(57)【要約】【課題】  複数の、入出力特性がスロープ状の曲線を成す論理ブロックを直列に接続した論理ブロック列の各段の出力信号から環境変化を測定する。【解決手段】  条件設定手段は、論理ブロック列の最前段の論理ブロックの入力に周期的または任意のタイミングで与える入力信号と、入力信号に応答して論理ブロックのそれぞれから出力される出力信号の値と比較する出力判定値を設定する。基準段数判定手段は、入力信号に応答して各論理ブロックから出力される出力信号の値を出力判定値と比較し、出力信号の値と出力判定値の大小関係を、当該出力信号を出力した論理ブロックの段数情報と共に識別し、当該識別した出力信号の値と出力判定値の大小関係が逆転する論理ブロックの段数を基準段数として出力する。環境変化識別手段は、基準段数を監視し、基準段数が変化するとその増減に基づいて環境変化情報を出力する。【選択図】      図１
2013161813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の、入出力特性がスロープ状の曲線形状を成す論理ブロックのそれぞれを、前段の論理ブロックの出力を後段の論理ブロックの入力に接続する直列接続して構成した論理ブロック列と、
前記論理ブロック列の最前段の論理ブロックの入力に、周期的または任意のタイミングで与える入力信号と、当該入力信号に応答して前記複数の論理ブロックのそれぞれから出力される出力信号の値と比較する出力判定値を設定する条件設定手段と、
前記最前段の論理ブロックの入力に与えた前記入力信号に応答して前記複数の論理ブロックのそれぞれから出力される出力信号の値を前記出力判定値と比較し、前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係を、当該出力信号を出力した論理ブロックの段数情報と共に識別し、当該識別した前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係が逆転する前記論理ブロックの段数を基準段数として出力する基準段数判定手段と、
前記基準段数を監視し、前記基準段数が変化するとその増減に基づいて環境変化情報を出力する環境変化識別手段と
を備えることを特徴とする環境変化測定回路。
【請求項２】
前記基準段数判定手段は、
前記論理ブロックのそれぞれが出力する出力信号の値を測定し、それを前記論理ブロックの段数情報とともにそれぞれ出力する出力信号測定部と、
前記出力信号測定部が出力する出力信号の値を前記出力判定値とそれぞれ比較して、当該出力信号の値と前記出力判定値の大小関係をそれぞれ判定し、当該判定した大小関係と、当該出力信号の値を出力した論理ブロックの段数とをそれぞれ出力する出力値―段数識別部と、
前記出力値―段数識別部がそれぞれ出力する前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係において、当該大小関係が逆転したときの前記出力信号の値を出力した論理ブロックの段数を前記基準段数として特定して出力する前記段数判定部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の環境変化測定回路。
【請求項３】
前記環境変化識別手段は、
前記基準段数の増減の変化情報を、予め識別した環境変化情報と対応付けて記憶する測定データベースと、
周期的または任意のタイミングで前記段数判定部が出力する前記基準段数を監視し、前記基準段数に予め定めた傾向の変化が生じたことを識別した場合に、前記測定データベースを参照して当該識別した変化に対応する前記環境変化情報を出力する基準段数監視部と
を備えることを特徴とする請求項２に記載の環境変化測定回路。
【請求項４】
前記論理ブロック列は、前記論理ブロックとしてバッファーまたはインバータを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの請求項に記載の環境変化測定回路。
【請求項５】
複数の、入出力特性がスロープ状の曲線形状を成す論理ブロックのそれぞれを、前段の論理ブロックの出力を後段の論理ブロックの入力に接続する直列接続して構成した論理ブロック列と、
前記論理ブロック列の最前段の論理ブロックの入力に、周期的または任意のタイミングで与える入力信号と、当該入力信号に応答して前記複数の論理ブロックのそれぞれから出力される出力信号の値と比較する出力判定値を設定し、同一の測定周期内で前記入力信号の値を変化させて出力する条件設定手段と、
前記論理ブロック列の任意の段数の論理ブロックを選択し、前記最前段の論理ブロックの入力に与えた前記入力信号に応答して当該選択した論理ブロックから出力される出力信号の値を前記出力判定値と比較し、前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係を、前記条件設定手段で設定した前記入力信号の入力値と共に識別し、当該識別した前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係が同一の測定周期内で逆転するときの前記入力値を基準入力値として出力する基準入力値判定手段と、
前記基準入力値を監視し、前記基準入力値が変化するとその増減に基づいて環境変化情報を出力する環境変化識別手段と
を備えることを特徴とする環境変化測定回路。
【請求項６】
前記基準入力値判定手段は、
前記論理ブロック列の任意の段数の論理ブロックを選択し、当該選択した論理ブロックから前記入力値に対応して出力される出力信号の値を測定してそれぞれ出力する出力信号選択測定部と、
前記出力信号選択測定部がそれぞれ出力する前記論理ブロックの出力信号の値と前記出力判定値とそれぞれ比較して、当該出力信号の値と前記出力判定値との大小関係をそれぞれ判定し、前記出力信号の値と前記出力判定値との大小関係を前記条件設定手段が設定した前記入力値と共に同期してそれぞれ出力する出力値―入力値識別部と、
前記出力値―入力値識別部がそれぞれ出力する前記出力信号の値と前記出力判定値との大小関係において、当該大小関係が同一の測定周期内で逆転する前記入力値を基準入力値として特定して出力する入力値判定部と
を備えることを特徴とする請求項５に記載の環境変化測定回路。
【請求項７】
前記環境変化識別手段は、
前記基準入力値の増減の変化情報を、予め識別した環境変化情報と対応付けて記憶する測定データベースと
周期的または任意のタイミングで前記入力値判定部が出力する前記基準入力値を監視し、前記基準入力値に予め定めた傾向の変化が生じたことを識別した場合に、前記測定データベースを参照して当該識別した変化に対応する前記環境変化情報を出力する基準入力値監視部と
を備えることを特徴とする請求項６に記載の環境変化測定回路。
【請求項８】
複数の、入出力特性がスロープ状の曲線形状を成す論理ブロックのそれぞれを、前段の論理ブロックの出力を後段の論理ブロックの入力に接続した論理ブロック列として直列に接続し、
前記論理ブロック列の最前段の論理ブロックの入力に、周期的または任意のタイミングで入力信号を与え、
前記最前段の論理ブロックの入力に与えた前記入力信号に応答して前記複数の論理ブロックのそれぞれから出力される出力信号の値を、予め設定した出力判定値と比較し、
前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係を、当該出力信号を出力した論理ブロックの段数情報と共に識別し、
当該識別した前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係が逆転する前記論理ブロックの段数を基準段数として出力し、
