindungen (18a-c) zu einer integrierten Schaltung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

– Testen auf Ströme während der Aktivierung verschiedener Teilmengen einer oder mehrerer Teststrom ziehender Schaltungen (14a-e), die Strom aus einem Stromversorgungsleiter (12) in der integrierten Schaltung ziehen;

– Erzeugen eines entsprechenden Signals auf einer, für eine erste der Teilmengen spezifischen Signalleitung (5a-c, 26a-c, 28a-b), das auf die Vollendung der Aktivierung der ersten der Teilmengen hinweist; und

– abwechselndes Aktivieren von aufeinanderfolgenden der verschiedenen Teilmengen, wobei Aktivieren einer zweiten der Teilmengen von dem Signal gesteuert wird, das auf die Vollendung der Aktivierung der ersten der Teilmengen hinweist.
Verfahren nach Anspruch 7, in dem das entsprechende Signal außerdem auf ein Null-Fehler-Ergebnis eines Tests hinweist, der die erste der Teilmengen verwendet.






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