(57)【要約】【課題】チップの面積が大きくなることを極力抑制しながら発振器を診断する。【解決手段】送信部４、受信部５及び検出部６を発振器３に接近して設けるにしても、送信部４と受信部５とは電気的に絶縁されており、受信部５及び検出部６が発振器３の影響を受けることはないので、送信部４、受信部５及び検出部６を設けるために必要な面積を極力抑制しながら発振器３を診断することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ（１）に設けられ、基準周波数の発振信号を出力する発振器（３）と、
前記発振器から出力された発振信号を入力するように設けられ、前記発振信号の周波数の非接触信号を送信する送信部（４）と、
前記送信部から送信された非接触信号を受信するように設けられ、受信した非接触信号の周波数が前記基準周波数の場合に受信強度が最大となる受信部（５）と、
前記チップに設けられ、前記受信部が受信した非接触信号の受信強度に基づいて前記発振器の異常を検出する検出部（６）と、
を備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２】
前記チップに設けられ、入力した発振信号の周波数を整数倍する逓倍部（１１）を備え、
前記送信部は、前記発振信号に代えて当該発振信号の周波数を前記逓倍部により逓倍した信号を入力するように設けられ、
前記受信部は、受信した非接触信号の周波数が前記基準周波数に代えて当該基準周波数を前記逓倍部により正数倍した周波数の場合に受信強度が最大となることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路装置。
【請求項３】
前記チップに設けられ、電源投入時または電源投入状態で前記検出部による検出結果に応じて前記発振器からの発振信号の周波数が前記基準周波数となるように調整する調整部（１２）を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体集積回路装置。
【請求項４】
基準周波数の発振信号を出力するように設けられた発振器を備えた半導体集積回路装置をテストするテストシステムであって、
チップ（１）に設けられ、前記半導体集積回路装置に前記発振器から出力された発振信号を入力するように設けられ、前記発振信号の周波数の非接触信号を前記半導体集積回路装置の外方に送信する送信部（４）と、
前記半導体集積回路装置に対して規定位置に設けられるテスト装置（１３）と、
前記テスト装置に設けられ、前記送信部から送信された非接触信号を受信するように設けられ、受信した非接触信号の周波数が前記基準周波数の場合に受信強度が最大となる受信部（５）と、
前記テスト装置に設けられ、前記受信部が受信した非接触信号の受信強度に基づいて前記発振器の異常を検出する検出部（６）と、
を備えたことを特徴とする半導体集積回路装置のテストシステム。
【請求項５】
前記送信部及び前記受信部は、電磁誘導で結合した一対の共振器（８）を含んで構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体集積回路装置または請求項４に記載の半導体集積回路装置のテストシステム。
【請求項６】
前記送信部及び前記受信部は、対向配置された一対のアンテナ（１０）を含んで構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体集積回路装置または請求項４に記載の半導体集積回路装置のテストシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振器が搭載された半導体集積回路及び半導体集積回路のテストシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路には多数の論理回路が搭載されていると共に、それらの論理回路を動作させるための発振信号（クロック信号）を生成するための発振回路が搭載されている。この発振回路の発振周波数は基準周波数に設定されているが、発振周波数が基準周波数から許容範囲以上変動した場合は、論理回路が正常に動作しなくなる虞があることから、発振回路の発振周波数が基準周波数から許容範囲内であるかを診断する診断機能を付加することが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０５１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発振器の発振周波数を診断する構成としては、発振器を診断するための診断用発振器を設け、発振器の発振周波数が診断用発振器の発振周波数から許容範囲以上変動した場合は、発振器の異常であると判断することが提案されている。
【０００５】
