专利名称：自动设定集成电路晶片操作频率的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种集成电路(Integrated Circuit以下简称IC)，特别指一种具有内建自我测试(built-in self-test，以下简称BIST)功能的自动设定集成电路晶片操作频率的装置及方法。
习知的IC晶片10如
图1所示，IC晶片10包括一BIST单元12以及一电路系统14，该电路系统14可以是存储器元件以及/或者逻辑电路。BIST单元12将一测试条件16加在电路系统14上使其进行自我测试，并在测试结束后检查自电路系统14送回的回传值18，如果回传值18与预期的值不同，则电路系统14里至少有一瑕疵或损坏点。在IC晶片里提供BIST功能将可以发现电路系统的瑕疵或在操作时可能发生的问题。然而，习知的BIST功能仅能够确定IC晶片的品质或功能是否能满足要求而已。
另一方面，通常将IC晶片设计为可在一预定的操作频率下正常工作。该预定的操作频率的选定是根据一正常条件加上设计限度(design margin)，一般来说，保留设计限度是为了提高制造良率或IC晶片的稳定度。不过，并不是所有的IC晶片都需要保有此设计限度，换句话说，IC晶片能够在高于预定操作频率的频率下正常工作以提高整体效能。但是在某些极端的例子里，仍然有少数的IC晶片需在低于预定操作频率的频率下才能正常工作。
有鉴于此，提供一种利用BIST功能而可以为个别的IC晶片自动设定其最佳操作频率的装置，实为一重要课题。
本发明的另一目的是提供一种利用BIST功能的自动设定集成电路晶片操作频率的装置，以改善个别IC晶片的效能与稳定度。
为达上述目的，本发明提供一种自动设定集成电路晶片操作频率的装置，该装置包括一BIST单元、一时脉产生器以及一频率决定单元，其中，BIST单元使IC晶片能做自我测试，时脉产生器能提供一测试时脉给IC晶片，频率决定单元则用以设定时脉产生器产生测试时脉，并且依据BIST单元所产生的测试结果来设定操作频率，频率决定单元亦能控制BIST单元以测试IC晶片。
就运作而言，频率决定单元对时脉产生器设定一测试频率初始值使其产生一测试时脉给IC晶片，同时，频率决定单元使BIST单元能够以一测试条件对IC晶片进行测试。在内建自我测试之后，频率决定单元侦测来自BIST单元的测试结果，如果测试结果不符合预期，频率决定单元会调整上述测试频率值，并设定时脉产生器使其产生对应调整过测试频率值的测试时脉，同样地，BIST单元会再对IC晶片进行测试。本发明装置会重复上述调整频率及自我测试的步骤，一直到测试结果符合预期为止，最后，对于各个IC晶片，本发明装置决定了一个能够通过内建自我测试的最高操作频率。
图2为一较佳实施例的构成方块说明图，与图1中相似的组件是以相同的标号表示。图2中的较佳实施例包括一时脉产生器30以及一频率决定单元20，借以自动设定一IC晶片10的操作频率，该IC晶片10具有一BIST单元12’以及一电路系统14，该电路系统14可以是任何形式的电子系统，例如存储器元件、逻辑电路或是微处理器。频率决定单元20、时脉产生器30二者或是任何一个可以选择地嵌入设计在IC晶片10中。
时脉产生器30提供一测试时脉32给IC晶片10，频率决定单元20则用以设定时脉产生器30产生测试时脉32，并且依据BIST单元12’所产生的测试结果26来设定操作频率，频率决定单元20通过一致能信号24控制BIST单元12’，使电路系统14能够进行自我测试。
频率决定单元20先将一测试频率值22设定在一初始值，并将测试频率值22提供给时脉产生器30使其产生一测试时脉32给IC晶片10，同时，频率决定单元20使BIST单元12’能够以一测试条件16对电路系统14进行测试。在内建自我测试之后，频率决定单元20侦测来自BIST单元12’的测试结果26，如果测试结果26不符合预期，频率决定单元20会调整上述测试频率值，并设定时脉产生器30使其产生对应调整过测试频率值的测试时脉32，同样地，BIST单元12’会再对电路系统14进行测试。如此重复上述调整测试频率及自我测试的步骤，一直到测试结果26符合预期为止，最后，针对IC晶片10，决定了一个能够通过内建自我测试的最高操作频率。
图3为本发明频率决定步骤的第一实施例流程图，图中所示流程最好是由频率决定单元20来执行。首先，依据步骤S42，将一测试频率值22设定在一初始值。频率决定单元20会把测试频率值22传给时脉产生器30使其产生一测试时脉32，测试时脉32的频率最好和测试频率值22相等。
