專(zhuān)利名稱(chēng)：自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路(Integrated Circuit以下簡(jiǎn)稱(chēng)IC)，特別指一種具有內(nèi)建自我測(cè)試(built-in self-test，以下簡(jiǎn)稱(chēng)BIST)功能的自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的裝置及方法。
習(xí)知的IC晶片10如

圖1所示，IC晶片10包括一BIST單元12以及一電路系統(tǒng)14，該電路系統(tǒng)14可以是存儲(chǔ)器元件以及/或者邏輯電路。BIST單元12將一測(cè)試條件16加在電路系統(tǒng)14上使其進(jìn)行自我測(cè)試，并在測(cè)試結(jié)束后檢查自電路系統(tǒng)14送回的回傳值18，如果回傳值18與預(yù)期的值不同，則電路系統(tǒng)14里至少有一瑕疵或損壞點(diǎn)。在IC晶片里提供BIST功能將可以發(fā)現(xiàn)電路系統(tǒng)的瑕疵或在操作時(shí)可能發(fā)生的問(wèn)題。然而，習(xí)知的BIST功能僅能夠確定IC晶片的品質(zhì)或功能是否能滿(mǎn)足要求而已。
另一方面，通常將IC晶片設(shè)計(jì)為可在一預(yù)定的操作頻率下正常工作。該預(yù)定的操作頻率的選定是根據(jù)一正常條件加上設(shè)計(jì)限度(design margin)，一般來(lái)說(shuō)，保留設(shè)計(jì)限度是為了提高制造良率或IC晶片的穩(wěn)定度。不過(guò)，并不是所有的IC晶片都需要保有此設(shè)計(jì)限度，換句話(huà)說(shuō)，IC晶片能夠在高于預(yù)定操作頻率的頻率下正常工作以提高整體效能。但是在某些極端的例子里，仍然有少數(shù)的IC晶片需在低于預(yù)定操作頻率的頻率下才能正常工作。
有鑒于此，提供一種利用BIST功能而可以為個(gè)別的IC晶片自動(dòng)設(shè)定其最佳操作頻率的裝置，實(shí)為一重要課題。
本發(fā)明的另一目的是提供一種利用BIST功能的自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的裝置，以改善個(gè)別IC晶片的效能與穩(wěn)定度。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的裝置，該裝置包括一BIST單元、一時(shí)脈產(chǎn)生器以及一頻率決定單元，其中，BIST單元使IC晶片能做自我測(cè)試，時(shí)脈產(chǎn)生器能提供一測(cè)試時(shí)脈給IC晶片，頻率決定單元?jiǎng)t用以設(shè)定時(shí)脈產(chǎn)生器產(chǎn)生測(cè)試時(shí)脈，并且依據(jù)BIST單元所產(chǎn)生的測(cè)試結(jié)果來(lái)設(shè)定操作頻率，頻率決定單元亦能控制BIST單元以測(cè)試IC晶片。
就運(yùn)作而言，頻率決定單元對(duì)時(shí)脈產(chǎn)生器設(shè)定一測(cè)試頻率初始值使其產(chǎn)生一測(cè)試時(shí)脈給IC晶片，同時(shí)，頻率決定單元使BIST單元能夠以一測(cè)試條件對(duì)IC晶片進(jìn)行測(cè)試。在內(nèi)建自我測(cè)試之后，頻率決定單元偵測(cè)來(lái)自BIST單元的測(cè)試結(jié)果，如果測(cè)試結(jié)果不符合預(yù)期，頻率決定單元會(huì)調(diào)整上述測(cè)試頻率值，并設(shè)定時(shí)脈產(chǎn)生器使其產(chǎn)生對(duì)應(yīng)調(diào)整過(guò)測(cè)試頻率值的測(cè)試時(shí)脈，同樣地，BIST單元會(huì)再對(duì)IC晶片進(jìn)行測(cè)試。本發(fā)明裝置會(huì)重復(fù)上述調(diào)整頻率及自我測(cè)試的步驟，一直到測(cè)試結(jié)果符合預(yù)期為止，最后，對(duì)于各個(gè)IC晶片，本發(fā)明裝置決定了一個(gè)能夠通過(guò)內(nèi)建自我測(cè)試的最高操作頻率。
圖2為一較佳實(shí)施例的構(gòu)成方塊說(shuō)明圖，與圖1中相似的組件是以相同的標(biāo)號(hào)表示。圖2中的較佳實(shí)施例包括一時(shí)脈產(chǎn)生器30以及一頻率決定單元20，借以自動(dòng)設(shè)定一IC晶片10的操作頻率，該IC晶片10具有一BIST單元12’以及一電路系統(tǒng)14，該電路系統(tǒng)14可以是任何形式的電子系統(tǒng)，例如存儲(chǔ)器元件、邏輯電路或是微處理器。頻率決定單元20、時(shí)脈產(chǎn)生器30二者或是任何一個(gè)可以選擇地嵌入設(shè)計(jì)在IC晶片10中。
