專利名稱：自動設定集成電路晶片操作頻率的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種集成電路(Integrated Circuit以下簡稱IC)，特別指一種具有內建自我測試(built-in self-test，以下簡稱BIST)功能的自動設定集成電路晶片操作頻率的裝置及方法。
習知的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14，該電路系統14可以是存儲器元件以及/或者邏輯電路。BIST單元12將一測試條件16加在電路系統14上使其進行自我測試，并在測試結束后檢查自電路系統14送回的回傳值18，如果回傳值18與預期的值不同，則電路系統14里至少有一瑕疵或損壞點。在IC晶片里提供BIST功能將可以發現電路系統的瑕疵或在操作時可能發生的問題。然而，習知的BIST功能僅能夠確定IC晶片的品質或功能是否能滿足要求而已。
另一方面，通常將IC晶片設計為可在一預定的操作頻率下正常工作。該預定的操作頻率的選定是根據一正常條件加上設計限度(design margin)，一般來說，保留設計限度是為了提高制造良率或IC晶片的穩定度。不過，并不是所有的IC晶片都需要保有此設計限度，換句話說，IC晶片能夠在高于預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，仍然有少數的IC晶片需在低于預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功能而可以為個別的IC晶片自動設定其最佳操作頻率的裝置，實為一重要課題。
本發明的另一目的是提供一種利用BIST功能的自動設定集成電路晶片操作頻率的裝置，以改善個別IC晶片的效能與穩定度。
為達上述目的，本發明提供一種自動設定集成電路晶片操作頻率的裝置，該裝置包括一BIST單元、一時脈產生器以及一頻率決定單元，其中，BIST單元使IC晶片能做自我測試，時脈產生器能提供一測試時脈給IC晶片，頻率決定單元則用以設定時脈產生器產生測試時脈，并且依據BIST單元所產生的測試結果來設定操作頻率，頻率決定單元亦能控制BIST單元以測試IC晶片。
就運作而言，頻率決定單元對時脈產生器設定一測試頻率初始值使其產生一測試時脈給IC晶片，同時，頻率決定單元使BIST單元能夠以一測試條件對IC晶片進行測試。在內建自我測試之后，頻率決定單元偵測來自BIST單元的測試結果，如果測試結果不符合預期，頻率決定單元會調整上述測試頻率值，并設定時脈產生器使其產生對應調整過測試頻率值的測試時脈，同樣地，BIST單元會再對IC晶片進行測試。本發明裝置會重復上述調整頻率及自我測試的步驟，一直到測試結果符合預期為止，最后，對于各個IC晶片，本發明裝置決定了一個能夠通過內建自我測試的最高操作頻率。
圖2為一較佳實施例的構成方塊說明圖，與圖1中相似的組件是以相同的標號表示。圖2中的較佳實施例包括一時脈產生器30以及一頻率決定單元20，借以自動設定一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14，該電路系統14可以是任何形式的電子系統，例如存儲器元件、邏輯電路或是微處理器。頻率決定單元20、時脈產生器30二者或是任何一個可以選擇地嵌入設計在IC晶片10中。
時脈產生器30提供一測試時脈32給IC晶片10，頻率決定單元20則用以設定時脈產生器30產生測試時脈32，并且依據BIST單元12’所產生的測試結果26來設定操作頻率，頻率決定單元20通過一致能信號24控制BIST單元12’，使電路系統14能夠進行自我測試。
頻率決定單元20先將一測試頻率值22設定在一初始值，并將測試頻率值22提供給時脈產生器30使其產生一測試時脈32給IC晶片10，同時，頻率決定單元20使BIST單元12’能夠以一測試條件16對電路系統14進行測試。在內建自我測試之后，頻率決定單元20偵測來自BIST單元12’的測試結果26，如果測試結果26不符合預期，頻率決定單元20會調整上述測試頻率值，并設定時脈產生器30使其產生對應調整過測試頻率值的測試時脈32，同樣地，BIST單元12’會再對電路系統14進行測試。如此重復上述調整測試頻率及自我測試的步驟，一直到測試結果26符合預期為止，最后，針對IC晶片10，決定了一個能夠通過內建自我測試的最高操作頻率。
圖3為本發明頻率決定步驟的第一實施例流程圖，圖中所示流程最好是由頻率決定單元20來執行。首先，依據步驟S42，將一測試頻率值22設定在一初始值。頻率決定單元20會把測試頻率值22傳給時脈產生器30使其產生一測試時脈32，測試時脈32的頻率最好和測試頻率值22相等。
