半導体集積回路、半導体集積回路の評価回路
【課題】半導体集積回路の内部回路が消費する電流を測定すること。
【解決手段】半導体集積回路１０１は、各回路ブロックの電源配線111、112と、その間の接続を制御する電源スイッチ121、122、123を有し、電源配線111はパッド131を介して、半導体集積回路の評価回路102と接続し、半導体集積回路の評価回路１０２は、パッド131、132、１３３に対し、個別に評価回路が形成されているため、電源スイッチ121、122、123を制御することにより、回路ブロック103の消費する電流を測定することができる。
【解決手段】半導体集積回路１０１は、各回路ブロックの電源配線111、112と、その間の接続を制御する電源スイッチ121、122、123を有し、電源配線111はパッド131を介して、半導体集積回路の評価回路102と接続し、半導体集積回路の評価回路１０２は、パッド131、132、１３３に対し、個別に評価回路が形成されているため、電源スイッチ121、122、123を制御することにより、回路ブロック103の消費する電流を測定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体集積回路、半導体集積回路の評価回路に関し、特に半導体集積回路の消費電力の評価に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体集積回路の消費電力あるいは電流を測定する方法としては、非測定回路以外の電源を切断し動作を停止させて、所望の回路のみを動作させ、外部より電源電流量を測定しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。図３は、前記特許文献1に記載された従来の半導体集積回路を示すものである。
【０００３】
図３において、複数の列選択トランジスタＣＳ１〜ＣＳｎおよびセンスアンプＳＡの接続点と読み出し用電源との間にスイッチ用トランジスタＱＳを設け、テスト時には、テスト回路のスイッチ用トランジスタQSがオンし、テスト経路回路以外の全ての回路のスイッチ用トランジスタQSをオフすることで、テスト回路の電流を測定していた。
【特許文献１】特開平２−２８５５９６号公報（第９頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、電流被測定回路と前記電流被測定回路の動作に必要な回路ブロック以外の回路ブロックの電源を全て遮断するため、半導体集積回路の動作は限定的かつ、所望のブロック以外の回路ブロックの電流も重畳され、実使用時に半導体集積回路内のどの回路ブロックにどの程度の電流が流れているのか測定ができないという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、半導体集積回路に実使用時の動作を行わせつつ、内部回路の選択ブロックに流れる電流と動作電圧を外部から測定することで、当該被測定回路の消費電力を測定可能とする半導体集積回路、半導体集積回路の評価回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の半導体集積回路の電源回路は、回路ブロック間と電源端子間に接続状態を変更可能にする複数の電源スイッチを有し、回路ブロックと電源端子間の電源の接続先の制御を行う。
【０００７】
本構成によって、半導体集積回路の全てのブロックに対し、測定のために電源を遮断することなく、所望の回路ブロックのみを所定の電源端子に引き出すことを可能とし、当該回路ブロックの消費電力を測定することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の半導体集積回路の電源回路によれば、当該半導体集積回路の動作に必要な回路ブロック全てに電源を供給しつつ、所望の被測定回路を選択し、当該測定回路に流れる電流および電圧を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
（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101および半導体集積回路の評価回路102の概略図である。
【００１１】