前記基準段数を監視し、前記基準段数が変化するとその増減に基づいて環境変化情報を出力する
ことを特徴とする環境変化測定方法。
【請求項９】
複数の、入出力特性がスロープ状の曲線形状を成す論理ブロックのそれぞれを、前段の論理ブロックの出力を後段の論理ブロックの入力に接続した論理ブロック列として直列に接続し、
前記論理ブロック列の最前段の論理ブロックの入力に、周期的または任意のタイミングで、同一の測定周期内で値が変化する入力信号を与え、
前記論理ブロック列の任意の段数の論理ブロックを選択し、前記最前段の論理ブロックの入力に与えた前記入力信号に応答して当該選択した論理ブロックから出力される出力信号の値を、予め設定した出力判定値と比較し、
前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係を、対応する前記入力信号の入力値と共に識別し、
当該識別した前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係が同一の測定周期内で逆転するときの前記入力値を基準入力値として出力し、
前記基準入力値を監視し、前記基準入力値が変化するとその増減に基づいて環境変化情報を出力する
ことを特徴とする環境変化測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境変化測定回路および方法に関し、特に、半導体集積回路の周囲環境の変動を測定する環境変化測定回路および環境変化測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路を含む製品が使用される実際の周囲環境は、設計段階での事前の予測が困難である。周囲環境とは例えば電源電圧レベルや温度などが挙げられる。半導体集積回路を含む製品が実際に使用される環境下でこれらの変動状況を知ることができれば、適切な負荷分散などの対応が可能となり、半導体集積回路の性能を最大限に引き出すことが可能となる。例えば、１つのプロセッサ・パッケージの中にプロセッサ・コアが複数ないし多数封入されているマルチコア・メニーコアなどにおいては、コア毎の温度や電源電圧の変動状況に応じて処理を振り分けたり、動作を停止させたりする負荷分散が可能になる。また、環境の変動状況に応じて、動作周波数が最大となるようにするとか、処理中の消費電力が最小になるようにするとかいうように、半導体集積回路の性能を最大限に引き出す使い方が可能になる。
【０００３】
周囲環境の変化として電源電圧変動を考えるとき、例えば特許文献１のような方法で検出することができる。特許文献１は、デバイスに供給されている電源電圧の低下を、電圧降下を検出するための個別の電源を設けることなく検出することができる電圧降下検出回路を開示する。特許文献１の発明によれば、電源電圧の低下に応じて、その電源電圧が設定した基準値を下回ると能動素子が低下信号を出力する。
【０００４】
また、電子デバイス内の論理素子間の配線不良を効率よく検出するものとして、特許文献２のような不良検出装置がある。特許文献２の図１に示すように、電子デバイス内で複数段の論理素子１００、１１０、１２０、１３０が接続され、例えば、論理素子１１０および論理素子１２０の間の接続不良が論理素子１２０の出力信号により検出される。特許文献２の不良検出装置によれば、電源電圧を動作電圧に昇圧した状態で前段論理素子である論理素子１１０が出力する第１出力電圧を逆転させ、後段論理素子である論理素子１２０が出力する第２出力電圧を取得する。そして、第１出力電圧を逆転させてから第２出力電圧が逆転するまでの遅延時間に基づいて、前段論理素子１１０と後段論理素子１２０の間の接続不良を検出する。そのため、この不良検出装置は、電子デバイスに供給する電源電圧を制御する初期化部と昇圧部、第１出力電圧を逆転させる逆転動作部、および不良検出部とを備えている。
【０００５】
さらに、半導体集積回路の経年劣化に対処するものとして、特許文献３のような劣化診断回路がある。この劣化診断回路は、半導体集積回路内に設けられた実回路の経年劣化による故障時期を予測する。この劣化診断回路は、半導体集積回路に組み込まれ、特許文献３の図１に示すように、信号発生回路１４、劣化診断対象回路１６ａ、及び劣化判定回路１８で構成される。信号発生回路１４は、一定の周波数でパルス信号を出力して劣化診断対象回路１６ａに供給する。劣化診断対象回路１６ａは、実回路と同時期に設けられ、信号発生回路１４が出力するパルス信号を通過させる。劣化判定回路１８は、信号発生回路１４が出力するパルス信号と同じ周波数を有するクロック信号を生成する。そして、劣化判定回路１８は、劣化診断対象回路１６ａを通過したパルス信号のタイミングを、自装置が生成するクロック信号のタイミングと比較して劣化の発生状況を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０４８５７４号公報
【特許文献２】特開２００７−０４６９６１号公報
【特許文献３】特開２００８−１４７２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された電圧降下検出回路は、電源電圧の低下だけを検出するものである。電源電圧の低下だけを検出しても環境変化の検出という観点からは十分ではない。また、電源電圧の上昇も含めた変化を検出するためには、基準電圧の生成や、その基準電圧と出力の関係を考慮する必要があり、そのための構成が複雑になる。
【０００８】
特許文献２に開示された不良検出装置は、特定箇所の接続不良を検出するための技術である。特定箇所の接続不良を直接検出することができないので、この不良検出装置は、その特定箇所の前段論理素子の出力の変化と、その変化に起因する後段論理素子の出力変化により不良検出を行っている。つまり、特許文献２は、周囲環境の変動を検出するというよりも故障検出を目的とした技術であり、電源電圧を制御する初期化部と昇圧部、前段論理素子の出力電圧を逆転させる逆転動作部、および不良検出部とを備える複雑な構成となっている。
【０００９】
特許文献３に開示された劣化診断回路は、半導体集積回路の経年劣化を調べるための技術である。実回路と同時期に設けられた劣化診断対象回路を通過したパルス信号のタイミングを、基準とするタイミングと比較することにより劣化の発生状況を判定している。つまり、特許文献３は、周囲環境の変化を検出するというよりも経年劣化検出を目的とした技術であり、信号発生回路、劣化診断対象回路、及び劣化判定回路とを備える複雑な構成となっている。
【００１０】