然后，依据步骤S44，频率决定单元20通过一致能信号24使BIST单元12’能够以一测试条件16对电路系统14进行测试，在测试期间该电路系统14依测试时脉32来执行工作。在内建自我测试之后，BIST单元12’检查来自电路系统14的传回值18并把一测试结果26报告给频率决定单元20，如果传回值18代表测试成功，则BIST单元12’提供一成功值至测试结果26，反之，则提供一失败值至测试结果26。依据步骤S46，频率决定单元20审查测试结果26是否为一成功值。如果测试结果26为成功值，依据步骤S48，频率决定单元增加上述测试频率值22，并设定时脉产生器30使其产生对应已增加的测试频率值的测试时脉32。如此重复上述步骤S44、S46以及S48，一直到测试结果26变成一失败值为止。当测试失败时，频率决定单元20停止增加测试频率值22并且依据步骤S50，选择最后一个通过测试的已增加的测试频率值为操作频率。如此，针对IC晶片10，频率决定单元20决定了一个能够通过内建自我测试的最高操作频率。值得注意的是，如果某一IC晶片无法在相对应于初始测试频率值的测试时脉下通过测试，则该晶片会被认为是一有问题IC晶片，换句话说，初始测试频率值IC晶片操作频率的下限值。
参考图4，为本发明频率决定步骤的第二实施例流程图。首先，依据步骤S62，将一测试频率值22设定在一初始值。初始值最好为IC晶片操作频率的上限值。频率决定单元20会把测试频率值22传给时脉产生器30使其产生一测试时脉32，测试时脉32的频率最好和测试频率值22相等。然后，依据步骤S64，频率决定单元20通过一致能信号24使BIST单元12’能够以一测试条件16对电路系统14进行测试，在测试期间该电路系统14依测试时脉32来执行工作。在内建自我测试之后，BIST单元12’检查来自电路系统14的传回值18并把一测试结果26报告给频率决定单元20，如果传回值18代表测试失败，则BIST单元12’提供一失败值至测试结果26，反之，则提供一成功值至测试结果26。
依据步骤S66，频率决定单元20审查测试结果26是否为一失败值。如果测试结果26为失败值，依据步骤S68，频率决定单元减少上述测试频率值22，并设定时脉产生器30使其产生对应已减少的测试频率值的测试时脉32。如此重复上述步骤S64、S66以及S68，一直到测试结果26变成一成功值为止。当测试成功时，频率决定单元20停止减少测试频率值22并且依据步骤S70，选择最先通过测试的测试频率值为操作频率。如此，针对IC晶片10，频率决定单元20决定了一个能够通过内建自我测试的最高操作频率。其中，如果某一IC晶片无法在相对应于操作频率下限值的测试时脉下通过测试，则该晶片会被认为是一有问题IC晶片。
上述的频率决定过程最好是在IC晶片一开始供应电源时便执行，这样一来，IC晶片便可以在正式运作时依最高操作频率来执行任务。
综合以上所述，本发明提出一新颖的装置可以对个别的IC晶片设定其最高操作频率，更特别的是，该最高操作频率为一能提高IC晶片的效能与稳定度的最佳频率。
以上所述实施例仅系为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以其限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的权利要求范围内。
权利要求
1.一种自动设定集成电路(Integrated Circuit，以下简称IC)晶片操作频率的装置，其特征是它至少包含一内建自我测试(built-in self-test，以下简称BIST)单元，用以依据一测试条件测试该IC晶片并产生一测试结果；一时脉产生器，用以提供一测试时脉给该IC晶片；以及一频率决定单元，用以设定该时脉产生器产生该测试时脉，并且依据该测试结果来设定该IC晶片的操作频率。
2.如权利要求1所述的自动设定集成电路晶片操作频率的装置，其特征是上述频率决定单元控制上述BIST单元以测试上述IC晶片，其中上述BIST单元嵌入在上述IC晶片里。
3.如权利要求1所述的自动设定集成电路晶片操作频率的装置，其特征是上述频率决定单元根据上述测试结果调整一测试频率值，并且设定上述时脉产生器产生对应该测试频率值的上述测试时脉。
4.如权利要求3所述的自动设定集成电路晶片操作频率的装置，其特征是上述BIST单元于上述IC晶片测试成功时，提供一成功值至上述测试结果，其中上述频率决定单元于上述测试结果保持在该成功值时，连续依次递增上述测试频率值。
5.如权利要求4所述的自动设定集成电路晶片操作频率的装置，其特征是上述BIST单元所测试的上述IC晶片工作在对应上述已增加测试频率值的上述测试时脉，并且上述BIST单元借此产生上述测试结果。
