(57)【要約】【課題】システムＬＳＩ内部の信号を観測するために、小数個のテストコネクションポイントを設け、そこに選択的に切り替えられた観測対象信号を出力することは出来るが、これでは内部状態を物理的に外部に引き出しただけであり、電気信号単体での波形立ち上がり時間／ジッタ値／アイ・ダイアグラムの開口、また２つ以上の電気信号での位相ズレ、そして観測信号そのものの信号品質について対応が不十分である。【解決手段】本発明では、内蔵された信号を外部に引き出す場合の特殊な構造を設けることによって、システムＬＳＩにおける電気信号特性の観測及び解析を可能とする。パッケージ上に内蔵された電気信号をデジタル的かつアナログ的に観測することでシステムＬＳＩの解析をするこが可能となる。さらに観測用端子についても最小限に抑えることができ、システムの省スペース化及び、コストダウンに対応することが可能となる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一パッケージ上に複数のチップ（集積回路、ＩＣ）を配置し、チップ間を通信する電気信号はパッケージ内で接続するためパッケージ外部から接触できないシステムＬＳＩにおいて、
電気信号の電気特性を解析するために、前記チップ間の任意のチップ側から入出力される複数の電気信号を選択する手段と、ピン、ボール、パッドのいずれかにより構成される複数の出力端子に前記選択された電気信号を出力する手段をチップ内部に備えることを特徴とするシステムＬＳＩ。
【請求項２】
前記チップから入出力される電気信号を選択する手段は、チップ内部の電気信号の導線から分岐した分岐信号路を通った電気信号を複数入力し、そこから一つの信号を出力する選択回路を備え、前記分岐信号路はそれぞれ等長配線がなされていることを特徴とする請求項１記載のシステムＬＳＩ。
【請求項３】
前記分岐信号を選択する回路を２個以上チップに内蔵することを特徴とする請求項１記載のシステムＬＳＩ。
【請求項４】
前記分岐信号を選択する回路は、出力信号の複数段階の位相調整手段を備え、複数の選択回路が同じ電気信号を選択することによって、出力された信号を外部で観測し、前記位相調整手段を用いて信号間の位相合わせを行い、その後出力信号を個別の任意の信号に切り替えることを特徴とする請求項３記載のシステムＬＳＩ。
【請求項５】
前記分岐信号路は、信号観測を行わない場合に前記チップ内部の導線の信号劣化を引き起こさないように分岐信号路を切り離せる回路手段を備えることを特徴とする請求項１記載のシステムＬＳＩ。
【請求項６】
前記電気信号出力手段はＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプのシステムＬＳＩにおいてはＢａｌｌとして外部から観測出来うる手段を備えることを特徴とする請求項１記載のシステムＬＳＩ。
【請求項７】
前記電気信号出力手段はＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプのシステムＬＳＩであってもＢａｌｌではなく、パッケージ上に外部から観測出来うるテストランドを備えることを特徴とする請求項１記載のシステムＬＳＩ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にデジタル機器、及びデジタル回路に係わるものであり、特に、SiP(System In Package)やPoP (Package  On  Package)等、機能集積が進み複数の異なるチップ同士を組み合わせたシステムLSIに関する。
【０００２】
本発明は、例えば薄型デジタルテレビ、ビデオカメラ、ビデオプレーヤーなどのデジタル機器に搭載されるシステムLSIの解析に最適である。
【背景技術】
【０００３】
従来ならば複数のＬＳＩを使用し、基板上に実装することでシステムを構成していたが、近年の回路の集積化により、多くの機能がひとつのＬＳＩ上で実現されるようになった。これによって、よりコンパクトに、そしてコストダウンを図れるようになった一方で、これまで外部から観測出来ていた電気信号が、同一パッケージ上に内蔵されることで観測出来なくなってきている。
【０００４】
また、信号はより高速になっており、クロックのジッタ増大（クロックの揺れ具合が少ないほど、システムの全体の動作マージンが広くなる）やデータのアイ・ダイアグラムが開かない（デジタル信号の品質がよいほど広くなる）等の影響で、システム誤動作を起こしやすくなっている。
【０００５】
例を挙げると、DDR2-SDRAM (Double-Data-Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)などのメモリも、機能を集積したSoC (System On a Chip)と同一のパッケージ上に統合され、メモリへの書き込み／読み出し状態のクロック・データの信号状態も外部から観測できないようになっている。よって電気信号をチップ内部で「０」もしくは「１」と認識したかどうかを評価する以外に信号状態を観測する術がないこととなる。