本発明の目的は、上記の課題を解決して、簡易な回路構成で半導体集積回路の周囲環境の変動状況を測定することができる環境変化測定回路および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を実現するために、本発明の一形態である環境変化測定回路は、複数の、入出力特性がスロープ状の曲線形状を成す論理ブロックのそれぞれを、前段の論理ブロックの出力を後段の論理ブロックの入力に接続する直列接続して構成した論理ブロック列と、前記論理ブロック列の最前段の論理ブロックの入力に、周期的または任意のタイミングで与える入力信号と、当該入力信号に応答して前記複数の論理ブロックのそれぞれから出力される出力信号の値と比較する出力判定値を設定する条件設定手段と、前記最前段の論理ブロックの入力に与えた前記入力信号に応答して前記複数の論理ブロックのそれぞれから出力される出力信号の値を前記出力判定値と比較し、前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係を、当該出力信号を出力した論理ブロックの段数情報と共に識別し、当該識別した前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係が逆転する前記論理ブロックの段数を基準段数として出力する基準段数判定手段と、前記基準段数を監視し、前記基準段数が変化するとその増減に基づいて環境変化情報を出力する環境変化識別手段と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明の別の形態である環境変化測定回路は、複数の、入出力特性がスロープ状の曲線形状を成す論理ブロックのそれぞれを、前段の論理ブロックの出力を後段の論理ブロックの入力に接続する直列接続して構成した論理ブロック列と、前記論理ブロック列の最前段の論理ブロックの入力に、周期的または任意のタイミングで与える入力信号と、当該入力信号に応答して前記複数の論理ブロックのそれぞれから出力される出力信号の値と比較する出力判定値を設定し、同一の測定周期内で前記入力信号の値を変化させて出力する条件設定手段と、前記論理ブロック列の任意の段数の論理ブロックを選択し、前記最前段の論理ブロックの入力に与えた前記入力信号に応答して当該選択した論理ブロックから出力される出力信号の値を前記出力判定値と比較し、前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係を、前記条件設定手段で設定した前記入力信号の入力値と共に識別し、当該識別した前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係が同一の測定周期内で逆転するときの前記入力値を基準入力値として出力する基準入力値判定手段と、前記基準入力値を監視し、前記基準入力値が変化するとその増減に基づいて環境変化情報を出力する環境変化識別手段と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の形態である環境変化測定方法は、複数の、入出力特性がスロープ状の曲線形状を成す論理ブロックのそれぞれを、前段の論理ブロックの出力を後段の論理ブロックの入力に接続した論理ブロック列として直列に接続し、前記論理ブロック列の最前段の論理ブロックの入力に周期的または任意のタイミングで入力信号を与え、前記最前段の論理ブロックの入力に与えた前記入力信号に応答して前記複数の論理ブロックのそれぞれから出力される出力信号の値を、予め設定した出力判定値と比較し、前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係を、当該出力信号を出力した論理ブロックの段数情報と共に識別し、当該識別した前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係が逆転する前記論理ブロックの段数を基準段数として出力し、前記基準段数を監視し、前記基準段数が変化するとその増減に基づいて環境変化情報を出力することを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明の別の形態である環境変化測定方法は、複数の、入出力特性がスロープ状の曲線形状を成す論理ブロックのそれぞれを、前段の論理ブロックの出力を後段の論理ブロックの入力に接続した論理ブロック列として直列に接続し、前記論理ブロック列の最前段の論理ブロックの入力に、周期的または任意のタイミングで、同一の測定周期内で値が変化する入力信号を与え、前記論理ブロック列の任意の段数の論理ブロックを選択し、前記最前段の論理ブロックの入力に与えた前記入力信号に応答して当該選択した論理ブロックから出力される出力信号の値を、予め設定した出力判定値と比較し、前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係を、対応する前記入力信号の入力値と共に識別し、当該識別した前記出力信号の値と前記出力判定値の大小関係が同一の測定周期内で逆転するときの前記入力値を基準入力値として出力し、前記基準入力値を監視し、前記基準入力値が変化するとその増減に基づいて環境変化情報を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体集積回路の周囲の環境の変動状況を簡易な回路構成で測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態による環境変化測定回路の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の環境変化測定回路の動作を示すフロー図である。
【図３】第２の実施形態による環境変化測定回路の構成を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態の論理ブロック列を構成する論理ブロックの入出力応答の例を示す応答曲線である。
【図５】第２の実施形態の論理ブロック列を構成する論理ブロックの別の入出力応答の例を示す応答曲線である。
【図６】第２の実施形態の基準段数の判定例を説明する応答曲線である。
【図７】環境変化に応じて論理ブロックの入出力応答が変化する例を示す応答曲線である。
【図８】第２の実施形態の環境変化測定回路の基準段数を判定する動作を示すフロー図である。
【図９】第２の実施形態の環境変化測定回路の環境変化を識別する動作を示すフロー図である。
【図１０】第３の実施形態による環境変化測定回路の構成を示すブロック図である。
【図１１】第３の実施形態の環境変化測定回路の動作を示すフロー図である。
【００１７】
【図１２】第４の実施形態による環境変化測定回路の構成を示すブロック図である。
【図１３】第４の実施形態の環境変化測定回路の測定原理を説明する論理ブロックの入出力応答の例を示す応答曲線である。
【図１４】第４の実施形態の環境変化測定回路の基準入力値を判定する動作を示すフロー図である。
【図１５】論理ブロックとしてインバータを用いたときの偶数段と奇数段での応答曲線の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の第１の実施形態である環境変化測定回路の構成を示すブロック図である。
【００２０】
第１の実施形態の環境変化測定回路１００は、論理ブロック列１、条件設定手段２、基準段数判定手段３および環境変化識別手段４を含む構成になっている。
【００２１】
論理ブロック列１は、複数の、入出力特性がスロープ状の曲線形状を成す論理ブロック１１〜１Ｘ（Ｘは任意の整数）が直列に接続されて構成されている。各論理ブロックの出力は、後段の論理ブロックの入力に接続されている。
【００２２】
条件設定手段２は、論理ブロック列１の最前段の論理ブロック１１の入力に周期的または任意のタイミングで与える入力信号と、当該入力信号に応答して各論理ブロックから出力される出力信号の値と比較する出力判定値を設定する。
【００２３】
この構成により、最前列の論理ブロック１１に入力された信号は、その論理ブロック１１の応答特性に従った信号として出力され、次段の論理ブロック１２に入力される。論理ブロック１２から出力された信号は、その次段の論理ブロック１３に入力される。同様にして、各論理ブロックから出力される信号は、後段の論理ブロックに順次入力される構成となっている。そのため、論理ブロック列１では、個々の論理ブロックが示す入出力応答特性は、等価的に個々の論理ブロックの入出力応答特性が各段ごとに順次重畳されてゆく形態となる。
【００２４】
