(57)【要約】【課題】比較回路の故障検出が可能な二重化回路、半導体装置およびテスト方法を提供する。【解決手段】実施形態の二重化回路は、本体回路１と、本体回路１と同じ回路機能を有する監視用回路２と、本体回路１の出力信号ＯＵＴと監視用回路２の出力信号ＭＮＴを比較し、比較結果が不一致であるときに故障検出信号ＥＲＲを出力する比較回路３と、を備える。また、この二重化回路は切り替え回路４を備えている。切り替え回路４は、通常動作モードとテストモードの切り替えを制御するテスト信号がテストモードを示すときは、監視用回路２への入力信号ＩＴを、本体回路１への入力信号ＩＮとは異なる信号とする。【選択図】  図１
2012160149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回路と、
前記第１の回路と同じ回路機能を有する第２の回路と、
前記第１の回路の出力と前記第２の回路の出力を比較し、比較結果が不一致であるときに故障検出信号を出力する比較回路と、
通常動作モードとテストモードの切り替えを制御するテスト信号がテストモードを示すときは、前記第２の回路へ入力する信号を、前記第１の回路へ入力される信号とは異なる信号とする切り替え回路と
を備えることを特徴とする二重化回路。
【請求項２】
前記テスト信号が複数あり、
前記第１の回路へ入力される信号に応じて、前記切り替え回路へ入力されるテスト信号が異なる
ことを特徴とする請求項１に記載の二重化回路。
【請求項３】
前記第１の回路へ入力される書き込み制御信号が、
前記切り替え回路を介して、前記第２の回路へ入力される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の二重化回路。
【請求項４】
第１の回路と、
前記第１の回路と同じ回路機能を有する第２の回路と、
前記第１の回路の出力と前記第２の回路の出力を比較し、比較結果が不一致であるときに故障検出信号を出力する比較回路と、
通常動作モードとテストモードの切り替えを制御するテスト信号がテストモードを示すときは、前記第２の回路へ入力する信号を、前記第１の回路へ入力される信号とは異なる信号とする切り替え回路とを備える二重化回路のテスト方法であって、
前記テスト信号をテストモードに設定して前記第１の回路および前記第２の回路を動作させ、前記比較回路から前記故障検出信号が出力されないときは、前記比較回路が故障と判定する
ことを特徴とするテスト方法。
【請求項５】
前記テスト信号が複数あり、
前記第１の回路へ入力される信号に応じて、前記切り替え回路へ入力されるテスト信号が異なる請求項４に記載の二重化回路のテスト方法であって、
前記複数のテスト信号の通常動作モードとテストモードの設定が、テスト信号ごとに独立して行われる
ことを特徴とするテスト方法。
【請求項６】
前記第１の回路へ入力される書き込み制御信号が、
前記切り替え回路を介して、前記第２の回路へ入力される請求項４または５に記載の二重化回路のテスト方法であって、
動作モードを前記通常動作モードに設定して前記書き込み制御信号を書き込みモードにし、前記第１の回路および前記第２の回路へ同じ値の第１のデータを書き込み、その後、動作モードを前記テストモードに設定して前記書き込み制御信号を書き込みモードにし、前記第１の回路へ前記第１のデータとは値の異なる第２のデータを書き込む
ことを特徴とするテスト方法。
【請求項７】
請求項１に記載の二重化回路を備える
ことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、二重化回路、半導体装置およびテスト方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路は、家電製品、ＡＶ機器、通信装置などのほか、自動車にも数多く搭載されるようになっている。
【０００３】
