用于在多個電力模式中測試電源的電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有以多個電力模式(power mode)操作的多個電源的集成電路，并且更特別地涉及在多個電力模式中測試電源的狀態(tài)的內(nèi)建自測(BIST)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]芯片上系統(tǒng)(SOC)通常具有以多個電力模式(諸如休眠模式、深度睡眠(de印sleep)模式和功能模式)操作的多個芯片上電源。在多個電力模式的情況下測試具有復(fù)雜的電源系統(tǒng)的SOC以便檢驗電源系統(tǒng)是一個復(fù)雜任務(wù)。在典型的設(shè)計過程中，由后端組使用CPF (通用功率格式,Common Power Format)來確認(rèn)電源連接。因此,在設(shè)計流程中相當(dāng)遲地發(fā)現(xiàn)關(guān)于電源連接的問題。此外，甚至不會針對不同電力模式中的每一個來檢驗電源連接。例如，可以檢查但是不一定檢查電源與電路模塊的連接來確保在它的各個電力模式中的每一個中將正確的電壓供應(yīng)給電路模塊。
[0003]在制造和操作兩者期間檢查多個電源在多個電力模式中的狀態(tài)也是重要的。因此，存在對用于在IC設(shè)計、制造測試和裝置操作期間在多個電力模式中測試電源狀態(tài)的技術(shù)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種BIST電路以用于測試系統(tǒng)(諸如S0C)的多個電源在N個電力模式(N>1)中的狀態(tài)，所述系統(tǒng)具有從各個電源接收電力的多個電路塊。BIST電路包括有限狀態(tài)機(jī)(FSM)、電力監(jiān)視器和比較器。FSM具有分別與該N個電力模式中的至少兩個電力模式對應(yīng)的至少兩個電力模式狀態(tài)，并且以預(yù)定的順序來依次啟用(enable)該至少兩個電力模式狀態(tài)。在每個電力模式狀態(tài)中，F(xiàn)SM輸出用于啟用在對應(yīng)的電力模式中使用的電源的電力模式信號。多個電力監(jiān)視器中的每個電力監(jiān)視器連接到被提供有多個電源之一的多個電路塊中的一個電路塊的電力輸入節(jié)點，并且在啟用與對應(yīng)的電力輸入節(jié)點連接的電源時輸出指示對應(yīng)的電力輸入節(jié)點處的電壓的監(jiān)視信號。比較器將監(jiān)視信號與對應(yīng)的基準(zhǔn)信號進(jìn)行比較，并且產(chǎn)生指示對應(yīng)的電源以及它們與對應(yīng)的電力輸入節(jié)點的連接是否正確地操作的一組狀態(tài)信號。
[0005]本發(fā)明的實施例提供了一種如下的電路，所述電路用于在IC設(shè)計階段中、在制造期間以及在操作中(例如，在芯片正經(jīng)受通電復(fù)位(POR)時)容易地測試IC的多個電源在多個電力模式中的狀態(tài)。此外，本發(fā)明的BIST電路具有簡單的結(jié)構(gòu)并且可以被容易地實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0006]本發(fā)明通過示例的方式被示出并且不受附圖中示出的其實施例的限制，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示類似的元件。圖中的元件為簡單和清楚起見而示出并且沒有必要按比例繪制。
[0007]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的包括BIST電路的SOC的示意性框圖，所述BIST電路用于在多個電力模式中測試電源的狀態(tài)；
[0008]圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的有限狀態(tài)機(jī)(FSM)的狀態(tài)圖；
[0009]圖3是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的電力監(jiān)視器(power monitor)的示意性電路圖；
[0010]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的比較器的示意性框圖；
[0011]圖5是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的存儲器的示意性框圖；
[0012]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于在多個電力模式中測試多個電源的狀態(tài)的方法的流程圖；以及
[0013]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖6中的產(chǎn)生狀態(tài)信號的方法的流程。
【具體實施方式】
[0014]根據(jù)以下參考附圖的示例性實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明更多的特征將變得清晰。下面使用SOC作為應(yīng)用示例詳細(xì)描述了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的是本發(fā)明不限于S0C。
[0015]現(xiàn)在參考圖1，示出了 S0C100的示意性框圖，該S0C100具有分別與多個電源104中的各個電源連接的多個IP (知識產(chǎn)權(quán)，Intellectual Property)核102以及電力BIST電路106。如本領(lǐng)域中已知的，IP核102可以包括各種類型的電路，諸如處理器、存儲器等。IP核102可以在各種電力模式(諸如功能或操作的模式、休眠模式、深度睡眠模式等)中操作。因此，電源104根據(jù)核102的模式為各個核102提供適當(dāng)?shù)碾妷骸ｋ娫?04中的每一個包括作為開關(guān)的NMOS晶體管，該NMOS晶體管的柵極連接到電力BIST電路106以用于接收電力模式信號，源極連接到相應(yīng)的IP核的電力輸入節(jié)點，并且漏極連接到例如從DC-DC轉(zhuǎn)換器獲得的供應(yīng)電壓VDDl-VDDm。應(yīng)當(dāng)注意，圖1中示出的電源104僅僅是示例性的，并且為了便于理解，示出了簡單結(jié)構(gòu)的電源，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的是電源104的結(jié)構(gòu)不限于上述的示例，而是可以包括各種結(jié)構(gòu)，只要電源104可以通過來自電力BIST電路106的一個或更多個輸入信號而被啟用/禁用即可。