ここで、各論理ブロックから出力される出力信号は、基準段数判定手段３にも引き込まれている。
【００２５】
基準段数判定手段３は、最前段の論理ブロック１１の入力に与えた入力信号に応答して各論理ブロックからそれぞれ出力される出力信号の値を出力判定値と比較する。基準段数判定手段３は、その比較により、各論理ブロックからの出力信号の値と出力判定値の大小関係を、当該出力信号を出力した論理ブロックの段数情報と共に識別する。論理ブロックの段数情報とは、その論理ブロックが直列接続された論理ブロック列の最前段から数えて何段目の論理ブロックであるかを示す数である。さらに、基準段数判定手段３は、当該識別した出力信号の値と出力判定値の大小関係が逆転する論理ブロックの段数を基準段数として出力する。
【００２６】
環境変化識別手段４は、基準段数判定手段３が出力する基準段数を監視し、その基準段数が変化するとその増減に基づいて環境変化情報を出力する。
【００２７】
本実施形態の環境変化測定回路は次の原理により環境測定を行う。
【００２８】
論理ブロックの入出力応答特性は論理ブロックの周囲の環境変化により変わってくる。しかも、論理ブロック列として各論理ブロックの出力を次段の論理ブロックの入力に順次直列に接続する構成により、個々の論理ブロックが示す入出力応答特性は、等価的に個々の論理ブロックの入出力応答特性が各段ごとに順次重畳されてゆく形態となる。
【００２９】
そのため、１つの入力信号の値に対して、論理ブロック列の各論理ブロックからはそれぞれ異なる値の出力信号が得られる。そこで、任意に設定した入力信号の値に基づいて各論理ブロックから出力される出力信号の値と、任意に設定した出力判定値との大小関係を、当該出力信号を出力した論理ブロックの段数情報と共に識別する。
【００３０】
このようにすることで、論理ブロック列の最前段からある範囲の論理ブロックにおいては、例えば、出力判定値より大きい値の出力信号かもしれない。そして、その論理ブロックがある段数になると、その大小関係が逆転して出力判定値より小さい値の出力信号を出力するようになる。この出力信号の値と出力判定値の大小関係が逆転する論理ブロックの段数を基準段数として出力する。この基準段数は、着目している環境の基準状態であることを示す数値として使われる。
【００３１】
同様の測定を周期的または任意のタイミングで行った結果として、時間の経過にともなってこの基準段数が変化することは、論理ブロックの入出力応答特性が変わったことを意味する。そして、それは同時に論理ブロックの周囲の着目している環境状態が変化したことを意味する。そこで、基準段数の増減に基づいて、着目している環境状態の変化情報を出力する。
【００３２】
図２は本発明の第１の実施形態の環境変化測定方法を説明するフロー図である。
【００３３】
まず、論理ブロック列を形成する（Ｓ１０１）。そのため、複数の、入出力特性がスロープ状の曲線形状を成す論理ブロックのそれぞれを、前段の論理ブロックの出力を後段の論理ブロックの入力に接続した論理ブロック列として直列に接続する。もちろん、あらかじめ用意しておいたそのように構成された論理ブロック列を使用してもよい。
【００３４】
次に、論理ブロック列の最前段の論理ブロックの入力に、周期的または任意のタイミングで入力信号を与える（Ｓ１０２）。
【００３５】
最前段の論理ブロックの入力に与えた入力信号に応答して各論理ブロックから出力される出力信号の値に基づいて基準段数を判定する。そのためには、各論理ブロックから出力される出力信号の値を、予め設定した出力判定値と比較する。この出力信号の値と出力判定値の大小関係を、当該出力信号を出力した論理ブロックの段数情報と共に識別する（Ｓ１０３）。この識別した出力信号の値と出力判定値の大小関係が逆転する論理ブロックの段数を基準段数として出力する（Ｓ１０４）。
【００３６】
基準段数を監視して基準段数が変化したかどうかを判定する（Ｓ１０５）。そして、基準段数が変化するとその増減に基づいて環境変化情報を出力する（Ｓ１０６）。
【００３７】
以上の構成により、第１の実施形態の環境変化測定回路１００は、着目している環境の基準状態を論理ブロックの基準段数という情報で把握することができる。そして、その基準段数の増減に基づいて着目している環境状態が変動したことを知ることができる。そのため、第１の実施形態の環境変化測定回路１００は、論理ブロックの周囲の環境の変動状況を、論理ブロック列の出力信号を測定するという簡易な回路構成で測定することが可能となる。
【００３８】
次に、第２の実施形態の環境変化測定回路を説明する。
【００３９】
図３は、第２の実施形態による環境変化測定回路２００の構成を示すブロック図である。
【００４０】
第２の実施形態の環境変化測定回路２００は、論理ブロック列１、条件設定部２０、基準段数判定部３０および環境変化識別部４０を含む構成になっている。
【００４１】
論理ブロック列１は、第１の実施形態の環境変化測定回路１００における論理ブロック列１と同じ構成である。
【００４２】
つまり、論理ブロック列１は、複数の、入出力特性がスロープ状の曲線形状を成す論理ブロック１１〜１Ｘ（Ｘは任意の整数）が直列に接続されて構成されている。各論理ブロックの出力は、対応する後段の論理ブロックの入力に接続されている。ここで各段の論理ブロックは同一の半導体集積回路であるものとする。
【００４３】
条件設定部２０は、論理ブロック列１の最前列の論理ブロック１１の入力に任意の値の入力信号２０１を与える。後述するように、この入力信号は周期的または任意のタイミングで条件設定部２０から出力する。また、条件設定部２０は、後述する出力判定値２０２が任意の値で設定され、基準段数判定部３０に出力される。
【００４４】
この構成により、条件設定部２０が最前列の論理ブロック１１の入力に与えた入力信号は、その論理ブロック１１の応答特性に従った出力信号として出力され、次段の論理ブロック１２に入力される。論理ブロック１２から出力された出力信号は、その次段の論理ブロック１３に入力される。同様にして、各論理ブロックから出力される出力信号は、対応する後段の論理ブロックに順次入力される構成となっている。そのため、論理ブロック列１では、個々の論理ブロックが示す入出力応答特性は、等価的に個々の論理ブロックの入出力応答特性が各段ごとに順次重畳されてゆく形態となる。
【００４５】
つまり、本実施の形態の環境変化測定回路は、最前段の論理ブロックから入力した入力信号を順次後段の論理ブロックに伝達して行き、各段の論理ブロックから出力される出力信号を測定するものである。
【００４６】
この、各段の論理ブロックから出力される出力信号を測定する構成として基準段数判定部３０を備える。従って、各段の論理ブロックにおいては次のことが行われる。まず、信号が入力から入ってその論理ブロックの入出力応答特性に応じたレベルの信号として出力に出て行く。そして、出力に出た信号は次段の論理ブロックの入力に入る。同時に、出力に出た信号は基準段数判定部３０に入力される。
【００４７】
基準段数判定部３０は、各段の論理ブロックにおいて順次重畳された形態となっている入出力応答特性に応じた出力信号のレベルを、各段の論理ブロックごとに測定する。そして、以下に述べる方法で、着目している環境状態を論理ブロックの段数情報（基準段数情報）として算出する。
【００４８】
図４〜６を参照して、基準段数情報の算出について説明する。
【００４９】
図４は、論理ブロック列１を構成する論理ブロックの入出力応答の例を示す応答曲線である。本実施形態の各論理ブロックは、図４に示すようなスロープ状の曲線の入出力応答特性を有するものとする。図４は、論理ブロックを電源電圧レベルＶで動作させた場合の論理ブロックに加えた入力信号と論理ブロックからの出力信号の関係を示している。