しかしながら、このような構成の場合、同じ規模の発振器を２個搭載する必要があり、さらに、診断回路という観点からそれぞれの発振器を電気的に絶縁する必要がある。このようにそれぞれの発振器を電気的に絶縁するには、特許文献１のように、両方の発振器の周囲にトレンチ構造を形成して互いに分離する必要がある。このため、両方の発振器の周囲にトレンチ構造を形成するための大きな面積を確保する必要があり、チップの面積が大きくなってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、チップの面積が大きくなることを極力抑制しながら発振器を診断することができる半導体集積回路及び半導体集積回路のテストシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明によれば、発振器の発振周波数が何らの要因により基準周波数から変動すると、送信部から受信部へ送信されている非接触信号の周波数が基準周波数から変動する。これに伴って、受信部が受信する非接触信号の受信強度が低下するようになるので、検出部は受信部の受信強度が低下したことに基づいて発振器の異常を検出することができる。この場合、送信部、受信部及び検出部を発振器に接近して設けるにしても、送信部と受信部とは電気的に絶縁されており、受信部及び検出部が発振器の影響を受けることはないので、送信部、受信部及び検出部を設けるために必要な面積を極力抑制しながら発振器を診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態における半導体集積回路を示す機能ブロック図
【図２】共振器の構成を示す概略図
【図３】アンテナの構成を示す概略図
【図４】半導体集積回路の動作を示すフローチャート
【図５】第２実施形態における半導体集積回路を示す機能ブロック図
【図６】第３実施形態における半導体集積回路を示す機能ブロック図
【図７】半導体集積回路の動作を示すフローチャート
【図８】第４実施形態における半導体集積回路を示す機能ブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、本発明を半導体集積回路に適用した第１実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
図１に示すように、半導体集積回路（以下、ＩＣチップ）１には内部回路２が組み込まれている。この内部回路２は、例えば図示しない制御回路や記憶回路あるいは信号処理回路等からなる。内部回路２は発振器３を備えている。この発振器３は予め定められた基準周波数で発振するもので、内部回路２を駆動するための発振信号（クロック信号）を生成する。
【００１０】
ＩＣチップ１には、上記した内部回路２に加えて、送信部４、受信部５、検出部６が搭載されている。送信部４は発振器３からの発振信号を受けて当該発振信号の周波数と同一周波数（基準周波数）の非接触信号を送信する。受信部５は、送信部４からの非接触信号を受信するように送信部４に近接して設けられている。検出部６は受信部５の受信強度を検出しており、その受信強度に基づいて発振器３の発振周波数が基準周波数から許容範囲内か否かを判定する。つまり、検出部６は、受信部５の受信強度が基準受信強度よりも低下した場合は発振器３の発振周波数が基準周波数から許容範囲以上変動したと判定し、異常信号を外部に出力する。基準受信強度とは、受信部５が基準周波数から許容範囲内の受信信号を受信している場合の受信強度のことである。
【００１１】
送信部４及び受信部５は、非接触信号として電磁界を利用する電磁結合型として構成可能である。送信部４と受信部５とは送信機能と受信機能との違いのみで実質同一構成であることから、以下、送信部４について説明し、受信部５の説明は省略する。
【００１２】
送信部４は、図２に示すように、送信回路７と共振器８とから構成されている。この共振器８は受信部５にも設けられており、受信部５は、図示しない受信回路と共振器８とから構成されている。共振器８は例えばコイルＬとコンデンサＣにより構成されており、受信部５の共振器８との間で共振結合するようになっている。つまり、送信部４のコイルＬは、対向配置される受信部５の共振器８のコイルＬとの間で共振回路を形成しており、共振状態で電磁界を利用した非接触通信を行う。この場合、共振周波数は発振器３の基準周波数となるように設定されている。これらの送信部４及び受信部５の共振器８は、ＩＣチップ１の基板表面上に配置されている。
【００１３】
一方、送信部４及び受信部５は、図３に示すように、非接触信号として電波を利用する電波型にも構成可能である。送信部４は送信回路９とアンテナ１０とから構成されている。アンテナ１０は、発振器３の基準周波数に対応するように長さが設定されたダイポール型アンテナであり、ＩＣチップ１の基板表面に形成されている。この場合、通常のＩＣチップ１を想定した場合に基準周波数はＧＨｚオーダーとなることから、ＧＨｚオーダーの無線周波数帯を用いることで、ＩＣチップ１上にアンテナ１０を形成することができる。
【００１４】
上記構成の送信部４及び受信部５は、電磁結合型の構成の場合は共振周波数が基準周波数の場合に通信強度が最大となり、電波型の構成の場合は通信周波数が基準周波数の場合に通信強度が最大となる。このように非接触信号が基準周波数の場合、受信部５が受信する受信信号の強度は基準受信強度となっている。
【００１５】