これら半導体集積回路の故障の検出には様々な方法があるが、回路を二重化し、それぞれの回路に同一の処理を行わせ、両回路の出力を比較回路で比較し、比較結果が不一致であるときは故障検出信号を出力する、という方法が、よく用いられる。
【０００４】
しかし、比較回路に故障があった場合、正確なテストを行うことができない。すなわち、比較回路の出力に縮退故障があり、比較回路の出力から故障検出を示す信号レベルが出力されない場合、二重化回路のいずれかの回路に故障があっても、その故障を検出することができない。そのため、かねてより、二重化回路の比較回路の故障検出を可能とすることが求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９９７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、比較回路の故障検出が可能な二重化回路、半導体装置およびテスト方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の二重化回路は、第１の回路と、前記第１の回路と同じ回路機能を有する第２の回路と、前記第１の回路の出力と前記第２の回路の出力を比較し、比較結果が不一致であるときに故障検出信号を出力する比較回路と、を備える。また、この二重化回路は切り替え回路を備えている。この切り替え回路は、通常動作モードとテストモードの切り替えを制御するテスト信号がテストモードを示すときは、前記第２の回路へ入力する信号を、前記第１の回路へ入力される信号とは異なる信号とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る二重化回路の概念図。
【図２】図１に示す切り替え回路の構成例および機能の説明図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る二重化回路の実際的な構成の例を示すブロック図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る二重化回路の具体的な構成の例を示すブロック図。
【図５】図４に示す二重化回路における比較回路のテスト方法の説明図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構成の例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る二重化回路の構成の概念を示す図である。
【００１１】
本実施形態の二重化回路は、本体回路１と、本体回路１と同じ回路機能を有する監視用回路２と、本体回路１の出力信号ＯＵＴと監視用回路２の出力信号ＭＮＴを比較し、比較結果が不一致であるときに故障検出信号ＥＲＲを出力する比較回路３と、動作モードの切り替えを制御するテスト信号が通常動作モードを示すときは、監視用回路２への入力信号ＩＴを本体回路１への入力信号ＩＮと同じ信号とし、テスト信号がテストモードを示すときは、監視用回路２への入力信号ＩＴを本体回路１への入力信号ＩＮとは異なる信号とする切り替え回路４と、を備える。
【００１２】
図２（ａ）に、切り替え回路４の具体的な回路例を示す。
【００１３】
図２（ｂ）には、図２（ａ）に示した切り替え回路４の真理値表を示す。
【００１４】
テスト信号ＴＥＳＴは、動作モードの切り替えを制御する信号である。テスト信号ＴＥＳＴを‘０’に設定すると、動作モードは通常動作モードとなり、テスト信号ＴＥＳＴを‘１’に設定すると、動作モードはテストモードとなる。
【００１５】
テスト信号ＴＥＳＴで動作モードの切り替えを制御することにより、監視用回路２への入力信号ＩＴは、通常動作モード時は本体回路１への入力信号ＩＮと同じ信号となり、テストモード時は常に‘０’となる。
【００１６】
ここで、例えば、入力信号ＩＮおよび入力信号ＩＴがアサートとなる論理レベルが‘１’である場合を考える。この場合、通常動作モードのときは、入力信号ＩＮがアサート状態になると、入力信号ＩＴもアサート状態になる。一方、テストモードのときは、入力信号ＩＮがアサート状態になっても、入力信号ＩＴはデアサート状態である。