【００５０】
図４の応答特性は、入力がＶ／２を境に、Ｖ／２より小さい入力に対しては出力がより０に、またＶ／２より大きな入力に対しては出力がよりＶに近づくことを示している。なお、論理ブロックの有する入出力応答特性は必ずしも図４と同一である必要は無い。しかし、本実施形態で想定している入出力応答特性はスロープ状の曲線である必要がある。例えば、Ｃ字、Ｊ字、Ｓ字等が有する曲線部を含んでいればよい。従って、ある入力信号レベル（例えば、Ｖ／２）を境に出力が０かＶに決まってしまうような特性は使えない。なお、入出力応答特性が示す曲線を以降は応答曲線と称する。
【００５１】
図５は、論理ブロック列１の直列に接続した複数段の論理ブロックにおける、途中の論理ブロックにおける等価的な応答曲線を示すものである。つまり、論理ブロック１段では図４に示す応答曲線であるが、複数段の論理ブロックを通過した後の等価的な応答曲線は、図５に示す応答曲線になる。図５の応答曲線は、図４の応答曲線が順次重畳されて形成された形態となっている。なお、以降は、上述した各段の論理ブロックにおける等価的な応答曲線を、単に各段の論理ブロックの応答曲線と称して説明する。
【００５２】
本実施形態では、このように構成された環境変化測定回路を、測定対象としている半導体集積回路が使われている製品や半導体集積回路そのものの中に組み込んでおく。
【００５３】
以上の前提のもとに基準段数情報の算出について説明する。なお、ここでは着目する環境として、電源電圧レベルを例に説明する。つまり、動作環境としての電源電圧レベルの変動を測定の対象とする。
【００５４】
図６は、論理ブロック列１の直列に接続した複数段の論理ブロックにおける、ｎ段目の論理ブロックの応答曲線とｎ＋１段目の論理ブロックの応答曲線を、説明のために重ね合わせて示したものである。
【００５５】
図６を見ると、入力信号レベルａに対するn段目の論理ブロックの出力信号レベルｂとn+1段目の論理ブロックの出力信号レベルｃにおいて、出力判定値ｊを跨いでいることがわかる。つまり、電源電圧レベルＶの環境（基準状態）で入力信号レベルａの場合は、論理ブロックがn段目ではｂ＞ｊだったものが、n+1段目になったときにｃ＜ｊとなり、出力判定値ｊと出力信号レベルの大小関係が逆転する。すなわち、第２の実施形態の環境変化測定回路２００は、測定対象としている電源電圧レベルの変動に関し、「電源電圧レベルＶという基準状態」を、「入力信号レベルａ」と「出力判定値ｊ」を用いて、「ｎ＋１段」という段数情報として表すことができる。つまり、出力信号の値と出力判定値ｊの大小関係が逆転する論理ブロックの段数を基準段数として定義して、測定対象としている環境の基準状態をそれにより表している。
【００５６】
ここで「入力信号レベルａ」と「出力判定値ｊ」は任意に設定してかまわない。重要なことは、任意に設定した入力信号レベルａと出力判定値ｊにおいて、基準状態とする電源電圧レベルＶを、出力信号レベルと出力判定値ｊとの大小関係が逆転する論理ブロックの段数で表すということである。このことは、対象とする論理ブロック列に関して、任意に設定した入力信号レベルａと出力判定値ｊにおいて、基準状態として表せる出力信号レベルと出力判定値ｊとの大小関係が逆転する論理ブロックの段数を、測定の前段階として予め調べておくことを意味する。つまり、その調べた段数が平常時の電源電圧レベルＶを示していることになる。
【００５７】
この制御を行う構成が、図３における基準段数判定部３０の出力信号測定部３０１、出力値―段数識別部３０２および段数判定部３０３である。
【００５８】
前述したように、条件設定部２０の出力判定値２０２には任意の値が設定される。なお、このとき、環境変化測定回路に使用する論理ブロックの特性曲線を予め検討しておき、十分な精度が得られるような段数情報となるように入力信号レベルとともに出力判定値を設定する。
【００５９】
出力信号測定部３０１は、各論理ブロックが出力する出力信号レベルを測定し、それを論理ブロックの段数情報とともに出力値―段数識別部３０２に出力する。
【００６０】
出力値―段数識別部３０２は、出力判定値２０２と出力信号レベルとを比較して出力信号レベルと出力判定値２０２の大小関係を判定する（例えば、「出力信号レベル＞出力判定値２０２」、または「出力信号レベル＜出力判定値２０２」）。そして、その大小関係を、当該出力信号を出力した論理ブロックの段数情報と対応付けて識別し、その情報を段数判定部３０３に出力する。
【００６１】
段数判定部３０３は、出力値―段数識別部３０２から入力する出力信号レベルと出力判定値２０２の大小関係が逆転したときの段数情報を基準段数情報として特定し、その基準段数情報を出力する。例えば、１段〜ｎ段までは「出力信号レベル＞出力判定値２０２」であったものが、ｎ＋１段で「出力信号レベル＜出力判定値２０２」となった場合は、ｎ＋１段が基準段数となる。
【００６２】
上記の動作は、条件設定部２０から周期的または任意のタイミングで入力信号が論理ブロック列１の最前段の論理ブロック１１に入力されるたびに実行される。つまり、周期的または任意のタイミングで、電源電圧レベルＶを表す基準段数情報が基準段数判定部３０から出力される。
【００６３】
次に、周囲環境として電源電圧レベルが変動した場合について図７を参照して説明する。
【００６４】
図７は、電源電圧レベルがＶからV+?Vに変動した場合の図４に示した応答曲線の変動状況を模式的に示す図である。電源電圧レベルがVのときの応答曲線と電源電圧レベルがV+?Vのときの応答曲線を比べると、電源電圧レベルがV+?Vのときの応答曲線では、入力が高電位側にシフトしていることがわかる。
【００６５】
このように、電源電圧レベルの変動に応じて応答曲線が変化する。そのため、ある入力信号レベルａと出力判定値ｊにおいて定常時の電源電圧レベルＶがｎ＋１段という段数情報で示されていたものが、電源電圧レベルの変動に応じてｍ＋１段という段数情報に変化する。つまり、ある入力信号レベルａと出力判定値ｊにおいて、出力信号レベルと出力判定値ｊとの大小関係が逆転する論理ブロックの段数が、電源電圧レベルの変動に応じて応答曲線が変化することによりｍ＋１段として測定されるようになる。
【００６６】
従って、第２の実施形態の環境変化測定回路２００は、周囲環境の変化である電源電圧レベルの変動を論理ブロックの段数の変化として測定することができる。このとき、ｎ＋１段とｍ＋１段の大小関係によって電源電圧レベルが増加したのか、減少したのかを判定することが可能である。また、何段増加したのか減少したのかに応じて変化した電源電圧レベルが識別可能になる。このような段数情報に対応する環境変動の情報は、設計時のシミュレーションあるいは実測にもとづいてルックアップテーブルを作成しておくことで取得することができる。また、そのようにすることで、対象とする論理ブロックの1段あたりの変化に対応して環境量が何パーセント変化するかを算出して求めることもできる。
【００６７】
このような環境変化を実際に識別する制御を実行する構成が、図３における環境変化識別部４０の基準段数監視部４０１と測定ＤＢ（データベース）４０２である。
【００６８】
基準段数監視部４０１は、基準段数判定部３０が周期的に出力する基準段数情報を監視している。基準段数の増減変化や何段変化したのかといった事項を時間経過とともに監視している。基準段数監視部４０１は、予め定めた傾向の変化が生じた場合、測定ＤＢ４０２を参照して、段数情報に対応する環境変動の情報を取得して環境変化測定情報として外部に出力する。
【００６９】