時(shí)脈產(chǎn)生器30提供一測(cè)試時(shí)脈32給IC晶片10，頻率決定單元20則用以設(shè)定時(shí)脈產(chǎn)生器30產(chǎn)生測(cè)試時(shí)脈32，并且依據(jù)BIST單元12’所產(chǎn)生的測(cè)試結(jié)果26來(lái)設(shè)定操作頻率，頻率決定單元20通過(guò)一致能信號(hào)24控制BIST單元12’，使電路系統(tǒng)14能夠進(jìn)行自我測(cè)試。
頻率決定單元20先將一測(cè)試頻率值22設(shè)定在一初始值，并將測(cè)試頻率值22提供給時(shí)脈產(chǎn)生器30使其產(chǎn)生一測(cè)試時(shí)脈32給IC晶片10，同時(shí)，頻率決定單元20使BIST單元12’能夠以一測(cè)試條件16對(duì)電路系統(tǒng)14進(jìn)行測(cè)試。在內(nèi)建自我測(cè)試之后，頻率決定單元20偵測(cè)來(lái)自BIST單元12’的測(cè)試結(jié)果26，如果測(cè)試結(jié)果26不符合預(yù)期，頻率決定單元20會(huì)調(diào)整上述測(cè)試頻率值，并設(shè)定時(shí)脈產(chǎn)生器30使其產(chǎn)生對(duì)應(yīng)調(diào)整過(guò)測(cè)試頻率值的測(cè)試時(shí)脈32，同樣地，BIST單元12’會(huì)再對(duì)電路系統(tǒng)14進(jìn)行測(cè)試。如此重復(fù)上述調(diào)整測(cè)試頻率及自我測(cè)試的步驟，一直到測(cè)試結(jié)果26符合預(yù)期為止，最后，針對(duì)IC晶片10，決定了一個(gè)能夠通過(guò)內(nèi)建自我測(cè)試的最高操作頻率。
圖3為本發(fā)明頻率決定步驟的第一實(shí)施例流程圖，圖中所示流程最好是由頻率決定單元20來(lái)執(zhí)行。首先，依據(jù)步驟S42，將一測(cè)試頻率值22設(shè)定在一初始值。頻率決定單元20會(huì)把測(cè)試頻率值22傳給時(shí)脈產(chǎn)生器30使其產(chǎn)生一測(cè)試時(shí)脈32，測(cè)試時(shí)脈32的頻率最好和測(cè)試頻率值22相等。
然后，依據(jù)步驟S44，頻率決定單元20通過(guò)一致能信號(hào)24使BIST單元12’能夠以一測(cè)試條件16對(duì)電路系統(tǒng)14進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試期間該電路系統(tǒng)14依測(cè)試時(shí)脈32來(lái)執(zhí)行工作。在內(nèi)建自我測(cè)試之后，BIST單元12’檢查來(lái)自電路系統(tǒng)14的傳回值18并把一測(cè)試結(jié)果26報(bào)告給頻率決定單元20，如果傳回值18代表測(cè)試成功，則BIST單元12’提供一成功值至測(cè)試結(jié)果26，反之，則提供一失敗值至測(cè)試結(jié)果26。依據(jù)步驟S46，頻率決定單元20審查測(cè)試結(jié)果26是否為一成功值。如果測(cè)試結(jié)果26為成功值，依據(jù)步驟S48，頻率決定單元增加上述測(cè)試頻率值22，并設(shè)定時(shí)脈產(chǎn)生器30使其產(chǎn)生對(duì)應(yīng)已增加的測(cè)試頻率值的測(cè)試時(shí)脈32。如此重復(fù)上述步驟S44、S46以及S48，一直到測(cè)試結(jié)果26變成一失敗值為止。當(dāng)測(cè)試失敗時(shí)，頻率決定單元20停止增加測(cè)試頻率值22并且依據(jù)步驟S50，選擇最后一個(gè)通過(guò)測(cè)試的已增加的測(cè)試頻率值為操作頻率。如此，針對(duì)IC晶片10，頻率決定單元20決定了一個(gè)能夠通過(guò)內(nèi)建自我測(cè)試的最高操作頻率。值得注意的是，如果某一IC晶片無(wú)法在相對(duì)應(yīng)于初始測(cè)試頻率值的測(cè)試時(shí)脈下通過(guò)測(cè)試，則該晶片會(huì)被認(rèn)為是一有問(wèn)題IC晶片，換句話(huà)說(shuō)，初始測(cè)試頻率值IC晶片操作頻率的下限值。