6.如权利要求5所述的自动设定集成电路晶片操作频率的装置，其特征是当上述IC晶片测试失败时，上述频率决定单元停止增加上述测试频率值，并且设定上述操作频率为最后通过上述测试的上述已增加测试频率值。
7.如权利要求3所述的自动设定集成电路晶片操作频率的装置，其特征是上述BIST单元于上述IC晶片测试失败时，提供一失败值至上述测试结果，其中上述频率决定单元于上述测试结果保持在该失败值时，连续依次递减上述测试频率值。
8.如权利要求7所述的自动设定集成电路晶片操作频率的装置，其特征是上述BIST单元所测试的上述IC晶片工作在对应上述已减少测试频率值的上述测试时脉，并且上述BIST单元借此产生上述测试结果。
9.如权利要求8所述的自动设定集成电路晶片操作频率的装置，其特征是当上述IC晶片测试成功时，上述频率决定单元停止减少上述测试频率值，并且设定上述操作频率为最先通过上述测试的上述测试频率值。
10.一种自动设定集成电路(Integrated Circuit，以下简称IC)晶片操作频率的方法，其特征是它至少包含提供一测试时脉；测试该IC晶片并产生一测试结果，该晶片以该测试时脉执行工作；以及设定该IC晶片的该操作频率，该操作频率依据该测试结果决定。
11.如权利要求10所述的一种自动设定集成电路晶片操作频率的方法，其特征是上述测试步骤至少包含增加上述测试时脉的一频率值；测试以上述测试时脉工作的上述IC晶片，并产生上述测试结果，上述测试时脉的该频率值为该已增加频率值；以及重复增加该频率值和测试IC晶片步骤，直到上述测试结果失败为止。
12.如权利要求11所述的一种自动设定集成电路晶片操作频率的方法，其特征是上述设定步骤选择最后通过上述测试的上述已增加频率值作为上述操作频率。
13.如权利要求10所述的一种自动设定集成电路晶片操作频率的方法，其特征是上述测试步骤至少包含减少上述测试时脉的一频率值；测试以上述测试时脉工作的上述IC晶片，并产生上述测试结果，上述测试时脉的该频率值是该己减少频率值；以及重复减少该频率值和测试IC晶片步骤，直到上述测试结果成功为止。
14.如权利要求13所述的一种自动设定集成电路晶片操作频率的方法，其特征是上述设定步骤选择最先通过上述测试的上述频率值作为上述操作频率。
15.如权利要求10所述的一种自动设定集成电路晶片操作频率的方法，其特征是上述测试步骤为一内建自我测试(built-in self-test)。
16.一种集成电路(Integrated Circuit，简称IC)晶片，其特征是其至少包含一电路；一内建自我测试(built-in self-test，以下简称BIST)单元，该BIST单元耦合至该电路，用以依据一测试条件测试该电路并产生一测试结果；一时脉产生器，用以提供一测试时脉给该电路；以及一频率决定单元，用以设定该时脉产生器产生该测试时脉，并且依据该测试结果来设定该操作频率；其中，该频率决定单元控制该BIST单元以测试该电路。
17.如权利要求16所述的IC晶片，其特征是上述频率决定单元根据上述测试结果调整一测试频率值，并且设定上述时脉产生器产生对应该测试频率值的上述测试时脉。
18.如权利要求17所述的IC晶片，其特征是上述BIST单元于上述电路测试成功时，提供一成功值至上述测试结果，其中上述频率决定单元于上述测试结果保持在该成功值时，连续依次递增上述测试频率值。
19.如权利要求18所述的IC晶片，其特征是上述BIST单元所测试的上述电路工作在对应上述已增加测试频率值的上述测试时脉，并且上述BIST单元借此产生上述测试结果。
20.如权利要求19所述的IC晶片，其特征是当上述电路测试失败时，上述频率决定单元停止增加上述测试频率值，并且设定上述操作频率为最后通过上述测试的上述已增加测试频率值。
全文摘要
本发明公开了一种自动设定集成电路晶片操作频率的装置及方法，该集成电路晶片具有一内建自我测试(built－in self－test，BIST)单元使IC晶片能做自我测试；该装置包括一时脉产生器以及一频率决定单元；时脉产生器提供一测试时脉给IC晶片，频率决定单元则用以设定时脉产生器产生测试时脉，并且依据BIST单元所产生的测试结果来设定操作频率；频率决定单元亦能控制BIST单元以测试IC晶片，并根据上述测试结果调整一测试频率值，同时设定时脉产生器产生对应于该调整过的测试频率值的测试时脉；因此，本发明装置可决定一通过内建自我测试的最高频率并且设定此频率为IC晶片的操作频率。
文档编号H01L21/66GK1402324SQ01124280
公开日2003年3月12日 申请日期2001年8月23日 优先权日2001年8月23日
发明者黄鸿儒, 涂俊安, 白宏达 申请人:矽统科技股份有限公司