出力された環境変化測定情報は、この環境変化測定回路が組み込まれた半導体集積回路や装置等の制御ユニットや制御回路に送られ、それらの動作制御に使われる。また、メンテナンスやデバッグ用のログとして保存される。
【００７０】
以上に説明した第２の実施形態の環境変化測定回路２００の動作を図８および９を参照して説明する。
【００７１】
図８は、第２の実施形態の環境変化測定回路２００の基準段数を判定する動作を示すフロー図である。また、図９は、第２の実施形態の環境変化測定回路２００の環境変化を識別する動作を示すフロー図である。
【００７２】
まず、図８を参照して基準段数を判定する動作を説明する。
【００７３】
論理ブロック列１の最前段の論理ブロック１１には、入力信号が任意のタイミングで入力される（Ｓ２０１）。
【００７４】
この入力信号に応答して各論理ブロック１１〜１Ｘから順次出力される出力信号１〜Ｘの信号レベルを測定する。
【００７５】
まず第１段目の出力信号１の信号レベルを測定する（Ｓ２０２、Ｓ２０３）。測定した信号レベル１は、任意の値に予め設定された出力判定値とその大小関係が識別され（Ｓ２０４）、その大小関係が逆転したか否かが判定される（Ｓ２０５）。第１段目ではこの判定結果は「ＮＯ」なので、次段を指定して（Ｓ２０６）第２段目の出力信号２に対して同様の処理が行われる。Ｓ２０３〜Ｓ２０６の処理は、上記処理のＳ２０５の判定が「ＹＥＳ」となるまで繰り返される。
【００７６】
ｎ段目までＳ２０５の判定が「ＮＯ」であって、その次段であるｎ＋１段の出力信号レベルと出力判定値との大小関係が、ｎ段目までの大小関係が逆転した大小関係になったとする（Ｓ２０５：ＹＥＳ）。このとき、基準段数情報として「ｎ＋１段」が出力される（Ｓ２０７）
上記の処理動作は、当該測定回路の動作終了の指示が出される（Ｓ２０８：ＹＥＳ）まで、入力信号が任意のタイミングで入力されるたびに実行されて、基準段数情報が基準段数判定部３０から出力される。
【００７７】
次に図９を参照して環境変化を識別する動作を説明する。
【００７８】
基準段数判定部３０から出力される基準段数情報を受信（Ｓ３０１）すると、前回受信した基準段数と比較する（Ｓ３０２）。基準段数が変化していない場合（Ｓ３０３：ＮＯ）はＳ３０１、Ｓ３０２を繰り返す。
【００７９】
基準段数が変化した場合（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、その変化傾向を識別する（Ｓ３０４）。このことは、上記のＳ３０１〜Ｓ３０３の処理において、ある程度の変化傾向を識別できる程度になるまでの基準段数の変化を待つことも含まれる。例えば、基準段数が１段変化しただけでも変化傾向として識別できる種類の環境変化であれば、基準段数が１段変化したことでＳ３０４の処理に移ってもよい。また、基準段数が予め定めた段数まで変化しないと変化傾向として識別できないような種類の環境変化であれば、その予め定めた段数までの変化が表れるまでＳ３０１〜Ｓ３０３の処理を繰り返してもかまわない。
【００８０】
一定の変化傾向を識別すると、その変化傾向が周囲環境のどのような変動に対応するものなのかを、測定ＤＢの内容を参照して環境変化情報として取得する（Ｓ３０５）。前述したように、測定ＤＢには設計時のシミュレーションあるいは実測にもとづいて段数情報に対応する環境変動の情報が蓄積されている。
【００８１】
測定ＤＢの内容を参照して取得した環境変化情報が出力される（Ｓ３０６）。
【００８２】
周囲環境の変化を電源電圧レベルの変動とした場合、以上を整理すると、第２の実施形態の環境変化測定回路２００は次のように動作する。
【００８３】
１．まず、基準状態の条件を確定する。そのためには、入力信号レベルと出力判定値を任意に定め、基準状態の基準となる電源電圧レベルを上述した方法で論理ブロックの段数情報（ｎ＋１段）として取得する。このとき、論理ブロックの特性曲線を予め検討しておき、十分な精度が得られるような段数情報となるように入力信号レベルと出力判定値が設定される。
【００８４】
２．周期的または任意のタイミングで、前記設定された入力信号レベルと出力判定値の条件で、その時点での電源電圧レベルを上述した方法で論理ブロックの段数情報として取得する。
【００８５】
３．ある時点における電源電圧レベルが（ｍ＋１段）と変化した場合、ｎ＋１段とｍ＋１段の大小関係や、段数差の絶対値から電源電圧レベル変動の有無や増減または増減の絶対値を判定する。
【００８６】
以上の説明では、着目する環境として電源電圧レベルを例に挙げた。その他にも着目する環境として、温度変化や製造時のばらつきが挙げられる。これらの環境においても、応答曲線は電源電圧レベルの変動による変化を示した図７のように応答曲線の変化が発生する。
【００８７】
例えば、温度変化を測定対象とする場合も、入力信号レベルと出力判定値を任意に定めて、基準状態となる温度レベルを上述した方法で論理ブロックの段数情報（ｎ＋１段）として取得する。つまり、具体的な温度の値を測定するのではなく、基準となる温度レベルを論理ブロックの段数として表すだけでよい。
【００８８】
そして、別の異なる時点で同様に温度レベルを取得したときの段数に変化があれば、温度変化が生じたことを識別できる。事前にシミュレーションや実測を行っておくことにより、変化した段数と変化した温度との関係を判定することができる。
【００８９】
また、製造時のばらつきとしては、半導体集積回路内部のトランジスタの特性（電流量、抵抗値、容量値等）の変化が挙げられる。つまり、図４に示した定常状態での入出力特性がシフトする、傾きが変わるといった現象として現れてくる。そのため、予めどのようなばらつきがどのような特性の変化になるのかということを、入力信号レベルと出力判定値との関連において調べておく。その上で、ある時点での入力信号レベルと出力判定値との関連が、別の時点ではどのように変わっているのか、ということに応じてばらつきの発生を識別する。
【００９０】
第２の実施形態の環境変化測定回路２００は、変化を測定しようとしている対象の環境を、その環境変化で影響を受ける論理ブロック列の段数情報として把握しておき、その段数情報の変化で環境変化を測定する。このようにして、半導体集積回路やそれを含む装置が実際に使用される環境下で、これらが晒されている周囲環境の状況を論理ブロック列による簡易な回路構成で測定することができる。これにより、半導体集積回路やそれを含む装置に対する適切な負荷分散などの動作制御が可能となり、半導体集積回路の性能を最大限に引き出すことが可能となる。
【００９１】
次に第３の実施形態の環境変化測定回路を、図１０、１１を参照して説明する。
【００９２】
第１の実施形態および第２の実施形態の環境変化測定回路は、一定の入力信号レベルに応答して出力される出力信号から求めることができる論理ブロックの基準段数の変化から、環境変動を識別するようにした。第３の実施形態の環境変化測定回路は、特定の段数の論理ブロックの出力に注目して入力信号レベルを変えていく測定方法を採用する。つまり、第３の実施形態の環境変化測定回路では、出力判定値と出力信号を測定する論理ブロックの段数を任意に設定する。そして、着目する環境の基準状態で入力信号レベルを変化させたときの、その設定した段数の論理ブロックから出力される出力信号の変化に基づく入力信号レベルを基準入力信号レベルとして表すものである。
【００９３】
図１０は本発明の第３の実施形態である環境変化測定回路の構成を示すブロック図である。
【００９４】
第３の実施形態の環境変化測定回路３００は、論理ブロック列１、条件設定手段５、基準入力値判定手段６および環境変化識別手段７を含む構成になっている。