図１において、半導体集積回路１０１は、内部に回路ブロックA103、回路ブロックB104、回路ブロックC105、回路ブロックA103の電源配線111、回路ブロックB104の電源配線112、回路ブロックC105の電源配線113、電源配線111と電源配線112を接続する電源スイッチ121、122、123、電源配線111と電源配線112を接続する電源スイッチ124、125、126、電源スイッチ121、122、123、124、125、126を制御する電源スイッチ制御ブロック106とを有し、電源配線111は半導体集積回路のパッド131、電源配線112は半導体集積回路のパッド132、電源配線113は半導体集積回路のパッド133を各々介して、半導体集積回路の評価回路102と接続し、半導体集積回路の評価回路１０２は、半導体集積回路101のパッド131、１３２、133に対し、各々個別に評価回路が形成されている。例えば、パッド131は、配線141を経由して測定用素子151に接続し、その後、配線144にて容量素子161、半導体集積回路の評価回路102の外部電源回路に接続する電源パッド134に接続している。更に配線144は半導体集積回路101のパッド131、132、133の各電源間を接続している。
【００１２】
かかる構成によれば、電源スイッチ121、122、123、124、125、126を切断することにより、回路ブロックA103、回路ブロックB104、回路ブロックC105、全ての回路ブロックに電源を供給しつつ、各回路ブロックに流れる電流および電圧を各々測定素子151、152、153の両端の端子間電圧を差動プローブなどで測ることにより把握することができる。更に電源スイッチ121、122、123、124、125、126を導通させることにより、回路ブロックA103、回路ブロックB104、回路ブロックC105の電源配線111、112、113の間を複数のスイッチによって接続することができ、回路ブロック103、104、105の電源インピーダンスを下げることが可能となり、半導体集積回路101の動作を安定的に行わすことができる。
【００１３】
本実施の形態では、例として電源配線111と電源配線112の間をスイッチ121、122、123は3つ設けたが、この電源スイッチの数は、全て導通させた時に電源配線間のインピーダンスが十分に小さくなる量入れればよい。ここで十分に小さくなる量Nは、動作電圧V、回路ブロックに流れる最大電流I、電源スイッチのオン抵抗R、電源スイッチの数ｎ、電源変動を許容できる変動量をA％とすると、（数１）で表される。
【００１４】
【数１】
【００１５】
これを満たす数以上の電源スイッチを電源配線間に挿入すればよい。ここで電源スイッチのオン抵抗は、スイッチ単体のオン抵抗だけでなく、電源配線から電源スイッチまでの引き出し部分の抵抗成分も加味すればなおよい。
【００１６】
なお、本実施の形態では、半導体集積回路１０１の内部回路103、104、105で消費される電流のAC成分もできるだけ測定可能とするため、容量素子161、162、163を半導体集積回路101と測定素子151、152、153の間に配置しなかったが、DC成分の測定が主目的の場合は、容量素子161は、配線141、容量素子162は、配線142、容量素子163は、配線143に各々接続するようにしてもよい。また容量素子161、162、163は、半導体集積回路101のキャリア基板上に実装してもよいし、内蔵してもよい。
【００１７】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２の半導体集積回路および半導体集積回路の評価回路の概略図である。図２において、図１および図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００１８】
図２において、半導体集積回路101は、容量素子171、172、173、電源スイッチ181、182、183、184、185、186、電源スイッチ181、182、183、184、185、186を制御する電源スイッチ制御ブロック106を有している。
【００１９】
かかる構成によれば、半導体集積回路101の内部回路103、104に対し、必要に応じて、スイッチ素子181、182、183、184、185、186を制御することにより容量素子を追加することができ、例えば回路ブロック103の電源変動を抑制したい場合は、電源スイッチ181、182、183を導通、電源スイッチ184、185、186を絶縁にすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明にかかる半導体集積回路および半導体集積回路の評価基板は、半導体集積回路内部に外部電源端子への接続先を変更可能な回路を有し、かつ、半導体集積回路の評価回路は、前記半導体回路実装し、端子ごとに独立してその電圧および電流を測定する回路等として有用である。また半導体集積回路の内部回路の電源電圧抑制回路等の用途にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体集積回路および半導体集積回路の評価回路の概観図
【図２】本発明の実施の形態２における半導体集積回路および半導体集積回路の評価回路の概観図
