CN110928347B - 半导体器件和半导体器件控制方法 - Google Patents

半导体器件和半导体器件控制方法 Download PDF

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Abstract

本公开的实施例涉及半导体器件和半导体器件控制方法。提供了控制半导体器件的方法和半导体器件，其中半导体器件可以将正常操作的环境温度定义在低水平。微控制器包括逻辑块、用于测量结温的温度传感器、用于消耗预定功率的功耗电路、以及用于控制功耗电路的功耗使得在温度传感器处测量的温度不低于逻辑块110的预定操作下限温度的控制器。

Description

半导体器件和半导体器件控制方法
相关申请的交叉引用
于2018年9月20日提交的日本专利申请No.2018-175998的公开内容(包括说明书、附图和摘要)通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及用于控制半导体器件的方法和半导体器件，例如，本发明涉及用于确保半导体器件操作的技术。
背景技术
近年来，对更高可靠性和功能安全性的需求不断增加，特别是在汽车工业中。因此，在半导体器件中，还需要扩大半导体器件可以操作的温度。
日本未审专利申请公开No.2015/138916公开了一种发光二极管显示装置，其能够通过使用包括功率晶体管的线性调节器电路来控制对发光二极管的供电，并且能够防止功率晶体管的过度发热。
作为相关技术，日本未审专利申请公开No.2009/043044中描述了一种技术。日本未审专利申请公开No.2009/043044公开了一种电流消耗电路，其用于容易地抑制由与时钟周期同步的电路引起的功耗状态的差异引起的电源电压的变化。
发明内容
日本未审专利申请公开No.2015/138916中描述的技术防止了过高的加热，但是不能防止过低的结温。如果由于环境温度低而导致结温过低，则可能无法确保半导体器件中的逻辑块的正常操作。因此，本领域需要一种能够限定半导体器件可以正常操作的低环境温度的技术。
根据本说明书的描述和附图，其他目的和新颖特征将变得很清楚。
根据一个实施例，半导体器件包括用于控制功耗电路的功率耗散使得在温度传感器处测量的结温不小于逻辑块的预定下限操作温度的控制器。
根据第一实施例，可以将半导体器件可以正常操作的环境温度定义为低于不使用根据第一实施例的技术时的环境温度。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的微控制器的示例性配置的框图；
图2是示出功耗电路的示例性配置的示意图；
图3是示出根据第一实施例的与微控制器中的结温控制相关的操作的示例的流程图；
图4是示出根据第一实施例的微控制器的状态与环境温度之间的关系的曲线图；
图5是示出根据第二示例性实施例的微控制器的示例性配置的框图；
图6是示出根据第二实施例的与微控制器中的结温控制相关的操作的示例的流程图；
图7是示出根据第一实施例的微控制器的状态的时程转变的曲线图；
图8是示出根据第二示例性实施例的微控制器的状态的时程转变的曲线图；
图9是示出根据第三实施例的微控制器的示例性配置的框图；
图10是示出根据第三实施例的微控制器中的温度传感器的示例性诊断操作的流程图；
图11是示出根据第三实施例的微控制器的状态的时程转变的曲线图；以及
图12是示出根据第四实施例的微控制器的示例性配置的框图。
具体实施方式
为了清楚地解释，适当地省略和简化以下描述和附图。在附图中，相同的元素由相同的附图标记表示，并且适当地省略其重复描述。
第一实施例
图1是示出根据第一实施例的微控制器100的示例性配置的框图。在本实施例和稍后描述的实施例中，给出了微控制器作为半导体器件的示例，但是不用说，根据本公开的技术可以用于除了微控制器之外的半导体器件。如图1所示，微控制器100包括逻辑块110、温度传感器120、功耗电路130和控制器140。