【００９５】
論理ブロック列１は、第１の実施形態および第２の実施形態の論理ブロック列１と同じ構成である。そして、複数の、入出力特性がスロープ状の曲線形状を成す論理ブロック１１〜１Ｘ（Ｘは任意の整数）が直列に接続されて構成されている。各論理ブロックの出力は、後段の論理ブロックの入力に接続されている。
【００９６】
条件設定手段５は、論理ブロック列１の最前段の論理ブロック１１の入力に、周期的または任意のタイミングで与える入力信号と、当該入力信号に応答して各論理ブロックから出力される出力信号の値と比較する出力判定値を設定する。そして、同一の測定周期内で入力信号の値を変化させて出力する点が第１の実施形態および第２の実施形態と異なる構成になっている。
【００９７】
この構成により、最前列の論理ブロック１１に入力された信号は、その論理ブロック１１の応答特性に従った信号として出力され、次段の論理ブロック１２に入力される。論理ブロック１２から出力された信号は、その次段の論理ブロック１３に入力される。同様にして、各論理ブロックから出力される信号は、後段の論理ブロックに順次入力される構成となっている。そのため、論理ブロック列１では、個々の論理ブロックが示す入出力応答特性は、等価的に個々の論理ブロックの入出力応答特性が各段ごとに順次重畳されてゆく形態となる。ただし、上述したように入力信号は同一の測定周期内で、例えば低レベルから高レベルに値が変化する。
【００９８】
ここで、各論理ブロックから出力される出力信号は、基準入力値判定手段６にも引き込まれている。
【００９９】
基準入力値判定手段６は、論理ブロック列１の任意の段数の論理ブロックを測定対象として選択し、最前段の論理ブロックの入力に与えた入力信号に応答して当該選択した論理ブロックから出力される出力信号の値を出力判定値と比較する。そして、出力信号の値と出力判定値の大小関係を、条件設定手段で設定した入力信号の入力値と共に識別する。さらに、基準入力値判定手段６は、入力信号が同一の測定周期内で変化しているので、当該識別した大小関係が同一の測定周期内で逆転するときの入力値を基準入力値として出力する。
【０１００】
環境変化識別手段７は、基準入力値判定手段６が出力する基準入力値を監視し、その基準入力値が変化するとその増減に基づいて環境変化情報を出力する。
【０１０１】
このように、第３の実施形態においては、特定の段数の論理ブロックの出力に注目して入力信号レベルを変え、それに対応して変化する出力信号と出力判定値との大小関係が逆転するときの入力信号レベルで基準状態を表すようにしている。
【０１０２】
図１１は第３の実施形態の環境変化測定方法を説明するフロー図である。
【０１０３】
まず、論理ブロック列を形成する（Ｓ４０１）。そのため、複数の、入出力特性がスロープ状の曲線形状を成す論理ブロックのそれぞれを、前段の論理ブロックの出力を後段の論理ブロックの入力に接続した論理ブロック列として直列に接続する。
【０１０４】
次に、論理ブロック列の最前段の論理ブロックの入力に、周期的または任意のタイミングで、同一の測定周期内で値が変化する入力信号を与える（Ｓ４０２）。
【０１０５】
論理ブロック列の任意の段数の論理ブロックを選択し、最前段の論理ブロックの入力に与えた入力信号に応答して当該選択した論理ブロックから出力される出力信号の値を、予め設定した出力判定値と比較する。そして、出力信号の値と出力判定値の大小関係を、対応する入力信号の入力値と共に識別する（Ｓ４０３）。
【０１０６】
当該識別した出力信号の値と出力判定値の大小関係が同一の測定周期内で逆転するときの入力値を基準入力値として判定して出力する（Ｓ４０４）。
【０１０７】
基準入力値の変化の有無を監視し（Ｓ４０５）、基準入力値が変化するとその増減に基づいて環境変化情報を出力する（Ｓ４０６）。
【０１０８】
以上の構成により、第３の実施形態の環境変化測定回路３００は、着目している環境の基準状態を入力信号の基準入力値という情報で把握することができる。そして、その基準入力値の増減に基づいて着目している環境状態が変動したことを知ることができる。そのため、第３の実施形態の環境変化測定回路３００は、論理ブロックの周囲の環境の変動状況を、論理ブロック列の出力信号を測定するという簡易な回路構成で測定することが可能となる。
【０１０９】
次に、第４の実施形態の環境変化測定回路を、図１２〜１４を参照して説明する。
【０１１０】
図１２は、第４の実施形態の環境変化測定回路４００の構成を示すブロック図である。
【０１１１】
第４の実施形態の環境変化測定回路４００は、論理ブロック列１、条件設定部５０、基準入力値判定部６０および環境変化識別部７０を含む構成になっている。
【０１１２】
論理ブロック列１は、第１の実施形態乃至第３の実施形態おける論理ブロック列１と同じ構成である。
【０１１３】
つまり、論理ブロック列１は、複数の、入出力特性がスロープ状の曲線形状を成す論理ブロック１１〜１Ｘ（Ｘは任意の整数）が直列に接続されて構成されている。各論理ブロックの出力は、対応する後段の論理ブロックの入力に接続されている。ここで各段の論理ブロックは同一の半導体集積回路であるものとする。
【０１１４】
条件設定部５０は、論理ブロック列１の最前段の論理ブロック１１に、周期的または任意のタイミングで入力する入力信号５０１、その入力信号のレベルを同一の測定周期内で変化させる入力調整部５０２および任意の値を設定する出力判定値５０３を含む。条件設定部５０は、入力調整部５０が調整する入力信号のレベルを入力信号レベル情報として、出力判定値５０３とともに基準入力値判定部６０に出力する。つまり、第４の実施形態の環境変化測定回路４００の条件設定部５０は、１回ごとの測定周期において入力信号のレベルを、例えば、低レベルから高レベルに変化して出力するように構成されている。
【０１１５】
基準入力値判定部６０は、出力信号選択測定部６０１、出力値―入力値識別部６０２および入力値判定部６０３を含む。
【０１１６】
出力信号選択測定部６０１は、任意の論理ブロックを選択し、その選択した論理ブロックから出力される出力信号レベルの測定を行う。つまり、選択した同一の論理ブロックに対して、１回ごとの測定周期において低レベルから高レベルに変化する入力信号に対応する出力信号レベルが逐次測定される。
【０１１７】
出力値―入力値識別部６０２は、条件設定部５０から出力判定値５０３を入力し、選択した論理ブロックから出力される出力信号レベルをその出力判定値５０３と比較して大小関係を判定する。例えば、「出力信号レベル＞出力判定値５０３」、または「出力信号レベル＜出力判定値５０３」の情報を入力値判定部６０３に出力する。
【０１１８】
入力値判定部６０３は、出力値―入力値識別部６０２から入力する出力信号レベルと出力判定値５０３の大小関係を示す情報と同期して、条件設定部５０が設定したそのときの入力信号レベル情報を入力する。そして、入力値判定部６０３は、出力信号レベルと出力判定値５０３の大小関係が逆転したときの入力信号レベルを基準入力値として特定し、その基準入力値情報を出力する。例えば、入力信号レベルａ’までは「出力信号レベル＜出力判定値５０３」であったものが、入力信号レベルａで「出力信号レベル＞出力判定値５０３」となった場合は、入力信号レベルａが基準入力値となる。
【０１１９】
条件設定部５０と基準入力値判定部６０は、連携して上記の基準入力値を識別する制御動作を周期的または任意のタイミングで行う。
【０１２０】
従って、基準入力値判定部６０は、周期的または任意のタイミングで基準入力値情報を、着目している環境の状態を表示する情報として出力する。