然后，依據步驟S44，頻率決定單元20通過一致能信號24使BIST單元12’能夠以一測試條件16對電路系統14進行測試，在測試期間該電路系統14依測試時脈32來執行工作。在內建自我測試之后，BIST單元12’檢查來自電路系統14的傳回值18并把一測試結果26報告給頻率決定單元20，如果傳回值18代表測試成功，則BIST單元12’提供一成功值至測試結果26，反之，則提供一失敗值至測試結果26。依據步驟S46，頻率決定單元20審查測試結果26是否為一成功值。如果測試結果26為成功值，依據步驟S48，頻率決定單元增加上述測試頻率值22，并設定時脈產生器30使其產生對應已增加的測試頻率值的測試時脈32。如此重復上述步驟S44、S46以及S48，一直到測試結果26變成一失敗值為止。當測試失敗時，頻率決定單元20停止增加測試頻率值22并且依據步驟S50，選擇最后一個通過測試的已增加的測試頻率值為操作頻率。如此，針對IC晶片10，頻率決定單元20決定了一個能夠通過內建自我測試的最高操作頻率。值得注意的是，如果某一IC晶片無法在相對應于初始測試頻率值的測試時脈下通過測試，則該晶片會被認為是一有問題IC晶片，換句話說，初始測試頻率值IC晶片操作頻率的下限值。
參考圖4，為本發明頻率決定步驟的第二實施例流程圖。首先，依據步驟S62，將一測試頻率值22設定在一初始值。初始值最好為IC晶片操作頻率的上限值。頻率決定單元20會把測試頻率值22傳給時脈產生器30使其產生一測試時脈32，測試時脈32的頻率最好和測試頻率值22相等。然后，依據步驟S64，頻率決定單元20通過一致能信號24使BIST單元12’能夠以一測試條件16對電路系統14進行測試，在測試期間該電路系統14依測試時脈32來執行工作。在內建自我測試之后，BIST單元12’檢查來自電路系統14的傳回值18并把一測試結果26報告給頻率決定單元20，如果傳回值18代表測試失敗，則BIST單元12’提供一失敗值至測試結果26，反之，則提供一成功值至測試結果26。
依據步驟S66，頻率決定單元20審查測試結果26是否為一失敗值。如果測試結果26為失敗值，依據步驟S68，頻率決定單元減少上述測試頻率值22，并設定時脈產生器30使其產生對應已減少的測試頻率值的測試時脈32。如此重復上述步驟S64、S66以及S68，一直到測試結果26變成一成功值為止。當測試成功時，頻率決定單元20停止減少測試頻率值22并且依據步驟S70，選擇最先通過測試的測試頻率值為操作頻率。如此，針對IC晶片10，頻率決定單元20決定了一個能夠通過內建自我測試的最高操作頻率。其中，如果某一IC晶片無法在相對應于操作頻率下限值的測試時脈下通過測試，則該晶片會被認為是一有問題IC晶片。
上述的頻率決定過程最好是在IC晶片一開始供應電源時便執行，這樣一來，IC晶片便可以在正式運作時依最高操作頻率來執行任務。
綜合以上所述，本發明提出一新穎的裝置可以對個別的IC晶片設定其最高操作頻率，更特別的是，該最高操作頻率為一能提高IC晶片的效能與穩定度的最佳頻率。
以上所述實施例僅系為說明本發明的技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，當不能以其限定本發明的專利范圍，即大凡依本發明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明的權利要求范圍內。
權利要求
1.一種自動設定集成電路(Integrated Circuit，以下簡稱IC)晶片操作頻率的裝置，其特征是它至少包含一內建自我測試(built-in self-test，以下簡稱BIST)單元，用以依據一測試條件測試該IC晶片并產生一測試結果；一時脈產生器，用以提供一測試時脈給該IC晶片；以及一頻率決定單元，用以設定該時脈產生器產生該測試時脈，并且依據該測試結果來設定該IC晶片的操作頻率。
2.如權利要求1所述的自動設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.如權利要求1所述的自動設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上述測試結果調整一測試頻率值，并且設定上述時脈產生器產生對應該測試頻率值的上述測試時脈。
4.如權利要求3所述的自動設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晶片測試成功時，提供一成功值至上述測試結果，其中上述頻率決定單元于上述測試結果保持在該成功值時，連續依次遞增上述測試頻率值。
5.如權利要求4所述的自動設定集成電路晶片操作頻率的裝置，其特征是上述BIST單元所測試的上述IC晶片工作在對應上述已增加測試頻率值的上述測試時脈，并且上述BIST單元借此產生上述測試結果。