这里，温度传感器120、功耗电路130和控制器140能够正常操作的温度范围的下限(下文中称为下限温度)低于逻辑块110的下限温度。即，当温度传感器120、功耗电路130和控制器140的三个下限温度的最高值为T并且逻辑块110的下限温度为Tlb时，满足T<Tlb。
通常，微控制器100的结温Tj等于或大于微控制器的环境温度Ta。当逻辑块110不操作时，结温Tj近似等于环境温度Ta，因为没有从逻辑块110产生热量。当微控制器100的逻辑块110操作时，响应于由于逻辑块110中的热量产生而产生的热量，结温Tj变为高于环境温度Ta。
因此，当不使用本公开的技术时，保证微控制器100的正常操作的环境温度Ta的下限是Tlb。然而，使用所公开的技术，确保微控制器100的正常操作的环境温度Ta的下限可以是T，T是下限温度。
逻辑块110是用于执行逻辑操作的电路块。例如，逻辑块110可以是诸如中央处理单元等处理器。
温度传感器120是用于测量微控制器100的结温Tj的传感器。例如，温度传感器120被配置为包括电阻器，该电阻器的电阻根据温度而变化。作为这样的电阻元件，例如，使用双极晶体管元件或二极管元件。温度传感器120通过根据温度改变电阻元件的电阻值来输出取决于温度的电压。
功耗电路130是消耗预定功率的电路。当通过来自控制器140的控制指示功耗时，功耗电路130消耗预定功率并且相应地产生热量。更具体地，当从控制器140输入指示功耗的信号时，功耗电路130通过引起预定的负载电流在功耗电路130中流动来产生热量。功耗电路130的配置的具体示例将参考图2来描述。
控制器140是用于控制功耗电路130的功耗使得由温度传感器120测量的温度不小于逻辑块110的预定下限操作温度的电路。具体地，控制器140获取预定测量周期的结温，并且当所获取的结温低于逻辑块110的下限温度时，输出指示功耗电路130消耗功率的信号。即，当所获取的结温低于逻辑块110的下限温度时，控制器140接通功耗电路130。
当所获取的结温等于或大于预定阈值时，控制器140输出指示功耗电路130停止消耗功率的信号。也就是说，当所获取的结温等于或大于预定阈值时，控制器140关闭功耗电路130。当结温等于或大于逻辑块110的下限温度并且小于预定阈值时，控制器140可以接通功耗电路130。预定阈值可以是等于或大于逻辑块110的下限温度的温度。因此，预定阈值可以是逻辑块110的下限温度，或者预定阈值可以是通过向下限温度添加裕度而获取的温度。控制器140包括用于对测量周期进行计数的计数器电路，并且当计数器电路指示的计数器值超过测量周期时，再次执行功耗电路130的开/关控制。
当控制器140使用功耗电路130接收指示终止温度控制的信号时，该信号使用功耗电路130终止温度控制。这些信号可以从例如已经开始操作的逻辑块110输出。
图2是示出功耗电路130的示例性配置的电路图。如图2所示，功耗电路130包括电阻器131、n沟道MOS晶体管(金属氧化物半导体场效应晶体管)132和反相器133。
电源电压Vdd被施加到功耗电路130，并且电流流过电阻器131的第一状态和没有电流流过电阻器131的第二状态响应于来自控制器140的控制信号C而被切换。控制信号C对应于用于指示上述功耗的信号。当来自反相器133的输出被输入到n沟道MOS晶体管132的栅极并且n沟道MOS晶体管132接通时，电流流过电阻器131以产生热量。
图2所示的配置是功耗电路130的示例性配置，并且功耗电路130的配置不限于此。功耗电路130可以是通过包括诸如电阻器等加热元件来消耗功率的电路。
接下来，将描述与微控制器100中的结温控制相关的操作。图3是示出与微控制器100中的结温控制相关的示例性操作的流程图。在下文中，将参考图3描述微控制器100的操作。图3所示的温度控制过程例如在微控制器100启动时执行，但是可以在其他预定定时执行。