【０００６】
システム誤動作を解析する上で、電気信号をデジタル的に捉えるだけでなく、アナログ的に観測することはシステムＬＳＩの開発／評価においてより重要となっている。
【０００７】
そこで、内蔵した信号を観測するために外部の端子に全て出力することを考えた場合、その観測端子は膨大となり内蔵した意味をなさなくなる。さらに外部に信号を引き出すために信号分岐が発生し、信号品質そのものを悪化させることになりかねない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００３−５１９３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１のような従来例では以下の点について課題がある。従来例では集積回路内部の信号を観測するために、小数個のテストコネクションポイントを設け、そこに選択的に切り替えられた観測対象信号が出力される構造を有するものである。
【００１０】
しかしながら、これでは内部状態を物理的に外部に引き出しただけの、要はデジタル的に捉えるに留まっている。電気信号単体での波形立ち上がり時間／ジッタ値／アイ・ダイアグラムの開口、また２つ以上の電気信号での位相ズレ、そして観測信号そのものの信号品質について対応が不十分である。
【００１１】
そこで本発明は、内蔵された信号を外部に引き出す場合の特殊な構造を設けることによって、システムＬＳＩにおける電気信号特性の観測及び解析を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第一の発明においては、同一パッケージ上に複数のチップ（集積回路、ＩＣ）を配置し、チップ間を通信する電気信号はパッケージ内で接続するためパッケージ外部から接触できないシステムＬＳＩにおいて、電気信号の電気特性を解析するために、前記チップ間の任意のチップ側から入出力される複数の電気信号を選択する手段と、複数の出力端子（ピン、ボール、パッド）に前記選択された電気信号を出力する手段をチップ内部に備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第二の発明においては、前記チップから入出力される電気信号を選択する手段は、チップ内部の電気信号の導線から分岐した分岐信号路を通った電気信号を複数入力し、そこから一つの信号を出力する選択回路を備え、前記分岐信号路はそれぞれ等長配線がなされていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第三の発明においては、前記分岐信号を選択する回路を２個以上チップに内蔵することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第四の発明においては、前記分岐信号を選択する回路は、出力信号の複数段階の位相調整手段を備え、複数の選択回路が同じ電気信号を選択することによって、出力された信号を外部で観測し、前記位相調整手段を用いて信号間の位相合わせを行い、その後出力信号を個別の任意の信号に切り替えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第五の発明においては、前記分岐信号路は、信号観測を行わない場合に前記チップ内部の導線の信号劣化を引き起こさないように分岐信号路を切り離せる回路手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第六の発明においては、前記電気信号出力手段はＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプのシステムＬＳＩにおいてはＢａｌｌとして外部から観測出来うる手段を備えることを特徴とする。
本発明の第七の発明においては、前記電気信号出力手段はＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプのシステムＬＳＩであってもＢａｌｌではなく、パッケージ上に外部から観測出来うるテストランドを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のシステムＬＳＩにおける電気信号特性の観測及び解析装置では、パッケージ上に内蔵された電気信号をデジタル的かつアナログ的に観測することでシステムＬＳＩの解析をするこが可能となる。さらに観測用端子についても最小限に抑えることができ、システムの省スペース化及び、コストダウンに対応できることに利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のシステムＬＳＩのＢＧＡを上方から見た構成図
【図２】本発明のシステムＬＳＩのＢＧＡを下方から見た構成図