參考圖4，為本發(fā)明頻率決定步驟的第二實(shí)施例流程圖。首先，依據(jù)步驟S62，將一測(cè)試頻率值22設(shè)定在一初始值。初始值最好為IC晶片操作頻率的上限值。頻率決定單元20會(huì)把測(cè)試頻率值22傳給時(shí)脈產(chǎn)生器30使其產(chǎn)生一測(cè)試時(shí)脈32，測(cè)試時(shí)脈32的頻率最好和測(cè)試頻率值22相等。然后，依據(jù)步驟S64，頻率決定單元20通過(guò)一致能信號(hào)24使BIST單元12’能夠以一測(cè)試條件16對(duì)電路系統(tǒng)14進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試期間該電路系統(tǒng)14依測(cè)試時(shí)脈32來(lái)執(zhí)行工作。在內(nèi)建自我測(cè)試之后，BIST單元12’檢查來(lái)自電路系統(tǒng)14的傳回值18并把一測(cè)試結(jié)果26報(bào)告給頻率決定單元20，如果傳回值18代表測(cè)試失敗，則BIST單元12’提供一失敗值至測(cè)試結(jié)果26，反之，則提供一成功值至測(cè)試結(jié)果26。
依據(jù)步驟S66，頻率決定單元20審查測(cè)試結(jié)果26是否為一失敗值。如果測(cè)試結(jié)果26為失敗值，依據(jù)步驟S68，頻率決定單元減少上述測(cè)試頻率值22，并設(shè)定時(shí)脈產(chǎn)生器30使其產(chǎn)生對(duì)應(yīng)已減少的測(cè)試頻率值的測(cè)試時(shí)脈32。如此重復(fù)上述步驟S64、S66以及S68，一直到測(cè)試結(jié)果26變成一成功值為止。當(dāng)測(cè)試成功時(shí)，頻率決定單元20停止減少測(cè)試頻率值22并且依據(jù)步驟S70，選擇最先通過(guò)測(cè)試的測(cè)試頻率值為操作頻率。如此，針對(duì)IC晶片10，頻率決定單元20決定了一個(gè)能夠通過(guò)內(nèi)建自我測(cè)試的最高操作頻率。其中，如果某一IC晶片無(wú)法在相對(duì)應(yīng)于操作頻率下限值的測(cè)試時(shí)脈下通過(guò)測(cè)試，則該晶片會(huì)被認(rèn)為是一有問(wèn)題IC晶片。
上述的頻率決定過(guò)程最好是在IC晶片一開(kāi)始供應(yīng)電源時(shí)便執(zhí)行，這樣一來(lái)，IC晶片便可以在正式運(yùn)作時(shí)依最高操作頻率來(lái)執(zhí)行任務(wù)。
綜合以上所述，本發(fā)明提出一新穎的裝置可以對(duì)個(gè)別的IC晶片設(shè)定其最高操作頻率，更特別的是，該最高操作頻率為一能提高IC晶片的效能與穩(wěn)定度的最佳頻率。
以上所述實(shí)施例僅系為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使熟習(xí)此項(xiàng)技藝的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以其限定本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)設(shè)定集成電路(Integrated Circuit，以下簡(jiǎn)稱(chēng)IC)晶片操作頻率的裝置，其特征是它至少包含一內(nèi)建自我測(cè)試(built-in self-test，以下簡(jiǎn)稱(chēng)BIST)單元，用以依據(jù)一測(cè)試條件測(cè)試該IC晶片并產(chǎn)生一測(cè)試結(jié)果；一時(shí)脈產(chǎn)生器，用以提供一測(cè)試時(shí)脈給該IC晶片；以及一頻率決定單元，用以設(shè)定該時(shí)脈產(chǎn)生器產(chǎn)生該測(cè)試時(shí)脈，并且依據(jù)該測(cè)試結(jié)果來(lái)設(shè)定該IC晶片的操作頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的裝置，其特征是上述頻率決定單元控制上述BIST單元以測(cè)試上述IC晶片，其中上述BIST單元嵌入在上述IC晶片里。
3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的裝置，其特征是上述頻率決定單元根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果調(diào)整一測(cè)試頻率值，并且設(shè)定上述時(shí)脈產(chǎn)生器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該測(cè)試頻率值的上述測(cè)試時(shí)脈。