6.如權利要求5所述的自動設定集成電路晶片操作頻率的裝置，其特征是當上述IC晶片測試失敗時，上述頻率決定單元停止增加上述測試頻率值，并且設定上述操作頻率為最后通過上述測試的上述已增加測試頻率值。
7.如權利要求3所述的自動設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晶片測試失敗時，提供一失敗值至上述測試結果，其中上述頻率決定單元于上述測試結果保持在該失敗值時，連續依次遞減上述測試頻率值。
8.如權利要求7所述的自動設定集成電路晶片操作頻率的裝置，其特征是上述BIST單元所測試的上述IC晶片工作在對應上述已減少測試頻率值的上述測試時脈，并且上述BIST單元借此產生上述測試結果。
9.如權利要求8所述的自動設定集成電路晶片操作頻率的裝置，其特征是當上述IC晶片測試成功時，上述頻率決定單元停止減少上述測試頻率值，并且設定上述操作頻率為最先通過上述測試的上述測試頻率值。
10.一種自動設定集成電路(Integrated Circuit，以下簡稱IC)晶片操作頻率的方法，其特征是它至少包含提供一測試時脈；測試該IC晶片并產生一測試結果，該晶片以該測試時脈執行工作；以及設定該IC晶片的該操作頻率，該操作頻率依據該測試結果決定。
11.如權利要求10所述的一種自動設定集成電路晶片操作頻率的方法，其特征是上述測試步驟至少包含增加上述測試時脈的一頻率值；測試以上述測試時脈工作的上述IC晶片，并產生上述測試結果，上述測試時脈的該頻率值為該已增加頻率值；以及重復增加該頻率值和測試IC晶片步驟，直到上述測試結果失敗為止。
12.如權利要求11所述的一種自動設定集成電路晶片操作頻率的方法，其特征是上述設定步驟選擇最后通過上述測試的上述已增加頻率值作為上述操作頻率。
13.如權利要求10所述的一種自動設定集成電路晶片操作頻率的方法，其特征是上述測試步驟至少包含減少上述測試時脈的一頻率值；測試以上述測試時脈工作的上述IC晶片，并產生上述測試結果，上述測試時脈的該頻率值是該己減少頻率值；以及重復減少該頻率值和測試IC晶片步驟，直到上述測試結果成功為止。
14.如權利要求13所述的一種自動設定集成電路晶片操作頻率的方法，其特征是上述設定步驟選擇最先通過上述測試的上述頻率值作為上述操作頻率。
15.如權利要求10所述的一種自動設定集成電路晶片操作頻率的方法，其特征是上述測試步驟為一內建自我測試(built-in self-test)。
16.一種集成電路(Integrated Circuit，簡稱IC)晶片，其特征是其至少包含一電路；一內建自我測試(built-in self-test，以下簡稱BIST)單元，該BIST單元耦合至該電路，用以依據一測試條件測試該電路并產生一測試結果；一時脈產生器，用以提供一測試時脈給該電路；以及一頻率決定單元，用以設定該時脈產生器產生該測試時脈，并且依據該測試結果來設定該操作頻率；其中，該頻率決定單元控制該BIST單元以測試該電路。
17.如權利要求16所述的IC晶片，其特征是上述頻率決定單元根據上述測試結果調整一測試頻率值，并且設定上述時脈產生器產生對應該測試頻率值的上述測試時脈。
18.如權利要求17所述的IC晶片，其特征是上述BIST單元于上述電路測試成功時，提供一成功值至上述測試結果，其中上述頻率決定單元于上述測試結果保持在該成功值時，連續依次遞增上述測試頻率值。
19.如權利要求18所述的IC晶片，其特征是上述BIST單元所測試的上述電路工作在對應上述已增加測試頻率值的上述測試時脈，并且上述BIST單元借此產生上述測試結果。
20.如權利要求19所述的IC晶片，其特征是當上述電路測試失敗時，上述頻率決定單元停止增加上述測試頻率值，并且設定上述操作頻率為最后通過上述測試的上述已增加測試頻率值。
全文摘要
本發明公開了一種自動設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建自我測試(built－in self－test，BIST)單元使IC晶片能做自我測試；該裝置包括一時脈產生器以及一頻率決定單元；時脈產生器提供一測試時脈給IC晶片，頻率決定單元則用以設定時脈產生器產生測試時脈，并且依據BIST單元所產生的測試結果來設定操作頻率；頻率決定單元亦能控制BIST單元以測試IC晶片，并根據上述測試結果調整一測試頻率值，同時設定時脈產生器產生對應于該調整過的測試頻率值的測試時脈；因此，本發明裝置可決定一通過內建自我測試的最高頻率并且設定此頻率為IC晶片的操作頻率。
文檔編號H01L21/66GK1402324SQ01124280
公開日2003年3月12日 申請日期2001年8月23日 優先權日2001年8月23日
發明者黃鴻儒, 涂俊安, 白宏達 申請人:矽統科技股份有限公司