[0016]根據(jù)本發(fā)明實施例，電力BIST電路106被提供以用于測試多個電力模式中的電源108的狀態(tài)。BIST電路106包括有限狀態(tài)機(jī)(FSM) 108、比較器112、以及連接到比較器112的多個電力監(jiān)視器114(對于每一個核102有一個電力監(jiān)視器114)。在一些實施例中，BIST電路106還可以包括解碼器110以及與比較器112的輸出端連接的存儲器或寄存器陣列116。BIST電路106由提供給FSM108的BIST_ENABLE信號激活。
[0017]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的FSM108的狀態(tài)圖200。如圖2所示，當(dāng)BIST電路未被激活時，F(xiàn)SM108處于空閑狀態(tài)202。一旦BIST_ENABLE信號被斷言(assert)，BIST電路106就被激活并且FSM108從空閑狀態(tài)202移動到第一電力模式狀態(tài)204。FSM108然后以預(yù)定的順序依次啟用電源104的N個電力模式；其中N為大于I的整數(shù)，其從第一電力模式狀態(tài)204移動到下一個電力模式狀態(tài)206且通過電力模式狀態(tài)208和210等等。在電力模式狀態(tài)204-210中的每一個中，F(xiàn)SM108輸出啟用在對應(yīng)電力模式中使用的電源104的電力模式信號。電力模式狀態(tài)204-210中的每一個持續(xù)若干個時鐘周期，以確保完成如下面詳細(xì)描述的用于測試電源104的狀態(tài)的整個過程。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，F(xiàn)SM108可以通過使用可編程邏輯器件、可編程邏輯控制器、邏輯門和觸發(fā)器或者繼電器來實現(xiàn)。
[0018]在一些情況下，對于給定的測試可能不一定要啟用N個電力模式中的每一個。也就是說，如果不使用一些電力模式，則可以在測試中繞過(bypass)不用的電力模式。
[0019]在本發(fā)明的一個實施例中，在電力模式狀態(tài)204-210中的每一個中，F(xiàn)SM108輸出一組電力模式信號118，其中的每個電力模式信號118控制電源104中的一個。如果在這個電力模式中使用電源，則輸入給該電源的對應(yīng)的電力模式信號118被激活(邏輯高電平)，其使開關(guān)(NM0S晶體管)導(dǎo)通，并且相應(yīng)地使得電力能夠被供應(yīng)給對應(yīng)IP核102。另一方面，如果電源在這個電力模式中不被使用，則給該電源的電力模式信號118為非激活的(邏輯低電平)，其使開關(guān)截止，并且因此防止電力被供應(yīng)給對應(yīng)IP核102。
[0020]在一個實施例中，電力模式信號由與FSM108連接的解碼器110產(chǎn)生。在該實施例中，在電力模式狀態(tài)204-210中的每一個中，F(xiàn)SM108將編碼的電力模式信號(使用一個或更多個比特)輸出給解碼器110。解碼器110然后將該編碼的電力模式信號解碼并且輸出用于控制電源104的電力模式信號118。應(yīng)當(dāng)注意，電力模式信號118包括提供給各個電源104的一組信號；為了方便起見僅僅示出一個信號線進(jìn)入所有電源104。
[0021]每個IP核102連接到電力監(jiān)視器114中的相應(yīng)的一個電力監(jiān)視器114。然后，在電力模式狀態(tài)204-210中的每一個期間，由電力監(jiān)視器114監(jiān)視電源104。電力監(jiān)視器114被用來檢驗電源104是否正以它們的期望的電平操作并且電源104與對應(yīng)的IP核102的電力輸入節(jié)點的連接是否正確。
[0022]電力監(jiān)視器114連接到相應(yīng)的IP核102的電力輸入節(jié)點。當(dāng)電源104被啟用時，電力監(jiān)視器114監(jiān)視電力輸入節(jié)點處的電壓，S卩，從電源104供應(yīng)的電壓，并且輸出指示電力輸入節(jié)點處的電壓的監(jiān)視信號。監(jiān)視信號被輸入到比較器112并且與相應(yīng)的基準(zhǔn)信號進(jìn)行比較，并且比較器112產(chǎn)生一組狀態(tài)信號，該組狀態(tài)信號指示對應(yīng)的電源108及其與對應(yīng)電力輸入節(jié)點的連接是否正確操作。由比較器112產(chǎn)生的狀態(tài)信號可以在被從S0C100輸出之前被存儲在存儲器或者寄存器陣列116中。
[0023]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性的電力監(jiān)視器114的示意性電路圖。電力監(jiān)視器114連接到IP核102的電力輸入節(jié)點，接收用于激活BIST電路106的BIST_ENABLE信號，并且輸出指示電力輸入節(jié)點處的電壓的監(jiān)視信號。電力監(jiān)視器114包括下拉電阻器302和開關(guān)304。在優(yōu)選實施例中，開關(guān)304包括NMOS晶體管。下拉電阻器302的第一端連接到電力輸入節(jié)點，并且第二端連接到NMOS晶體管304的漏極。NMOS晶體管304的柵極接收BIST_ENABLE信號，并且NMOS晶體管304的源極連接到地。從電阻器302的第一端和IP核102的電力輸入節(jié)點之間的節(jié)點輸出監(jiān)視信號。
[0024]開關(guān)304有助于減少BIST電路106被禁用時的漏電。在可替代的實施例中，開關(guān)304可以由電力模式信號118代替BIST_ENABLE信號來控制。