【００１７】
また、図２（ｃ）に、切り替え回路４の別の回路構成を示す。図２（ｄ）は、図２（ｃ）に示した回路の真理値表である。
【００１８】
図２（ｃ）に示した回路の場合、テストモード時、監視用回路２への入力信号ＩＴは、入力信号ＩＮの信号レベルを反転させた信号となる。
【００１９】
このような切り替え回路４を用いることにより、テストモード時は、監視用回路２の出力信号ＭＮＴを本体回路１の出力信号ＯＵＴとは異なる値とすることができる。
【００２０】
本実施形態では、このテストモード時に監視用回路２の出力信号ＭＮＴを本体回路１の出力信号ＯＵＴと異なる値にすることができることを利用して、比較回路３の故障検出を行う。すなわち、監視用回路２の出力信号ＭＮＴが本体回路１の出力信号ＯＵＴと異なるときに、比較回路３から故障検出信号ＥＲＲが出力されれば比較回路３は正常と判定し、比較回路３から故障検出信号ＥＲＲが出力されなければ比較回路３は故障と判定する。
【００２１】
ところで、実際の本体回路１へは、バスラインの信号、データ系の信号、制御系の信号など、性格の異なる様々な信号が入力される。また、本体回路１の出力も、様々な入力の組み合わせによって生成される。したがって、テストモード時の監視用回路２への入力を、一律、本体回路１への入力信号の反転信号とするよりは、部分的に反転信号とした方が、監視用回路２の出力を効率よく本体回路１の出力と異ならせることができる。
【００２２】
図３は、本発明の実施形態に係る二重化回路の実際的な構成の例を示すブロック図である。
【００２３】
図３に示す例では、３系統の入力信号ＩＮ−１、ＩＮ−２、ＩＮ−３が、それぞれに、切り替え回路４−１、４−２、４−３へ入力される。切り替え回路４−１、４−２、４−３は、テスト信号ＴＥＳＴ−１、ＴＥＳＴ−２、ＴＥＳＴ−３により、それぞれ独立に、通常動作モードとテストモードの切り替えが行われる。なお、切り替え回路４−１、４−２、４−３の通常動作モードとテストモードの切り替え動作は、切り替え回路４と同じく、図２（ｂ）に示す真理値表に従う。
【００２４】
切り替え回路４−１、４−２、４−３の通常動作モードとテストモードの切り替えが独立に行われることにより、監視用回路２への入力ＩＴ−１、ＩＴ−２、ＩＴ−３を、入力信号ＩＮ−１、ＩＮ−２、ＩＮ−３の正転信号とするか、反転信号とするかを任意に組み合わせることができる。
【００２５】
その結果、本体回路１の出力信号ＯＵＴ−１、ＯＵＴ−２、ＯＵＴ−３の値と、監視用回路２の出力信号ＭＮＴ−１、ＭＮＴ−２、ＭＮＴ−３の値とを、容易に異ならせることができる。
【００２６】
比較回路３は、本体回路１の出力信号ＯＵＴ−１、ＯＵＴ−２、ＯＵＴ−３の値と、監視用回路２の出力信号ＭＮＴ−１、ＭＮＴ−２、ＭＮＴ−３の値とを、それぞれに比較し、いずれかの比較で不一致が発生したときは、故障検出信号ＥＲＲを出力する。
【００２７】
次に、本実施形態の二重化回路における、比較回路３の故障を検出するためのテスト方法の具体的な例について、図４および図５を用いて説明する。
【００２８】
図４に示すブロック図では、本体回路１がレジスタ１１を有しており、レジスタ１１は、書き込み制御信号ＷＲが‘１’のとき、バス信号ＢＵＳから入力された値が書き込まれ、読み出し制御信号ＲＤが‘１’のとき、格納している値を出力信号ＯＵＴとして出力する。
【００２９】
また、監視用回路２は、本体回路１のレジスタ１１と同じ回路であるレジスタ２１を有している。この監視用回路２への入力は、切り替え回路４−１、４−２、４−３を介して入力される。すなわち、バス信号ＢＵＳが入力される切り替え回路４−１はバス信号ＢＵＳ−Ｔを、書き込み制御信号ＷＲが入力される切り替え回路４−２は書き込み制御信号ＷＲ−Ｔを、読み出し制御信号ＲＤが入力される切り替え回路４−３は読み出し制御信号ＲＤ−Ｔを、監視用回路２へ入力する。