4.如權(quán)利要求3所述的自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的裝置，其特征是上述BIST單元于上述IC晶片測(cè)試成功時(shí)，提供一成功值至上述測(cè)試結(jié)果，其中上述頻率決定單元于上述測(cè)試結(jié)果保持在該成功值時(shí)，連續(xù)依次遞增上述測(cè)試頻率值。
5.如權(quán)利要求4所述的自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的裝置，其特征是上述BIST單元所測(cè)試的上述IC晶片工作在對(duì)應(yīng)上述已增加測(cè)試頻率值的上述測(cè)試時(shí)脈，并且上述BIST單元借此產(chǎn)生上述測(cè)試結(jié)果。
6.如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的裝置，其特征是當(dāng)上述IC晶片測(cè)試失敗時(shí)，上述頻率決定單元停止增加上述測(cè)試頻率值，并且設(shè)定上述操作頻率為最后通過(guò)上述測(cè)試的上述已增加測(cè)試頻率值。
7.如權(quán)利要求3所述的自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的裝置，其特征是上述BIST單元于上述IC晶片測(cè)試失敗時(shí)，提供一失敗值至上述測(cè)試結(jié)果，其中上述頻率決定單元于上述測(cè)試結(jié)果保持在該失敗值時(shí)，連續(xù)依次遞減上述測(cè)試頻率值。
8.如權(quán)利要求7所述的自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的裝置，其特征是上述BIST單元所測(cè)試的上述IC晶片工作在對(duì)應(yīng)上述已減少測(cè)試頻率值的上述測(cè)試時(shí)脈，并且上述BIST單元借此產(chǎn)生上述測(cè)試結(jié)果。
9.如權(quán)利要求8所述的自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的裝置，其特征是當(dāng)上述IC晶片測(cè)試成功時(shí)，上述頻率決定單元停止減少上述測(cè)試頻率值，并且設(shè)定上述操作頻率為最先通過(guò)上述測(cè)試的上述測(cè)試頻率值。
10.一種自動(dòng)設(shè)定集成電路(Integrated Circuit，以下簡(jiǎn)稱(chēng)IC)晶片操作頻率的方法，其特征是它至少包含提供一測(cè)試時(shí)脈；測(cè)試該IC晶片并產(chǎn)生一測(cè)試結(jié)果，該晶片以該測(cè)試時(shí)脈執(zhí)行工作；以及設(shè)定該IC晶片的該操作頻率，該操作頻率依據(jù)該測(cè)試結(jié)果決定。
11.如權(quán)利要求10所述的一種自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的方法，其特征是上述測(cè)試步驟至少包含增加上述測(cè)試時(shí)脈的一頻率值；測(cè)試以上述測(cè)試時(shí)脈工作的上述IC晶片，并產(chǎn)生上述測(cè)試結(jié)果，上述測(cè)試時(shí)脈的該頻率值為該已增加頻率值；以及重復(fù)增加該頻率值和測(cè)試IC晶片步驟，直到上述測(cè)試結(jié)果失敗為止。
12.如權(quán)利要求11所述的一種自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的方法，其特征是上述設(shè)定步驟選擇最后通過(guò)上述測(cè)試的上述已增加頻率值作為上述操作頻率。
13.如權(quán)利要求10所述的一種自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的方法，其特征是上述測(cè)試步驟至少包含減少上述測(cè)試時(shí)脈的一頻率值；測(cè)試以上述測(cè)試時(shí)脈工作的上述IC晶片，并產(chǎn)生上述測(cè)試結(jié)果，上述測(cè)試時(shí)脈的該頻率值是該己減少頻率值；以及重復(fù)減少該頻率值和測(cè)試IC晶片步驟，直到上述測(cè)試結(jié)果成功為止。