【図３】従来の半導体集積回路の概観図
【符号の説明】
【００２２】
１０１ 半導体集積回路
１０２ 半導体集積回路の評価回路
１０３ 回路ブロックA
１０４ 回路ブロックB
１０５ 回路ブロックC
１０６ 電源SW制御回路
１１１ 電源配線
１１２ 電源配線
１１３ 電源配線
１２１ 電源スイッチ
１２２ 電源スイッチ
１２３ 電源スイッチ
１２４ 電源スイッチ
１２５ 電源スイッチ
１２６ 電源スイッチ
１３１ パッド
１３２ パッド
１３３ パッド
１３４ パッド
１３５ パッド
１３６ パッド
１４１ 配線
１４２ 配線
１４３ 配線
１４４ 配線
１５１ 測定素子
１５２ 測定素子
１５３ 測定素子
１６１ 容量素子
１６２ 容量素子
１６３ 容量素子
１７１ 半導体集積回路内蔵容量素子
１７２ 半導体集積回路内蔵容量素子
１７３ 半導体集積回路内蔵容量素子
１８１ 電源スイッチ
１８２ 電源スイッチ
１８３ 電源スイッチ
１８４ 電源スイッチ
１８５ 電源スイッチ
１８６ 電源スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体集積回路、半導体集積回路の評価回路に関し、特に半導体集積回路の消費電力の評価に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体集積回路の消費電力あるいは電流を測定する方法としては、非測定回路以外の電源を切断し動作を停止させて、所望の回路のみを動作させ、外部より電源電流量を測定しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。図３は、前記特許文献1に記載された従来の半導体集積回路を示すものである。
【０００３】
図３において、複数の列選択トランジスタＣＳ１〜ＣＳｎおよびセンスアンプＳＡの接続点と読み出し用電源との間にスイッチ用トランジスタＱＳを設け、テスト時には、テスト回路のスイッチ用トランジスタQSがオンし、テスト経路回路以外の全ての回路のスイッチ用トランジスタQSをオフすることで、テスト回路の電流を測定していた。
【特許文献１】特開平２−２８５５９６号公報（第９頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、電流被測定回路と前記電流被測定回路の動作に必要な回路ブロック以外の回路ブロックの電源を全て遮断するため、半導体集積回路の動作は限定的かつ、所望のブロック以外の回路ブロックの電流も重畳され、実使用時に半導体集積回路内のどの回路ブロックにどの程度の電流が流れているのか測定ができないという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、半導体集積回路に実使用時の動作を行わせつつ、内部回路の選択ブロックに流れる電流と動作電圧を外部から測定することで、当該被測定回路の消費電力を測定可能とする半導体集積回路、半導体集積回路の評価回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の半導体集積回路の電源回路は、回路ブロック間と電源端子間に接続状態を変更可能にする複数の電源スイッチを有し、回路ブロックと電源端子間の電源の接続先の制御を行う。
【０００７】
本構成によって、半導体集積回路の全てのブロックに対し、測定のために電源を遮断することなく、所望の回路ブロックのみを所定の電源端子に引き出すことを可能とし、当該回路ブロックの消費電力を測定することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の半導体集積回路の電源回路によれば、当該半導体集積回路の動作に必要な回路ブロック全てに電源を供給しつつ、所望の被測定回路を選択し、当該測定回路に流れる電流および電圧を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
（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101および半導体集積回路の評価回路102の概略図である。
【００１１】
