[发明专利]片内电流测量方法和半导体集成电路

说明书

技术领域

本发明涉及半导体芯片(以下简称为“芯片”)的工作时的电路块的电流的测量技术。

背景技术

近年来，随着半导体处理技术的提高，最小加工尺寸的微细化正渐渐发展。结果，安装在1个芯片中的晶体管数量增多，在1个芯片中嵌入了计算机的主要功能的SoC(System On a Chip)已经普及。SoC是指在1个芯片中集成了微处理器、接口控制器、多媒体信号处理处理器、存储器等功能块(电路块)的器件，缩小了安装所需要的面积，与具有同等功能的多个芯片构成的系统相比大幅抑制了成本。另一方面，高集成化进展下的SoC，随着晶体管数量的增加产生消耗电流增大的问题。消耗电流的增加使芯片的发热量增加、芯片的可靠度降低。另外，在便携式设备等中使电池驱动时间降低。芯片中集成的晶体管数量增加和随着微细化晶体管的漏电流增大，是使消耗电流增大的原因。消耗电流的种类可以分为DC电流和AC电流两种。DC电流是所谓的漏电流，是即使在电路没有工作的状态下只要提供了电源电压就产生的电流。而AC电流是晶体管的充放电电流，是在电路工作时消耗的电流(工作时电流)。以往，为了降低消耗电流，致力于如何降低漏电流。以下，举例说明SoC中的漏电流的降低方法。

SoC是按功能分割的电路块的集合体。如果观察某个瞬间的SoC的工作状态，则并非所有的电路都工作。这是由于仅是满足所要求的功能的电路块工作即可。因此，通过切断对未使用的电路的电源提供，能够消除该电路块的漏电流。本方法例如在专利文献1中说明过。

另外，为了分析、测试、或对控制的反馈，需要测量在哪个电路块流经了多少电流的技术。这些在专利文献2、3中说明过。在专利文献2中记载了这样的方法，在电源线与各电路间和接地线与各电路间的至少任意一方设置开关装置，在测量各电路的消耗电流时，使上述开关装置处于切断状态，在设置于开关装置两端的焊盘间连接测量设备来测量消耗电流。在专利文献3中记载了这样的装置，包括设置于各子电路的切断该子电路的电流的开关装置、检测该子电路的电源电流的检测装置、以及根据该检测装置的输出控制上述开关装置的测试装置。

近来，对SoC要求的功能增多，在观察某个瞬间的时候正在工作的晶体管数量增加，结果，工作时的电流不断增大以至于不可小视。尤其是在便携式设备等中，要求哪怕是一点也要降低消耗电流，因此工作时电流的降低与漏电流的降低同样重要。另外，测量在哪个电路块消耗了多少工作时电流的方法也同样重要。

[专利文献1]日本特开2003-218682号公报

[专利文献2]日本特昭63-93142号公报

[专利文献3]日本特开平5-288798号公报

发明内容

在以前的工作时电流的测量中，大多用外部测量仪器测量流入芯片的电源管脚的电流。但是，该方法虽然能够测量芯片整体的工作时电流，却不能测量芯片测试模式以外的工作(正常工作)中的电路块的电流(称为“片内电流”)。关于这点，上述专利文献1-3均没有解决。

本发明的目的在于，提供一种测量在芯片正常工作的状态下的电路块的电流的技术。

本发明的上述及其他目的和新特征，将通过说明书的描述和附图来得到明确。

在本申请所公开的发明中有代表性的技术，简单说明如下。

即，当包括具有预定功能的电路块、和能对上述电路块提供工作用电源的电源开关时，算出上述电源开关被接通状态下的上述电源开关的端子间电压，根据上述电源开关的端子间电压和上述电源开关的导通电阻，计算流入上述电路块的电流。

在本申请所公开的发明中有代表性的技术所取得的效果，简单说明如下。

即，能够测量在芯片正常工作状态下的电路块的电流。

附图说明

图1是作为本发明的半导体集成电路的一例的SoC中内部逻辑电路的结构例框图。

图2是表示图1所示的内部逻辑电路的放大器的结构例电路图。

图3是说明上述SoC的主要部分的布局的图。

图4是说明上述SoC的电源开关周围的布局的图。

图5是图4的主要部分的剖视图。

图6是上述SoC的电流测量的步骤的流程图。

图7是上述SoC的主要部分的另一结构例框图。

图8是图7的放大器的结构例电路图。

图9是上述SoC的主要部分的另一结构例框图。

图10是图9的电压频率转换电路的结构例电路图。

图11是图9的频率电压转换电路的结构例电路图。

图12是上述SoC的主要部分的另一结构例框图。