在步骤S100中，设定测量结温的测量周期和下限。如上所述，设定结温的下限是逻辑块110的下限温度，即逻辑块110能够正常操作的温度范围的下限。例如，这些设置通过读取存储在诸如微控制器100中提供的非易失性存储器等存储电路中的预定测量周期和预定下限温度来执行。下限温度是基于用于制造逻辑块110、逻辑块110的特定配置等的半导体工艺而预先定义的温度。在步骤S100之后，处理进入步骤S101。
在步骤S101中，测量结温。也就是说，控制器140获取由温度传感器120测量的微控制器100的结温。然后，控制器140确定所获取的温度是否等于或大于在步骤S100中设置的下限温度。如果所获取的温度小于下限温度，则处理进行到步骤S102，而如果所获取的温度等于或大于下限温度，则处理进行到步骤S103。
在步骤S102中，控制器140接通功耗电路130。结果，功耗电路130产生热量。控制器140重置计数器的计数t。此后，处理进入步骤S104。
在步骤S103中，控制器140关闭功耗电路130。控制器140重置计数器的计数t。此后，处理进入步骤S104。
在步骤S104中，控制器140确定在步骤S100中设置的测量周期是否已经过去。也就是说，控制器140确定计数值t是否超过测量周期。当测量周期已经过去时(步骤S104中的“是”)，处理进入步骤S105。
在步骤S105中，控制器140确定是否已经接收到指示终止温度控制的信号。当接收到指示终止温度控制的信号时，温度控制终止，而当未接收到指示终止温度控制的信号时，处理返回到步骤S101。
图4是作为环境温度的函数的微控制器100的状态的图形表示。在图4中，上图是示出环境温度Ta与功耗电路130的驱动电流之间的关系的曲线图。在图4中，下部所示的曲线图是示出环境温度Ta与结温Tj之间的关系的曲线图。
在图4中，环境温度Ta过低并且因此需要功耗电路130进行结温升高的温度区域被示出为温度区域S1。另一方面，不需要功耗电路130升高结温的温度区域被示出为温度区域S2。
在温度区域S1中，功耗电路130接通，并且驱动电流Iload流过功耗电路130(参见图4顶部的曲线图)。也就是说，驱动电流Iload流过电阻器131。在温度区域S1中，控制器140控制功耗电路130的接通/断开，使得结温保持等于或大于逻辑块110的下限温度Tlb。结果，在温度区域S1中，结温Tj如图4的下图所示。因此，可以扩展逻辑块110的正常操作的环境温度的覆盖范围。
另一方面，在温度区域S2中，由于环境温度Ta足够高，所以结温Tj变为等于或高于下限温度Tlb，这是由于环境温度和由于逻辑块110的自发热引起的温度升高，并且因此功耗电路130继续关闭。
结温Tj由以下等式1表示。
(等式1)Tj＝Ta+θja×(idd+Iload)×Vdd
其中θja是微控制器100的封装的热阻，Idd是微控制器100的操作电流，即逻辑块110的操作电流，并且Vdd是微控制器100的电源电压。
上面已经描述了第一实施例。在微控制器100中，当结温小于逻辑块110的操作温度下限时，功耗电路130接通，从而微控制器100根据消耗的功率和微控制器100的封装的热阻产生热量。因此，结温被迫等于或高于逻辑块110可以操作的温度的下限。结果，与不提供上述配置时相比，可以降低保证微控制器100的操作的环境温度的下限。此外，由于在使用半导体工艺制造的微控制器中的操作保证的温度范围的约束，该功能可以降低设计逻辑块110的难度，其中逻辑速率(例如，逻辑块110的操作频率)在低温下劣化。
第二实施例