【００３０】
切り替え回路４−１、４−２、４−３は、テスト信号ＴＥＳＴ−１、ＴＥＳＴ−２、ＴＥＳＴ−３により、それぞれ独立に、通常動作モードとテストモードの切り替えが行われる。
【００３１】
また、切り替え回路４−１は、図２（ｃ）に示した回路構成を有するものとし、切り替え回路４−２、４−３は、図２（ａ）に示した回路構成を有するものとする。
【００３２】
レジスタ２１は、書き込み制御信号ＷＲ−Ｔが‘１’のとき、バス信号ＢＵＳ−Ｔから入力された値が書き込まれ、読み出し制御信号ＲＤ−Ｔが‘１’のとき、格納している値を出力信号ＯＵＴ−Ｔとして出力する。
【００３３】
比較回路３は、本体回路１の出力信号ＢＵＳの値と監視用回路２の出力信号ＢＵＳ−Ｔの値との比較、および本体回路１の出力信号ＯＵＴの値と監視用回路２の出力信号ＯＵＴ−Ｔの値との比較を行い、いずれかの比較で不一致が発生したときは、故障検出信号ＥＲＲを出力する。
【００３４】
図５は、図４に示す二重化回路における、比較回路３の故障を検出するためのテストシーケンスの例を示すタイムチャートである。なお、ここでは、テスト信号ＴＥＳＴ−１、ＴＥＳＴ−３の値は、‘０’に固定されている。
【００３５】
テストの際は、まず、テスト信号ＴＥＳＴ−２を‘０’（通常動作モード）にして、バス信号ＢＵＳのデータ値をＤ１にし、書き込み制御信号ＷＲ‘１’（書き込み許可）にする。これにより、本体回路１のレジスタ１１に値Ｄ１が格納される。
【００３６】
このとき、テスト信号ＴＥＳＴ−１が‘０’（通常動作モード）であるので、監視用回路２へ入力されるバス信号ＢＵＳ−Ｔのデータ値もＤ１となる。また、テスト信号ＴＥＳＴ−２が‘０’であるので、監視用回路２へ入力される書き込み制御信号ＷＲ−Ｔも‘１’ （書き込み許可）となり、監視用回路２のレジスタ２１にも値Ｄ１が格納される。
【００３７】
その後、一旦、書き込み制御信号ＷＲを‘０’とした後に、テスト信号ＴＥＳＴ−２を‘１’（テストモード）に変化させた上で、再度、書き込み制御信号ＷＲを‘１’にする。このとき、バス信号ＢＵＳのデータ値をＤ２（Ｄ１とは異なる値）とする。
【００３８】
テストモード時も、書き込み制御信号ＷＲが‘１’になると、本体回路１は、レジスタ１１への書き込み動作が行われる。したがって、レジスタ１１が書き換えられ、レジスタ１１には値Ｄ２が格納される。
【００３９】
一方、テストモード時、監視用回路２へ入力される書き込み制御信号ＷＲ−Ｔは‘０’のままであり、監視用回路２のレジスタ２１はデータの書き換えが行われない。すなわち、レジスタ２１に格納されているデータの値はＤ１のままである。
【００４０】
次に、読み出し制御信号ＲＤを‘１’（読み出し許可）とする。このとき、テスト信号ＴＥＳＴ−３が‘０’（通常動作モード）であるので、監視用回路２へ入力される読み出し制御信号ＲＤ−Ｔも‘１’（読み出し許可）となる。
【００４１】
そこで、本体回路１のレジスタ１１からは値Ｄ２が読み出されて、出力信号ＯＵＴの値はＤ２となる。一方、監視用回路２のレジスタ２１からは値Ｄ１が読み出されて、出力信号ＯＵＴ−Ｔの値はＤ１となる。
【００４２】
そこで、この読み出し制御信号ＲＤが‘１’である期間を比較回路３の故障診断期間として、比較回路３から出力される故障検出信号ＥＲＲの信号レベルをチェックする。故障検出信号ＥＲＲの信号レベルとしては、例えば、本体回路１の出力と監視用回路２の出力が不一致のときは‘１’が出力され、一致のときは‘０’が出力されるものとする。
【００４３】
この場合、本体回路１の出力信号ＯＵＴの値がＤ２、監視用回路２の出力信号ＯＵＴ−Ｔの値がＤ１であるので、本来ならば、比較回路３から出力される故障検出信号ＥＲＲの信号レベルは‘１’（不一致）のはずである。
【００４４】
そこで、もし、比較回路３から出力される故障検出信号ＥＲＲの信号レベルが‘０’（一致）であるならば、比較回路３が正常に動作していないことになる。
