[發明專利]掃描寄存器、掃描鏈、芯片及其測試方法

有效

• 申請號: 200910222729.2
• 申請日: 2009-11-17
• 公開（公告）號: CN102062836A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 王金城
• 申請（專利權）人: 三星半導體(中國)研究開發有限公司;三星電子株式會社
• 主分類號: G01R31/317
• 分類號: G01R31/317;G01R31/3185
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 韓明星;楊靜

技術領域

示例實施例涉及芯片測試領域，具體地講，涉及一種用于芯片掃描測試(scan?test)的掃描寄存器、一種包括所述掃描寄存器的掃描鏈、一種包括所述掃描鏈的可測試芯片以及一種測試所述可測試芯片的方法。

背景技術

隨著半導體技術的發展，芯片的集成度得到極大地提高，已經開發出具有亞微米量級的元件的芯片。通常，在半導體芯片的制造過程中，為了提高芯片的可測試性，在晶片上形成多個功能性模塊的同時，形成用于測試功能性模塊是否正常運行的掃描測試的掃描測試電路(掃描鏈)。

圖1是示意性示出傳統的掃描測試電路(掃描鏈)的電路圖，圖2是示意性示出傳統的掃描寄存器的電路圖。

如圖1中所示，在傳統的掃描測試電路中，包括多個級S1、S2，所述多個級中的每個級(例如，級S1)包括連接到功能路徑和掃描路徑的掃描寄存器(SDFF)(例如，SDFF?1_1)。功能路徑由一個或多個功能性模塊組成，用以實現芯片的預定功能。掃描路徑包括串聯連接的多個緩沖器(buffer)。

多個SDFF中的每個SDFF(例如，SDFF?1_1)包括：數據端(D端)，用于接收數據信號；掃描輸入端(SI端)，用于接收掃描信號；掃描使能端(SE端)，用于接收掃描使能信號；時鐘端(CK端)，用于接收時鐘信號；復位端(RN端)，用于接收復位信號；輸出端(Q端)，用于根據掃描使能信號和時鐘信號來選擇性地輸出數據信號或掃描信號。通常，將如圖1中所示的用于芯片的掃描測試的電路稱為掃描鏈。

如圖2所示，傳統的SDFF(例如，SDFF?1_1)由作為兩路選通器的輸入單元10和作為D觸發器的觸發器單元20組成。

對于SDFF的動態功耗，主要是由于對SDFF所連接的功能路徑和掃描路徑中的負載電容器進行充電而產生的功耗。當負載電容器兩端的狀態不斷地翻轉，即在邏輯高電平和邏輯低電平之間跳變時，動態功耗可以表示為CV²f，其中，C為電容器的電容，V為電容器兩端的電壓差，f為狀態翻轉的頻率。因此，隨著電壓電容器兩端的狀態翻轉的頻率的增加，動態功耗增加。

再次參照圖1，在傳統的掃描鏈中，每個SDFF(例如，SDFF?1_1)的Q端連接到功能路徑的輸入端和掃描路徑的輸入端。因此，在掃描測試時，由于SDFF的Q端的狀態是不斷翻轉的，所以在與Q端連接的功能性路徑和掃描路徑中的元件的狀態也是不斷翻轉的，這樣的狀態翻轉會增加芯片測試時的動態功耗，并增加電壓降低(IR-drop)的影響。另外，在完成了掃描測試之后芯片正常工作時，不再使用掃描鏈，但是Q端的狀態翻轉依然會使掃描路徑中的元件的狀態翻轉。這樣的狀態翻轉也導致了動態功耗的增加。因此，在不影響芯片的測試和/應用的前提下，盡可能地減小狀態翻轉的頻率，以減小動態功耗。

在傳統的電路設計中，將組成當前級(S1)的掃描路徑的緩沖器設置在下一級(S2)的附近，或者在下一級S2附近沒有足夠的空間設置緩沖器時，會將當前級(S1)的掃描路徑的緩沖器隨機設置在其他位置。因此，使得從圖中的A點至B點之間布線變長，很長的布線會帶來寄生電容的問題，從而影響到功能路徑的信號時序。

另外，為了克服芯片中的電壓降(IR-Drop)的問題，通常采用較高的電壓進行驅動。而，如上所述，隨著V的增加，動態功耗增加。因此，需要在克服電壓降的同時盡可能地減小電壓V，以減小動態功耗。

發明內容

示例實施例的目的在于克服傳統技術中的上述和其他缺點。為此，示例實施例提供了一種用于芯片掃描測試的掃描寄存器、一種包括所述掃描寄存器的掃描鏈、一種包括所述掃描鏈的可測試芯片以及一種測試所述可測試芯片的方法。

根據示例實施例的一方面，提供一種掃描寄存器，所述掃描寄存器包括：輸入單元，接收數據信號和掃描信號，并根據掃描使能信號來輸出接收的數據信號或掃描信號；觸發器單元，接收來自所述輸入單元的數據信號或掃描信號，并根據時鐘信號來輸出接收的數據信號或掃描信號；輸出單元，包括數據輸出端和掃描輸出端，所述輸出單元接收來自所述觸發器單元的數據信號或掃描信號，并根據掃描使能信號通過所述數據輸出端輸出接收的數據信號或者通過所述掃描輸出端輸出接收的掃描信號。

根據示例實施例，當掃描使能信號處于邏輯高電平時，所述輸入單元輸出接收的掃描信號；當掃描使能信號處于邏輯低電平時，所述輸入單元輸出接收的數據信號。

根據示例實施例，所述觸發器單元為根據時鐘信號上升沿或下降沿觸發的D觸發器。