上記の何れの構成であっても、送信部４、受信部５及び検出部６を発振器３に接近して設けるにしても発振器３の影響を受けることはないことから、それらを設けるのに必要な面積を極力抑制することができる。
【００１６】
上記構成のＩＣチップ１は図示しない外部の制御装置と接続されており、検出部６からの異常信号は制御装置に出力される。
尚、ＩＣチップ１は図示しないパッケージ内に封止されている。
【００１７】
さて、ＩＣチップ１は、図４に示すように、電源投入直後から発振器３の診断動作を繰り返して実行している。この診断動作とは発振器３の発振周波数が基準周波数か否かを診断するものである。即ち、電源投入に応じて発振器３が駆動すると（Ｓ４１）、発振器３が基準周波数の発振信号を出力するので、内部回路２が発振信号に基づいて所定の動作を実行するようになる。このとき、送信部４からは発振器３の発振周波数と同一周波数（基準周波数）の非接触信号が送信され（Ｓ４２）、受信部５では送信部４から送信された非接触信号を受信して受信強度を出力するので（Ｓ４３）、検出部６は受信部５の受信強度が基準受信強度以上か否かを判定することで発振器３が異常か否かを判断する（Ｓ４４）。正常時は、受信部５からの受信強度は基準受信強度であり、検出部６の異常を検出しないことから（Ｓ４４：ＮＯ）、上記動作を繰り返す。
【００１８】
ところで、ＩＣチップ１の温度が規格温度以上に上昇したり、発振器３を構成する素子に異常が発生したりすると、発振器３の発振周波数が基準周波数から変動することがある。このような場合、送信部４から送信されている非接触信号の周波数が基準周波数から変動するようになるので、受信部５が受信する非接触信号の受信強度が低下するようになる。そして、非接触信号の周波数が基準周波数から許容範囲以上に変動すると、受信部５の受信強度が基準受信強度よりも低下するようになる。
【００１９】
検出部６は、受信強度が基準受信強度よりも低下した場合は、受信部５が受信した非接触信号の周波数が基準周波数から許容範囲以上変動したと判断して発振器３が異常であると判断し（Ｓ４４：ＹＥＳ）、異常信号を外部の制御装置に出力する（Ｓ４５）。これにより、外部の制御装置は、ＩＣチップ１が異常であることを検出し、ＩＣチップ１をリセットしたり、異常報知を行ったりする。
【００２０】
このような実施形態によれば、送信部４、受信部５及び検出部６を発振器３に接近して設けるにしても、送信部４と受信部５とは電気的に絶縁されており、受信部５及び検出部６が発振器３の影響を受けることはないので、送信部４、受信部５及び検出部６を設けるために必要な面積を極力抑制しながら発振器３を診断することができる。
【００２１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図５を参照して説明する。この第２実施形態は、送信部４から送信される非接触信号の周波数を基準周波数よりも高めることで、送信部４及び受信部５の小型化を図ることを特徴とする。
【００２２】
図４に示すように、発振器３と送信部４との間には周知の逓倍部１１が介在されている。この逓倍部１１は、入力した発振信号の周波数（基準周波数）を整数倍して出力する機能を有する。この場合、送信部４から送信される非接触信号の周波数は基準周波数よりも高くなり、通信エネルギが大となることから、上記した電磁結合型の場合は共振器８、電波型の構成の場合はアンテナ１０の小型化を図ることができる。これにより、送信部４及び受信部５の小型化を図りながら、第１実施形態と同等の通信性能を確保することができる。
【００２３】
このような実施形態によれば、発振器３からの発振信号の周波数を整数倍して送信部４に出力する逓倍部１１を設けるようにしたので、送信部４と受信部５の小型化を図ることができる。
【００２４】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について図６及び図７を参照して説明する。この第３実施形態は、発振器３の発振周波数が基準周波数となるように自動的に調整する自動調整機能を付加したことを特徴とする。
【００２５】
ＩＣチップ１には、図６に示すように、発振器３の発振周波数を調整する調整部１２が設けられている。この調整部１２は、検出部６による検出結果に基づいて発振器３の発振周波数を基準周波数となるように自動調整するものである。
【００２６】
ＩＣチップ１は、図７に示すように動作する。即ち、調整部１２は、電源が投入されると発振器３に初期値をセットする（Ｓ７１）。この初期値とは、発振器３が基準周波数で発振するような値である。発振器３が駆動すると基準周波数で発振して発振信号を出力し（Ｓ７２）、送信部４から基準周波数の非接触信号が送信され（Ｓ７３）、受信部５で非接触信号を受信するようになるので（Ｓ７４）、検出部６は受信部５の受信強度に基づいて発振器３の異常を判断し（Ｓ７５）、異常でない場合は（Ｓ７５：ＮＯ）、上記動作を繰り返す。
【００２７】
検出部６は、受信部５の受信強度が基準受信強度よりも低下した場合は、発振器３の発振周波数が基準周波数から許容範囲以上変動したと判断し（Ｓ７５：ＹＥＳ）、異常信号を調整部１２へ出力する（Ｓ７６）。この異常信号には、基準受信強度に対する差分を示す情報が含まれている。
