实现芯片功能故障快速调试定位的方法及其调试电路

摘要

本发明公开了一种实现芯片功能故障快速调试定位的方法，在芯片电路内嵌入一调试电路，当芯片出现功能故障时，通过该芯片的一个或多个管脚输入一段预定义好的信号使芯片进入调试模式；然后由芯片内部的CPU向一寄存器写入对待观察的芯片内部信号的选择数值，对待观察的芯片内部信号进行选择；选择好的芯片内部信号通过芯片的一个预定义好的管脚进行输出；通过观察芯片工作过程中某些内部信号的波形，并与设计时该信号的期望波形相比较，实现功能故障的调试与定位。本发明还公开了实现所述方法中的调试电路。在芯片出现功能故障后，本发明能够快速低成本的实现芯片故障的调试和定位。

说明书

技术领域

本发明涉及芯片设计领域，特别是涉及一种能够实现芯片功能故障快 速调试定位的方法。本发明涉及该方法中的调试电路。

背景技术

半导体工艺水平的发展使得集成电路(IC)集成度的进一步提高成为 可能。电子工业已经从大规模集成电路时代迈进了超大规模集成电路时 代。随着深亚微米工艺技术的成熟，芯片设计业面临着严峻的问题：由于 芯片功能和性能的需求发展，芯片规模越来越大，工作速度越来越高，开 发周期越来越长，设计成本越来越高，设计质量越来越难于控制，芯片生 产后出现的设计和生产问题概率越来越大，查找故障的时间和人力成本以 及复杂度也越来越大。十年前在设计3层金属层时，如果芯片有问题，可 以直接研究金属层来查看电路。现在对于9层金属层和0.13mm甚至更小 的金属间距，问题就不是那么简单了。当芯片出现问题，为了找出错误原 因，可能需要观察芯片内部某些关键信号；通常的方法是利用聚焦离子束 (FIB)探入到芯片内部。该方法不仅成本高，时间长，而且在如此小的 金属间距中很容易破坏芯片或引入其他问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种实现芯片功能故障快速调试定 位的方法，当芯片出现功能故障后，能够快速低成本的实现芯片故障的调 试和定位；为此，本发明还要提供一种实现所述方法中的调试电路。

为解决上述技术问题，本发明的实现芯片功能故障快速调试定位的方 法是采用如下技术方案实现的：

在芯片电路内嵌入一调试电路，当芯片出现功能故障时，通过该芯片 的一个或多个管脚输入一段预定义好的信号使芯片进入调试模式；然后由 芯片内部的CPU向一寄存器写入对待观察的芯片内部信号的选择数值，对 待观察的芯片内部信号进行选择；选择好的芯片内部信号通过芯片的一个 预定义好的管脚进行输出；通过观察芯片工作过程中某些内部信号的波 形，并与设计时该信号的期望波形相比较，实现功能故障的调试与定位。

本发明实现所述方法中的调试电路详见具体实施方式部分的描述。

采用本发明的方法，可以在芯片设计时在芯片内嵌入一小块面积不大 的调试电路。当芯片生产完成后，如果出现功能故障需要调试时，可以在 不破坏芯片和做聚焦离子束(FIB)工程的情况下，通过操作芯片的外部 管脚就可以观察到芯片内部的某些关键信号，从而能够快速低成本的实现 芯片故障的调试和定位。使得人们在芯片外部就能控制和观察芯片内部的 信号，而在成本和时间预算上又不超出预定目标。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明的一实施例各信号波形图；

图2是嵌入在芯片内部的调试电路一实施例结构图。

具体实施方式

在一实施例中所述实现芯片功能故障快速调试定位的方法是，在芯片 设计时在其内部嵌入一块调试电路。当芯片出现功能故障时，通过该芯片 的一个或多个管脚输入一段预定义好的信号使芯片进入调试模式；然后由 芯片内部的CPU向一寄存器写入对待观察的芯片内部信号的选择数值，对 待观察的芯片内部信号进行选择；选择好的芯片内部信号通过芯片的一个 预定义好的管脚进行输出；通过观察芯片工作过程中某些内部信号的波 形，并与设计时该信号的期望波形相比较，实现功能故障的调试与定位。

参见图1所示，例如，从芯片的IO0管脚输入低电平信号，从IO1 管脚输入时钟信号，使芯片进入调试模式。然后由芯片内部的CPU向一寄 存器写入对待观察的芯片内部信号的选择数值，产生待观察的芯片内部信 号的选择信号，被选择的芯片内部信号从IO5管脚输出。

本发明的方法的优点在于如果芯片上电后不能正常工作，但是芯片中 有CPU，而且CPU在上电后能正常工作，可以通过操作CPU产生待观察的 芯片内部信号的选择信号；使用的芯片管脚数量少，而且不需要另外从外 部输入复杂的数字0、1序列信号，控制灵活方便，成本低，效率高，安 全可靠。

结合图2所示，在一实施例中，所述调试电路包括：

调试模式产生模块，用于产生调试模式信号，使芯片进入调试模式。 调试模式信号根据从芯片的一个或多个管脚输入的一段预定义好的信号 产生。

待观察的内部信号模块，用于产生多个待观察的芯片内部信号。从芯 片的几千个内部信号中挑选出对功能调试起关键作用的信号。芯片复杂度 越高，需选择的待观察的内部信号也越多，当然成本会增加；在本发明的 实施例中只选择了64个关键待观察的内部信号。

6位寄存器，进入调试模式时，由芯片内部的CPU向该寄存器中写入 期望的数值，在CPU的控制下，产生对待观察的内部信号进行选择的选择 信号；

观察信号选择器，与待观察的内部信号模块和6位寄存器相连接，在 选择信号的控制下选择相应的待观察的内部信号作为观察信号输出；

观察信号输出控制器，与调试模式产生模块和观察信号选择器相连 接，在调试模式信号的控制下，选择输出观察信号或芯片的正常功能信号。

当芯片处于调试模式，芯片可以根据选择信号通过预先定义好的某一 个管脚输出被选中的内部信号。如图1、2所示，通过芯片的管脚IO5输 出观察信号(即待观察的内部信号)。

结合图1、2所示，在一实施例中，所述方法采用了芯片的三个管脚， 分别为IO0、IO1、IO5，这三个管脚除了在出现功能故障时用于调试外， 也可以用于芯片的正常输入输出功能，实现调试与正常使用时的管脚复 用。

当芯片设计完成并生产完毕后，在测试中发现该芯片有功能故障时， 可以通过操纵该芯片的上述三个管脚来观察芯片的某些内部信号，具体过 程是，从管脚IO0输入低电平，管脚IO1输入时钟序列，通过内部程序让 CPU写期望值到芯片内部一个被选择寄存器中，产生待观察的内部信号的 选择信号，进行内部观察信号的选择。如写05，则被观察信号中的第5 个信号经管脚IO5输出到芯片外。通过观察该输出信号的波形，就可以推 断出芯片内部其他信号的工作状态，从而实现芯片故障的调试和定位。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对 本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做 出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。