【図３】本発明のシステムＬＳＩのＢＧＡとそれを実装している基板を側面から見た構成図
【図４】本発明のシステムＬＳＩの信号観測点を示した構成図
【図５】本発明のシステムＬＳＩの内部の信号を選択切り替えする構成を示した構成図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、当該発明にかかる実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。
（実施の形態１）
以下本発明の第１の実施例を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のシステムＬＳＩにおける電気信号特性の観測及び解析装置のシステムＬＳＩの構成を示した図である。図１に示すシステムＬＳＩは、パッケージ１１、ＳｏＣ１２、メモリ１３から構成され、ＳｏＣ１２とメモリ１３はパッケージ１１内の配線によって接続されている。尚、パッケージ１１上にＳｏＣ１２、メモリ１３の２つではなく複数搭載してもよく、パッケージ１１上に搭載されるものはＳｏＣ１２、メモリ１３だけに限らなくてもよい。
【００２１】
また、図２は、本発明のシステムＬＳＩにおける電気信号特性の観測及び解析装置のシステムＬＳＩの裏面の構成を示した図である。プリント基板上で複数のＩＣパッケージを実装するよりも実装面積が縮小できるとして１チップに集積が行われているのは周知の通りであり、多数の端子を引き出す為に図２のようなボール上の電極を裏面に並べたＢＧＡ（Ｂａｌｌｇｒｉｄ  ａｒｒａｙ）タイプの形状をとるのが主流である。
【００２２】
このボールは信号観測用ボール２１、信号接続用ボール２２から構成される。信号接続用ボール２２は他の回路と接続するためにプリント基板上の配線によって引き出され、信号観測用ボール２１は信号観測用端子と接続されるように引き出される。尚、前記信号観測用端子は、コネクタやチェックランド、ビアなどの構成をとってもよい。
【００２３】
また、図３は、本発明のシステムＬＳＩにおける電気信号特性の観測及び解析装置のシステムＬＳＩとそれを実装した基板の構成を示した図であり、システムＬＳＩのパッケージ基板３１、ＳｏＣ３２、メモリ３３、プリント基板３４、信号観測ポイント３９から構成される。ＳｏＣ３２とメモリ３３はパッケージ３１内部の信号接続用配線３６で接続され、信号配線３６は外部から観測することはできない。
【００２４】
信号接続用配線３６とは別にパッケージ３１内部に信号観測用ボール３５に接続する信号観測用配線３７によって接続し、プリント基板３４の信号観測ポイント３９まで信号観測用引き出し３８によって接続する構成とする。
【００２５】
また、図４は、本発明のシステムＬＳＩにおける電気信号特性の観測及び解析装置のシステムＬＳＩとその観測ポイントの構成を示した図であり、システムＬＳＩのパッケージ４１、システムＬＳＩを実装するプリント基板４２、信号観測ポイント４３、４４から構成される。信号観測ポイント４３はプリント基板４２上に２個以上設置することで、前記信号観測ポイントで観測できる２つ以上の波形の比較をすることが可能となる。また前記信号観測ポイントは、プリント基板４２上になくてもよく、パッケージ４１上に２つ以上信号観測ポイント４４として設けてもよい。尚、信号観測ポイント４３、４４で２つ以上の測定ポイントを設けることも可能である。
【００２６】
また、図５は、本発明のシステムＬＳＩにおける電気信号特性の観測及び解析装置のシステムＬＳＩのチップ構成を示した図である。図５に示すチップ５０では、信号入出力パッド５１ａ〜ｃ、信号配線５２ａ〜ｃ、信号スイッチ回路５３ａ〜ｃ、チップ内部信号配線５４ａ〜ｃ、観測信号分岐配線５５ａ〜ｆ、観測信号選択回路５６ａ〜ｂ、観測信号選択回路制御レジスタ５７ａ〜ｂ、観測信号出力配線５８ａ〜ｂ、観測信号出力パッド５９ａ〜ｂから構成される。
【００２７】
信号入出力パッド５１ａ〜ｃはチップ５０に接続される信号が入出力され、複数個の信号パッドが設けられる。信号入出力パッド５１ａ〜ｃは信号配線５２ａ〜ｃによって信号スイッチ回路５３ａ〜ｃに接続される。信号スイッチ回路５３ａ〜ｃからはチップ内部信号配線５４ａ〜ｃ及び観測信号分岐配線５５ａ〜ｆを出力する。
【００２８】
信号観測を行わない場合、分岐配線は反射による影響を受けチップ内部信号配線５４ａ〜ｃに悪影響を及ぼすだけとなるため、信号スイッチ回路５３ａ〜ｃでスタブが極力短くなるように信号スイッチを行うことが可能である。
【００２９】
一方信号観測を行う場合は、信号スイッチ回路５３ａ〜ｃによってチップ内部信号配線５４ａ〜ｃ及び観測信号分岐配線５５ａ〜ｆ双方に信号を接続する。これによって、信号配線５２ａ〜ｃの信号全ては観測信号選択回路５６ａ及び、観測信号選択回路５６ｂに入力される。この時、信号配線５２ａ〜ｃの観測信号分岐配線５５ａ〜ｃは観測信号選択回路５６ａに入力されるまで、等長配線となるようにチップ５０の内部で配線を行う。