接下来，将描述第二实施例。图5是示出根据第二实施例的微控制器200的示例性配置的框图。微控制器200与根据第一实施例的微控制器100的不同之处在于，提供多个功耗电路130并且控制器140被替换为控制器150。控制器150与控制器140的不同之处在于，它控制多个功耗电路130的开关。在下文中，将描述与第一实施例的不同点，并且将省略对与第一实施例相同的点的描述。
根据本实施例的控制器150根据由温度传感器120测量的温度与逻辑块110的下限温度之间的差值来控制功耗电路130消耗功率。具体地，当由温度传感器120测量的当前结温低于逻辑块110的下限温度时，控制器150接通更多的功耗电路130。即，例如，当所测量的结温小于下限温度并且结温与逻辑块110的下限温度之间的差值不小于D1且小于D2时，控制器150接通N1个功耗电路130，并且当所测量的结温小于下限温度并且结温与逻辑块110的下限温度之间的差值不小于D2时，控制器150接通N2个功耗电路130。其中D1<D2且N1<N2。当由温度传感器120测量的当前结温等于或大于上述预定阈值时，控制器150关闭所有功耗电路130。
图6是示出与微控制器200中的结温控制相关的示例性操作的流程图。在下文中，将参考图6描述微控制器200的操作。图6所示的温度控制过程例如在微控制器200启动时执行。
在步骤S200中，如在图3的步骤S100中，设定测量周期和结温的下限。在步骤S200之后，处理进入步骤S201。
在步骤S201中，测量结温。也就是说，控制器150获取由温度传感器120测量的微控制器100的结温。在步骤S201之后，处理进入步骤S202。
在步骤S202中，控制器150根据在步骤S201中获取的结温与逻辑块110的下限温度之间的温度差来确定要操作的功耗电路130的数目。因此，在当前结温低于逻辑块110的下限温度时，产生更多的强制热量。当由温度传感器120测量的当前结温等于或大于预定阈值时，控制器150关闭所有功耗电路130。在步骤S202中，控制器150重置计数器的计数t。在步骤S202之后，处理进入步骤S203。
在步骤S203中，类似于图3中的步骤S104，控制器150确定在步骤S200中设置的测量周期是否已经过去。当测量周期已经过去时(步骤S203中的“是”)，处理进入步骤S204。
在步骤S204中，如在图3的步骤S105中，控制器150确定是否已经接收到指示终止温度控制的信号。当接收到指示终止温度控制的信号时，温度控制终止，而当没有接收到指示终止温度控制的信号时，处理返回到步骤S201。
接下来，将与第一实施例进行比较来描述本实施例的效果。图7是示出根据第一实施例的微控制器100的状态的时间变化的图。图8是示出根据第二实施例的微控制器200的状态的时间变化的图。在图7和8中，上部所示的曲线图是示出功耗电路130的驱动电流之和的转变的曲线图，而下部所示的曲线图是示出结温Tj的转变的曲线图。
如图7所示，在根据第一实施例的微控制器100中，仅存在两种驱动电流状态：接通和断开。另一方面，如图8所示，在根据第二实施例的微控制器200中，驱动电流可以采用更多状态。因此，在根据第二实施例的微控制器200中，可以实现根据所测量的结温与逻辑块110的下限温度之间的差值的大小的灵活的驱动电流(即，发热值)。因此，例如，当环境温度很低时，通过接通很多功耗电路130，结温可以在几个周期内达到逻辑块110的下限温度。另外，由于可以进行灵活的温度控制，因此可以防止结温过度升高。提高结温导致漏电流增加，并且因此结温变得高于所需温度是不可取的。在本实施例中，当结温小于逻辑块110的下限温度并且差值很小时，发热量被抑制并且温度被强制增加。因此，可以抑制显著超过下限温度的结温。
第三实施例
接下来，将描述第三实施例。图9是示出根据第三实施例的微控制器300的示例性配置的框图。微控制器300与根据第二实施例的微控制器200的不同之处在于，控制器150被替换为控制器160，并且添加了诊断部分170。在下文中，将描述与第二实施例的不同点，并且将省略对与第二实施例相同的点的描述。