【０１２１】
環境変化識別部７０は、基準入力値判定部６０が周期的または任意のタイミングで出力する基準入力値情報を基準入力値監視部７０１で監視し、基準入力値の変動状況に応じて測定ＤＢ（データベース）７０２を参照して、その基準入力値の変動状況に応じた環境変化測定情報として外部に出力する。
【０１２２】
図１３は、上述した、第４の実施形態の環境変化測定回路４００の測定原理を説明する論理ブロックの入出力応答の例を示す応答曲線である。この例では、選択した論理ブロックとしてｎ段目の論理ブロックの応答曲線を示し、その出力信号レベルの測定から基準入力値となる入力信号レベルを決める方法を説明している。
【０１２３】
まず、任意の出力判定レベルｊが設定されている。最前段の論理ブロックに入力信号レベルａ’で入力信号が与えられると、このｎ段目の論理ブロックでは出力信号レベルｃが測定される。そして、その出力判定レベルｊとの大小関係は「出力信号レベルｃ＜出力判定レベルｊ」となっている。
【０１２４】
最前段の論理ブロックに与えられる入力信号が入力信号レベルａに変化すると、このｎ段目の論理ブロックでは出力信号レベルｂが測定される。そして、その出力判定レベルｊとの大小関係は「出力信号レベルｂ＞出力判定レベルｊ」となり、大小関係が逆転したことになる。
【０１２５】
図１４は、第４の実施形態の環境変化測定回路４００の基準入力値を判定する動作を示すフロー図である。
【０１２６】
論理ブロック列の最前段の論理ブロックには、同一の測定周期内でレベルが変化する入力信号が周期的または任意のタイミングで入力される（Ｓ５０１）。
【０１２７】
論理ブロック列の任意の段数の論理ブロックを測定対象として選択する（Ｓ５０２）
最前段の論理ブロックの入力に与えた前記入力信号に応答して当該選択した論理ブロックから出力される出力信号の値を測定する（Ｓ５０３）。
【０１２８】
測定した出力信号の値を、任意の値に予め設定した出力判定値と比較して、その大小関係を識別する（Ｓ５０４）。この大小関係は、測定した出力信号の値と対応する入力信号のレベルと共に識別される。
【０１２９】
識別した大小関係に逆転が生じたか否かを判定する（Ｓ５０５）。
【０１３０】
上記処理Ｓ４０５の判定結果が「ＮＯ」の場合は、当該測定周期内で変化する入力信号の異なるレベル（Ｓ５０６）に対してＳ５０３〜Ｓ５０５の処理が繰り返される。
【０１３１】
上記処理Ｓ５０５の判定結果が「ＹＥＳ」になったときに識別された入力信号のレベルを基準入力値として識別する（Ｓ５０７）。
【０１３２】
上記の処理動作は、当該測定回路の動作終了の指示が出される（Ｓ５０８：ＹＥＳ）まで、入力信号が任意のタイミングで入力されるたびに実行されて、基準入力値情報が基準入力値判定部６０から出力される。
【０１３３】
このように、同一の測定周期において識別した出力信号の値と出力判定値の大小関係が逆転する入力値を基準入力値として出力し、この基準入力値を監視して、基準入力値が変化するとその増減に基づいて環境変化情報を出力する。
【０１３４】
第４の実施形態の環境変化測定回路４００の環境変化を識別する動作は、図９を参照して説明した第２の実施形態の環境変化測定回路２００の環境変化を識別する動作とほぼ同様である。図９における基準段数を基準入力値に読み替えることにより理解できるので、詳細な説明は割愛する。
【０１３５】
以上に説明したように、第４の実施形態の環境変化測定回路４００では、出力信号レベルと出力判定レベルの大小関係が逆転したときの入力信号レベルａを基準入力値として特定し、その基準入力値情報を出力する。
【０１３６】
なお、着目する環境によっては、基準入力値判定部６０の出力信号選択部６０１で選択する論理ブロックの段数は１段に限らず、複数段を選択してもかまわない。そして、選択した複数段の各段に対応する基準入力値を得て、それらを環境変化識別部７０に出力してもよい。このように構成することにより、着目する環境によっては、環境変動をより顕著に識別することができる。
【０１３７】
第４の実施形態の環境変化測定回路４００は、対象としている環境の基準状態を、その環境変化で影響を受ける論理ブロックの特定の段数における応答曲線に基づく基準入力値情報として把握しておき、その基準入力値情報の変化で環境変化を測定する。このようにして、第４の実施形態においても半導体集積回路やそれを含む装置が実際に使用される環境下で、これらが晒されている周囲環境の状況を論理ブロック列による簡易な回路構成で測定することができる。これにより、半導体集積回路やそれを含む装置に対する適切な負荷分散などの動作制御が可能となり、半導体集積回路の性能を最大限に引き出すことが可能となる。
【０１３８】
以上に説明した本発明の実施形態の環境変化測定回路において、論理ブロック列を構成する論理ブロックは、単一の半導体集積回路として説明した。例えば、論理ブロックとしてバッファーを用いることにより上述したような動作が行われ、電源電圧レベル変動を測定対象の環境とした場合、電源電圧レベルが上昇すると第２の実施形態の基準段数判定部３０が出力する基準段数は減少する。また、バッファーは通常インバータ２段で構成されている。論理ブロックとしてバッファーに変えてインバータを用いることもできる。この場合には、図１５に応答曲線の例を示すように、偶数段と奇数段で出力のレベルが逆転することとなるが、バッファーを使用した時に得られるｎ段目とｎ＋１段目の応答曲線を２ｎ’段目、２ｎ’＋２段目とみなし、その間にもう一つの応答曲線２ｎ’＋１段目が得られることと等しい効果がある。そのため、一段あたりの感度が上がり、より細かな変化を捉えることが可能となる。
【０１３９】
さらに、本発明の実施形態の環境変化測定回路において、論理ブロック列を構成する論理ブロックは、実回路を模した複数の論理ゲートを組み合せたものを使用してもよい。例えば、半導体集積回路内で使用されている論理ゲートの組み合わせ順番を、環境変化測定回路の論理ブロック列で再現してもよい。これにより、実回路での状況を正確にモニタすることができ、実回路においてどの程度影響が出ているかを見積もることが可能になる。加えて、上記の実施形態では同一として説明した論理ブロック列の一部または全ての論理ブロックに異なるものを用いてもよい。例えば、特定の環境変化や環境の変化量に合わせた測定が可能となるように、異なる論理ブロックを適宜含めて、着目する環境の変動が顕著に現れる論理ブロック列を構成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１４０】
１    論理ブロック列
２、５    条件設定手段
３    基準段数判定手段
４、７    環境変化識別手段
６    基準入力値判定手段
１１、１２、１３、１Ｘ    論理ブロック
２０、５０    条件設定部
３０    基準段数判定部
４０、７０    環境変化識別部
６０    基準入力値判定部
１００、２００、３００、４００    環境変化測定回路
２０１、５０１    入力信号
２０２、５０３    出力判定値
３０１    出力信号測定部
３０２    出力値―段数識別部
３０３    段数判定部
４０１    基準段数監視部
４０２、７０２    測定ＤＢ
５０２    入力調整部
６０１    出力信号選択測定部
６０２    出力値―入力値識別部
６０３    入力値判定部
７０１    基準入力値監視部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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