14.如權(quán)利要求13所述的一種自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的方法，其特征是上述設(shè)定步驟選擇最先通過(guò)上述測(cè)試的上述頻率值作為上述操作頻率。
15.如權(quán)利要求10所述的一種自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的方法，其特征是上述測(cè)試步驟為一內(nèi)建自我測(cè)試(built-in self-test)。
16.一種集成電路(Integrated Circuit，簡(jiǎn)稱(chēng)IC)晶片，其特征是其至少包含一電路；一內(nèi)建自我測(cè)試(built-in self-test，以下簡(jiǎn)稱(chēng)BIST)單元，該BIST單元耦合至該電路，用以依據(jù)一測(cè)試條件測(cè)試該電路并產(chǎn)生一測(cè)試結(jié)果；一時(shí)脈產(chǎn)生器，用以提供一測(cè)試時(shí)脈給該電路；以及一頻率決定單元，用以設(shè)定該時(shí)脈產(chǎn)生器產(chǎn)生該測(cè)試時(shí)脈，并且依據(jù)該測(cè)試結(jié)果來(lái)設(shè)定該操作頻率；其中，該頻率決定單元控制該BIST單元以測(cè)試該電路。
17.如權(quán)利要求16所述的IC晶片，其特征是上述頻率決定單元根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果調(diào)整一測(cè)試頻率值，并且設(shè)定上述時(shí)脈產(chǎn)生器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該測(cè)試頻率值的上述測(cè)試時(shí)脈。
18.如權(quán)利要求17所述的IC晶片，其特征是上述BIST單元于上述電路測(cè)試成功時(shí)，提供一成功值至上述測(cè)試結(jié)果，其中上述頻率決定單元于上述測(cè)試結(jié)果保持在該成功值時(shí)，連續(xù)依次遞增上述測(cè)試頻率值。
19.如權(quán)利要求18所述的IC晶片，其特征是上述BIST單元所測(cè)試的上述電路工作在對(duì)應(yīng)上述已增加測(cè)試頻率值的上述測(cè)試時(shí)脈，并且上述BIST單元借此產(chǎn)生上述測(cè)試結(jié)果。
20.如權(quán)利要求19所述的IC晶片，其特征是當(dāng)上述電路測(cè)試失敗時(shí)，上述頻率決定單元停止增加上述測(cè)試頻率值，并且設(shè)定上述操作頻率為最后通過(guò)上述測(cè)試的上述已增加測(cè)試頻率值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自動(dòng)設(shè)定集成電路晶片操作頻率的裝置及方法，該集成電路晶片具有一內(nèi)建自我測(cè)試(built－in self－test，BIST)單元使IC晶片能做自我測(cè)試；該裝置包括一時(shí)脈產(chǎn)生器以及一頻率決定單元；時(shí)脈產(chǎn)生器提供一測(cè)試時(shí)脈給IC晶片，頻率決定單元?jiǎng)t用以設(shè)定時(shí)脈產(chǎn)生器產(chǎn)生測(cè)試時(shí)脈，并且依據(jù)BIST單元所產(chǎn)生的測(cè)試結(jié)果來(lái)設(shè)定操作頻率；頻率決定單元亦能控制BIST單元以測(cè)試IC晶片，并根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果調(diào)整一測(cè)試頻率值，同時(shí)設(shè)定時(shí)脈產(chǎn)生器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于該調(diào)整過(guò)的測(cè)試頻率值的測(cè)試時(shí)脈；因此，本發(fā)明裝置可決定一通過(guò)內(nèi)建自我測(cè)試的最高頻率并且設(shè)定此頻率為IC晶片的操作頻率。
文檔編號(hào)H01L21/66GK1402324SQ01124280
公開(kāi)日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2001年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月23日
發(fā)明者黃鴻儒, 涂俊安, 白宏達(dá) 申請(qǐng)人:矽統(tǒng)科技股份有限公司