【００２８】
調整部１２は、異常信号を受信すると、発振器３の発振周波数が上昇するように発振器３に対する調整値を切り替える（Ｓ７７）。この場合、発振器３の発振周波数が基準周波数よりも低下することで受信部５の受信強度が低下した場合は、発振器３の発振周波数を上昇するように（基準周波数に接近するように）調整することにより受信部５の受信強度が上昇するようになるので、基準受信強度に対する差分が小さくなる。これにより、調整部１２は、調整は適正であると判断し、基準受信強度に対する差分が０となるまで発振器３の発振周波数が上昇するように調整値を切り替える。
【００２９】
一方、発振器３の発振周波数が基準周波数よりも上昇することで受信部５の受信強度が低下した場合は、発振器３の発振周波数を上昇するように（基準周波数から離間するように）調整することにより受信部５の受信強度がさらに低下するようになるので、基準受信強度に対する差分がさらに大きくなる。これにより、調整部１２は、調整は不適正であると判断し、基準受信強度に対する差分が０となるまで発振器３の発振周波数が低下するように調整値を切り替える。
【００３０】
以上のような動作により、発振器３の発振周波数が基準周波数から許容範囲以上変動した場合は、調整部１２により発振器３の発振周波数を基準周波数となるように自動調整することができる。
【００３１】
尚、受信部５の受信強度が基準受信強度から低下した場合に、発振器３の発振周波数を上昇させるのではなく低下させることに応じて受信部５の受信強度が上昇するか、さらに低下するかによって調整の適否を判断し、その判断結果に基づいて現在の調整を継続するか、反対の調整を行うかを決定するようにしても、発振器３の発振周波数を基準周波数に自動調整することができる。
【００３２】
このような実施形態によれば、発振器３の発振周波数が基準周波数から許容範囲以上変動した場合であっても、その発振周波数が基準周波数となるように自動調整することができるので、発振器３の発振周波数を基準周波数から許容範囲以上変動してしまうことを未然に防止することができる。
【００３３】
尚、上記実施形態では、電源投入直後から発振器３の発振周波数を定期的に自動調整するようにしたが、ＩＣチップ１の製造時に１回のみ自動調整したり、電源投入時のみに自動調整したり、外部からの指令に応じて自動調整したりするようにしてもよい。
【００３４】
（第４実施形態）
次に、本発明をテストシステムに適用した第４実施形態について図６を参照して説明する。この第４実施形態は、ＩＣチップ１に搭載された発振器３を外部のテスト装置で診断することを特徴とする。
【００３５】
テストシステムは、ＩＣチップ１とテスト装置１３とから構成されている。ＩＣチップ１には、発振器３を含む内部回路２に加えて送信部４が設けられている。テスト装置１３には、受信部５と検出部６とが設けられている。発振器３を診断する場合は、テスト装置１３をＩＣチップ１に対して規定位置に位置合わせする。この規定位置とは、ＩＣチップ１の送信部４とテスト装置１３の受信部５とが規定距離で対向する位置である。このように送信部４と受信部５とが規定距離で対向すると、送信部４から送信されている非接触信号を受信部５が受信するようになるので、第１実施形態と同様に、テスト装置１３の検出部６は、受信部５の受信強度を基準受信強度と比較することにより発振器３の発振周波数が基準周波数から許容範囲以上変動したか否かを診断することが可能となる。
【００３６】
この場合、ＩＣチップ１とテスト装置１３との位置関係が重要であり、ＩＣチップ１に対してテスト装置１３が常に同一の規定位置となるように位置合わせする必要がある。このような位置合わせを行うための構成としては、ＩＣチップ１を封止するパッケージの表面上にテスト装置１３を位置合わせするための係合部を形成し、テスト装置１３を係合部に位置合わせた状態で送信部４と受信部５とが規定距離で確実に対向させる構成が考えられる。
【００３７】
このような実施形態によれば、外部のテスト装置１３によりＩＣチップ１に搭載された発振器３を診断するようにしたので、ＩＣチップ１に受信部５及び検出部６を搭載する必要がなくなり、ＩＣチップ１の面積が大きくなることを一層抑制することができる。
【００３８】
（その他の実施形態）
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。
共振器８またはダイポール型アンテナ１０は、ＩＣチップ１を封止するパッケージ側に設ける構成としてもよい。
送信部４からテスト装置１３に動作電源を供給するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
図面中、１はＩＣチップ、３は発振器、４は送信部、５は受信部、６は検出部、８は共振器、１０はアンテナ、１２は調整部である。
【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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