図１において、半導体集積回路１０１は、内部に回路ブロックA103、回路ブロックB104、回路ブロックC105、回路ブロックA103の電源配線111、回路ブロックB104の電源配線112、回路ブロックC105の電源配線113、電源配線111と電源配線112を接続する電源スイッチ121、122、123、電源配線111と電源配線112を接続する電源スイッチ124、125、126、電源スイッチ121、122、123、124、125、126を制御する電源スイッチ制御ブロック106とを有し、電源配線111は半導体集積回路のパッド131、電源配線112は半導体集積回路のパッド132、電源配線113は半導体集積回路のパッド133を各々介して、半導体集積回路の評価回路102と接続し、半導体集積回路の評価回路１０２は、半導体集積回路101のパッド131、１３２、133に対し、各々個別に評価回路が形成されている。例えば、パッド131は、配線141を経由して測定用素子151に接続し、その後、配線144にて容量素子161、半導体集積回路の評価回路102の外部電源回路に接続する電源パッド134に接続している。更に配線144は半導体集積回路101のパッド131、132、133の各電源間を接続している。
【００１２】
かかる構成によれば、電源スイッチ121、122、123、124、125、126を切断することにより、回路ブロックA103、回路ブロックB104、回路ブロックC105、全ての回路ブロックに電源を供給しつつ、各回路ブロックに流れる電流および電圧を各々測定素子151、152、153の両端の端子間電圧を差動プローブなどで測ることにより把握することができる。更に電源スイッチ121、122、123、124、125、126を導通させることにより、回路ブロックA103、回路ブロックB104、回路ブロックC105の電源配線111、112、113の間を複数のスイッチによって接続することができ、回路ブロック103、104、105の電源インピーダンスを下げることが可能となり、半導体集積回路101の動作を安定的に行わすことができる。
【００１３】
本実施の形態では、例として電源配線111と電源配線112の間をスイッチ121、122、123は3つ設けたが、この電源スイッチの数は、全て導通させた時に電源配線間のインピーダンスが十分に小さくなる量入れればよい。ここで十分に小さくなる量Nは、動作電圧V、回路ブロックに流れる最大電流I、電源スイッチのオン抵抗R、電源スイッチの数ｎ、電源変動を許容できる変動量をA％とすると、（数１）で表される。
【００１４】
【数１】
【００１５】
これを満たす数以上の電源スイッチを電源配線間に挿入すればよい。ここで電源スイッチのオン抵抗は、スイッチ単体のオン抵抗だけでなく、電源配線から電源スイッチまでの引き出し部分の抵抗成分も加味すればなおよい。
【００１６】
なお、本実施の形態では、半導体集積回路１０１の内部回路103、104、105で消費される電流のAC成分もできるだけ測定可能とするため、容量素子161、162、163を半導体集積回路101と測定素子151、152、153の間に配置しなかったが、DC成分の測定が主目的の場合は、容量素子161は、配線141、容量素子162は、配線142、容量素子163は、配線143に各々接続するようにしてもよい。また容量素子161、162、163は、半導体集積回路101のキャリア基板上に実装してもよいし、内蔵してもよい。
【００１７】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２の半導体集積回路および半導体集積回路の評価回路の概略図である。図２において、図１および図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００１８】
図２において、半導体集積回路101は、容量素子171、172、173、電源スイッチ181、182、183、184、185、186、電源スイッチ181、182、183、184、185、186を制御する電源スイッチ制御ブロック106を有している。
【００１９】
かかる構成によれば、半導体集積回路101の内部回路103、104に対し、必要に応じて、スイッチ素子181、182、183、184、185、186を制御することにより容量素子を追加することができ、例えば回路ブロック103の電源変動を抑制したい場合は、電源スイッチ181、182、183を導通、電源スイッチ184、185、186を絶縁にすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明にかかる半導体集積回路および半導体集積回路の評価基板は、半導体集積回路内部に外部電源端子への接続先を変更可能な回路を有し、かつ、半導体集積回路の評価回路は、前記半導体回路実装し、端子ごとに独立してその電圧および電流を測定する回路等として有用である。また半導体集積回路の内部回路の電源電圧抑制回路等の用途にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体集積回路および半導体集積回路の評価回路の概観図
【図２】本発明の実施の形態２における半導体集積回路および半導体集積回路の評価回路の概観図
【図３】従来の半導体集積回路の概観図