【００３０】
また観測信号分岐配線５５ｄ〜ｆに関しても観測信号選択回路５６ｂに入力されるまで、等長配線となるようにチップ５０の内部で配線を行う。ここで観測信号分岐配線５５ａと観測信号分岐配線５５ｄは信号配線５２ａと同じ信号が、観測信号分岐配線５５ｂと観測信号分岐配線５５ｅは信号配線５２ｂと同じ信号が、観測信号分岐配線５５ｃと観測信号分岐配線５５ｆは信号配線５２ｃと同じ信号が流れる。
【００３１】
観測信号選択回路５６ａ〜ｂの出力は観測信号出力配線５８ａ〜ｂによって観測信号出力パッド５９ａ〜ｂに接続され、観測信号出力パッド５９ａ〜ｂは前記信号観測用配線３７によって前記パッケージ３１から引き出される。そして、観測信号選択回路５６ａ〜ｂは観測信号選択回路制御レジスタ５７ａ〜ｂによって制御され、観測信号分岐配線５５ａ〜ｆから入力された信号から観測信号出力配線５８ａ〜ｂに接続する信号の選択切り替えを行う。
【００３２】
一つの観測信号選択回路に複数の観測信号分岐配線を等長配線で接続することは、比較的容易に実現できるが、複数個の観測信号選択回路全てに対して、複数の観測信号分岐配線を等長配線で接続することは非常に困難となる。そこで、観測信号選択回路制御レジスタ５７ａ〜ｂの制御は遅延量調整機能を有する構成とする。
【００３３】
観測信号選択回路５６ａ〜ｂにおいて観測信号分岐配線５５ａと観測信号分岐配線５５ｄのように同じ信号を選択し、観測信号出力パッド５９ａ〜ｂから同じ信号を出力することによって、前記信号観測ポイント４３や前記信号観測ポイント４４において、チップ５０内部における観測信号選択回路５６ａ〜ｂ間の位相遅延量を観測することができる。その観測した遅延量から、前記遅延量調整機能を用いて前記信号観測ポイント４３もしくは前記信号観測ポイント４４での位相を合わせることで、チップ５０内部での遅延調整を可能とする。
【００３４】
遅延調整が出来れば観測信号分岐配線ａと観測信号分岐配線ｄのように同じ信号を選ぶ必要はなくなるため、所望の観測信号を観測信号選択回路制御レジスタ５７ａ〜ｂによって選択切り替えしなおす。尚、図５では回路説明をするため、構成上では３つの被観測信号に対し、観測信号選択回路を２つとしているが、被観測信号及び観測信号選択回路を複数個用いた構成としてもよい。
以上のような構成により、本発明のシステムＬＳＩにおける電気信号特性の観測及び解析装置では、パッケージ上に内蔵された電気信号をデジタル的かつアナログ的に観測することでシステムＬＳＩの解析をするこが可能となる。さらに観測用端子についても最小限に抑えることができ、システムの省スペース化及び、コストダウンに対応することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、一般にデジタル機器、及びデジタル回路に係わるものであり、特に、SiP(System In Package)やPoP (Package  On  Package)等、機能集積が進み複数の異なるチップ同士を組み合わせたシステムLSIに関する。
【符号の説明】
【００３６】
１１    システムＬＳＩのパッケージ基板
１２    システムＬＳＩのチップ（ＳｏＣ）
１３    システムＬＳＩのチップ（メモリ）
２１    ＢＧＡ：信号観測用ボール
２２    ＢＧＡ：信号接続用ボール
３１    システムＬＳＩのパッケージ基板（側面視）
３２    システムＬＳＩのチップ（ＳｏＣ：側面視）
３３    システムＬＳＩのチップ（メモリ：側面視）
３４    システムＬＳＩを実装するプリント基板（側面視）
３５    システムＬＳＩの信号観測用ボール（側面視）
３６    信号接続用配線（ＳｏＣ−メモリ間：側面視）
３７    信号観測用配線（信号引き出し用：側面視）
３８    信号観測用引き出し（基板内配線：側面視）
３９    信号観測ポイント（側面視）
４１    システムＬＳＩ
４２    システムＬＳＩ実装基板
４３    システムＬＳＩの信号観測ポイント（基板上）
４４    システムＬＳＩの信号観測ポイント（パッケージ上）
５０    チップ
５１ａ／ｂ／ｃ    信号入出力パッド（チップ）
５２ａ／ｂ／ｃ    信号配線（パッド〜信号スイッチ）
５３ａ／ｂ／ｃ    信号スイッチ回路
５４ａ／ｂ／ｃ    チップ内部信号配線
５５ａ／ｂ／ｃ    観測信号分岐配線（等長配線）：セレクタ１接続
５５ｄ／ｅ／ｆ    観測信号分岐配線（等長配線）：セレクタ２接続
５６ａ／ｂ    観測信号選択（セレクタ）回路
５７ａ／ｂ    観測信号選択回路制御レジスタ
５８ａ／ｂ    観測信号出力配線
５９ａ／ｂ    観測信号出力パッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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