控制器160与控制器150的不同之处在于，除了控制器150的控制功能之外，控制器160还具有用于诊断温度传感器120的控制功能。下面，将描述用于诊断温度传感器120的控制器160的控制功能。
在诊断部分170执行诊断操作的同时，控制器160控制消耗功率的功耗电路的数目(即，操作的功耗电路130的数目)。具体地，在诊断部分170随着功耗电路130的数目的变化而执行诊断操作的同时，控制器160设置消耗功率一次或多次的功耗电路130的数目。例如，控制器160具有要操作的一个功耗电路130和在预定的等待时间过去之后要操作的两个功耗电路130。在本实施例中，控制器160在每个预定等待时间由诊断部分170执行诊断的同时改变数目以增加要操作的功耗电路130的数目。具体地，当诊断部分170执行诊断操作时，控制器160首先将要操作的功耗电路130设置为0，然后将要操作的功耗电路130设置为1。此后，以相同的方式，控制器160逐个递增要操作的功耗电路130的数目。控制器160的数目可以增加n(n是等于或大于2的整数)，而不是逐个增加。
此外，在本实施例中，控制器160在诊断部分170诊断的同时逐渐增加要操作的功耗电路130的数目，但不一定需要改变以增加数目。例如，控制器160可以在预定的等待时间改变数目以减少要操作的功耗电路130的数目。然而，优选地，将要操作的功耗电路130的数目改变为增加的数目。这是因为，取决于环境温度，如果操作所有功耗电路130，则结温可能超过保证微控制器200的操作的温度的上限。因此，如稍后所述，只要结温不超过操作保证的温度范围的上限，要操作的功耗电路130的数目改变为增加，并且当数目超过上限时，温度传感器120的诊断操作可以通过中止诊断来在操作保证的温度范围内执行。
诊断部分170基于温度传感器120的输出来诊断温度传感器120是否异常。因此，例如，如果没有来自温度传感器120可用的测量结果，则诊断部分170可以检测温度传感器120中的异常。当从温度传感器120获取测量结果时，诊断部分170如下诊断温度传感器120是否存在异常。也就是说，诊断部分170通过确定由温度传感器120测量的温度是否根据功耗电路130的操作条件而变化来诊断温度传感器120是否异常。如等式1所示，结温Tj取决于功耗电路130的驱动电流Iload。即，结温Tj应当根据功耗电路130的操作条件而变化。因此，当功耗电路130的操作条件改变时，诊断部分170通过检查改变之后的温度传感器120的输出结果是否相对于改变之前的温度传感器120的输出结果发生改变来检测温度传感器120的异常。也就是说，尽管功耗电路130的操作条件改变，但是当测量结果没有改变时，诊断部分170诊断出温度传感器120中已经发生错误。每次通过控制器160执行要操作的功耗电路130的数目的设置时，诊断部分170诊断温度传感器120是否异常。
在本实施例中，即使发生变化，如果变化量不是适当的量，则诊断部分170诊断出温度传感器120中发生了异常。如等式1所示，结温Tj根据功耗电路130的驱动电流Iload的大小而变化。因此，可以规定当要操作的功耗电路130的数目改变时波动的结温的适当量。因此，当从测量结果获取的变化量与预定适当量之间的偏差超过预定阈值时，诊断部分170确定温度传感器120异常。
接下来，将描述微控制器300中的温度传感器120的诊断操作。图10是示出微控制器300中的温度传感器120的示例性诊断操作的流程图。在下文中，将参考图10描述微控制器300的操作。
图10所示的诊断操作的过程例如在微控制器300启动时执行。由于微控制器300的自加热在微控制器300启动时尚未开始，因此结温低于微控制器300操作期间的任何时间的结温。如上所述，如果结温超过保证微控制器300的操作的温度范围的上限，则不能增加操作以进行诊断操作的功耗电路130。诊断部分170可以通过在微控制器300启动时执行诊断来提高诊断操作的可行性。