【符号の説明】
【００２２】
１０１ 半導体集積回路
１０２ 半導体集積回路の評価回路
１０３ 回路ブロックA
１０４ 回路ブロックB
１０５ 回路ブロックC
１０６ 電源SW制御回路
１１１ 電源配線
１１２ 電源配線
１１３ 電源配線
１２１ 電源スイッチ
１２２ 電源スイッチ
１２３ 電源スイッチ
１２４ 電源スイッチ
１２５ 電源スイッチ
１２６ 電源スイッチ
１３１ パッド
１３２ パッド
１３３ パッド
１３４ パッド
１３５ パッド
１３６ パッド
１４１ 配線
１４２ 配線
１４３ 配線
１４４ 配線
１５１ 測定素子
１５２ 測定素子
１５３ 測定素子
１６１ 容量素子
１６２ 容量素子
１６３ 容量素子
１７１ 半導体集積回路内蔵容量素子
１７２ 半導体集積回路内蔵容量素子
１７３ 半導体集積回路内蔵容量素子
１８１ 電源スイッチ
１８２ 電源スイッチ
１８３ 電源スイッチ
１８４ 電源スイッチ
１８５ 電源スイッチ
１８６ 電源スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電源端子と複数の回路ブロックを搭載した半導体集積回路において、
前記複数の回路ブロックに対し、1つ１つに回路ブロック専用の電源配線と、
前記回路ブロック専用の電源配線間の接続を制御する電源スイッチと、
前記電源スイッチを制御する電源スイッチ制御回路とを備えた半導体集積回路。
【請求項２】
前記回路ブロック専用の電源配線が、一つ一つに専用の電源端子を有する請求項１に記載の半導体集積回路。
【請求項３】
前記回路ブロック専用の電源配線と外部電源端子への接続状態を変更可能な電源スイッチを有する請求項１に記載の半導体集積回路。
【請求項４】
複数の電源端子と複数の回路ブロックを搭載した半導体集積回路において、
前記複数の回路ブロックに対し、1つ１つに回路ブロック専用の電源配線と、
前記回路ブロック専用の電源配線間に電源スイッチにより接続先を制御可能な容量素子と、
前記電源スイッチを制御する電源スイッチ制御回路とを備えた半導体集積回路。
【請求項５】
複数の電源端子を有した請求項１、または請求項４記載の半導体集積回路を搭載した半導体集積回路の評価回路であって、
前記複数の電源端子に対し、一つ一つの電源端子に隣接配置された専用の測定素子と、
前記測定端子の前記半導体集積回路と反対側の端子に隣接配置された容量素子とを備えた半導体集積回路の評価回路。
【請求項６】
請求項１〜４記載の半導体集積回路を搭載した情報機器。
【請求項１】
複数の電源端子と複数の回路ブロックを搭載した半導体集積回路において、
前記複数の回路ブロックに対し、1つ１つに回路ブロック専用の電源配線と、
前記回路ブロック専用の電源配線間の接続を制御する電源スイッチと、
前記電源スイッチを制御する電源スイッチ制御回路とを備えた半導体集積回路。
【請求項２】
前記回路ブロック専用の電源配線が、一つ一つに専用の電源端子を有する請求項１に記載の半導体集積回路。
【請求項３】
前記回路ブロック専用の電源配線と外部電源端子への接続状態を変更可能な電源スイッチを有する請求項１に記載の半導体集積回路。
【請求項４】
複数の電源端子と複数の回路ブロックを搭載した半導体集積回路において、
前記複数の回路ブロックに対し、1つ１つに回路ブロック専用の電源配線と、
前記回路ブロック専用の電源配線間に電源スイッチにより接続先を制御可能な容量素子と、
前記電源スイッチを制御する電源スイッチ制御回路とを備えた半導体集積回路。
【請求項５】
複数の電源端子を有した請求項１、または請求項４記載の半導体集積回路を搭載した半導体集積回路の評価回路であって、
前記複数の電源端子に対し、一つ一つの電源端子に隣接配置された専用の測定素子と、
前記測定端子の前記半導体集積回路と反対側の端子に隣接配置された容量素子とを備えた半導体集積回路の評価回路。
【請求項６】
請求項１〜４記載の半導体集積回路を搭載した情報機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２５７７６５（Ｐ２００９−２５７７６５Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２４８５８（Ｐ２００６−２２４８５８）
【出願日】平成１８年８月２２日（２００６．８．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２２日（２００６．８．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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