【００４５】
したがって、故障検出信号ＥＲＲの信号レベルが‘０’ならば比較回路３は「故障」と判定することができ、故障検出信号ＥＲＲの信号レベルが‘１’ならば比較回路３は「正常」と判定することができる。
【００４６】
なお、比較回路３のうち、本体回路１の出力信号ＢＵＳと監視用回路２の出力信号ＢＵＳ−Ｔとの比較を行う回路の故障診断を行う場合は、テスト信号ＴＥＳＴ−１を‘１’（テストモード）とするだけでよい。これにより、監視用回路２の出力信号ＢＵＳ−Ｔの値は、本体回路１の出力信号ＢＵＳの値を反転させたものとなり、上述の故障検出信号ＥＲＲの信号レベルによる故障診断を容易に行うことができる。
【００４７】
このような本実施形態によれば、本体回路１へ入力される信号を切り替え回路４を介して監視用回路２へ入力することにより、テストモード時に監視用回路２へ入力される信号を本体回路１へ入力される信号とは異なる信号とすることができる。これにより、監視用回路２の出力信号ＭＮＴを本体回路１の出力信号ＯＵＴとは異なる値とすることができる。よって、このことを利用して比較回路３の故障検出を行うことができる。
【００４８】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構成の例を示すブロック図である。本実施の形態の半導体装置は、第1の実施形態で示した二重化回路を有するＭＣＵ（マイクロ・コンピュータ・ユニット）である。
【００４９】
本実施形態のＭＣＵ１００は、二重化回路１１０と、ＣＰＵ１２０と、ＲＯＭ１３０と、ＲＡＭ１４０と、を備える。
【００５０】
ＣＰＵ１２０は、通常、例えばＲＯＭ１３０に格納されたプログラムを実行し、その処理結果をＲＡＭ１４０に書き込むなどの処理を行っている。
【００５１】
本実施形態では、二重化回路１１０から出力される故障検出信号ＥＲＲは、ＣＰＵ１２０に対する割り込み要求信号として用いられる。
【００５２】
通常は、テスト信号ＴＥＳＴにより、動作モードが通常動作モードに設定されている。このとき、二重化回路１１０から故障検出信号ＥＲＲによる割り込み要求が発生した場合、ＣＰＵ１２０は、二重化回路１１０の動作に異常が発生したと判断し、例えば、実行中のプログラムの処理を停止する。
【００５３】
一方、二重化回路１１０の比較回路３のテストを実行するときは、テスト信号ＴＥＳＴにより、動作モードがテストモードに設定される。
【００５４】
この場合、二重化回路１０の比較回路３が正常に動作していれば、二重化回路１１０から故障検出信号ＥＲＲによる割り込み要求が発生するはずである。そこで、ＣＰＵ１２０は、テストの実行中に二重化回路１１０から故障検出信号ＥＲＲによる割り込み要求が発生しなかったら、二重化回路１０の比較回路３に故障が発生している、と判定する。
【００５５】
このような本実施形態によれば、テストモード設定中に二重化回路１０からの割り込み要求の発生を監視することにより、二重化回路１０の比較回路３の故障を検出することができる。
【００５６】
以上説明した少なくとも１つの実施形態の二重化回路によれば、比較回路の故障を検出することができる。
【００５７】
また、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５８】
１  本体回路
２  監視用回路
３  比較回路
４、４−１、４−２、４−３  切り替え回路
１１、２１  レジスタ
１００  ＭＣＵ
１１０  二重化回路
１２０  ＣＰＵ
１３０  ＲＯＭ
１４０  ＲＡＭ
【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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【図６】
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