在步骤S300中，诊断部分170读取诊断所需要的设定值。例如，诊断部分170读取存储在诸如微控制器300中提供的非易失性存储器等存储电路中的设置值。设定值包括例如上述适当量、诊断数N、等待时间tw和增加的数目I。增量数I是指示当要操作的功耗电路130改变时要操作的功耗电路130的增加次数的设定值。在步骤S300中，诊断部分170重置计数器的计数n，该计数n指示在一系列诊断操作中已经诊断了计数器的次数。在步骤S300之后，处理进入步骤S301。
在步骤S301中，测量结温。也就是说，诊断部分170获取由温度传感器120测量的微控制器300的结温。然后，诊断部分170将n的值递增1。在步骤S301之后，处理进入步骤S302。在本实施例中，当n＝0时，即，当处理从步骤S300转移到步骤S301时，在关闭所有功耗电路130的情况下测量结温。
在步骤S302中，诊断部分170确定测量结果是否正常。如果测量结果异常，则处理进入步骤S303，而如果测量结果正常，则处理进入步骤S304。如果所有功耗电路130都关闭，则如果没有从温度传感器120获取测量结果，或者如果没有获取指示预定温度范围(例如，定义为操作保证范围的环境温度的温度范围)的测量结果，则诊断部分170确定测量结果异常。否则，诊断部分170确定测量结果正常。当多个功耗电路130中的至少一个接通时，检查此时获取的结温与上一次在步骤S301中获取的结温之间的差值(即，结温的变化ΔTj)和与预定适当量的偏差量是否等于或小于预定阈值。当偏差超过阈值时，诊断部分170确定测量结果异常。另一方面，当偏移量不超过阈值时，诊断部分170确定测量结果正常。在步骤S303中，诊断部分170确定温度传感器120中已经发生错误，并且结束诊断操作。
在步骤S304中，诊断部分170确定计数值n是否大于诊断数N。当计数值n大于诊断数N时，处理进入步骤S305。在步骤S305中，诊断部分170确定温度传感器120正常，并且结束诊断操作。如果计数值n等于或小于N，则在步骤S304之后，处理进入步骤S306。
在步骤S306中，如果消耗电力的功耗电路130的数目从当前数目增加，则诊断部分170基于在温度传感器120处测量的温度来确定结温是否超过预定上限温度。具体地，诊断部分170将在待接通的功耗电路130增加预定增加量I时的上升温度与在步骤S301中获取的当前结温相加，并且确定相加结果是否超过预定上限温度(保证操作的温度范围的上限)。如果在功耗电路130的数目增加I时结温超过预定上限温度，则在步骤S305中，诊断部分170确定温度传感器120正常并且终止诊断操作。以这种方式，通过中止诊断操作，可以在操作保证的温度范围内执行温度传感器120的诊断操作。如果即使功耗电路130的数目增加I时确定结温仍然不超过预定上限温度，则处理进入步骤S307。
在步骤S307中，控制器160将消耗功率的功耗电路130的数目、即接通的功耗电路130的数目增加预定的增量数目I。在步骤S307之后，处理进入步骤S308。在步骤S308中，诊断部分170检查在步骤S307中增加要接通的功耗电路130之后是否已经过了等待时间tw。也就是说，它一直等到结温稳定。当经过等待时间tw时，处理返回到步骤S301，并且检查温度传感器120是否在高于先前测量的温度带的温度带中正常操作。以这种方式，重复诊断操作。
图11是微控制器300的时间演变的图形表示。图11的上部所示的曲线图是示出功耗电路130的驱动电流之和的转变的曲线图，并且下部所示的曲线图是示出结温Tj的转变的曲线图。每次执行上述步骤S307时，总的驱动电流Iload增加ΔIload，参见图11的上图。因此，结温Tj预计增加ΔTj。在步骤S302中，确认温度上升ΔTj。如上所述，通过针对各种温度带检查温度传感器120的输出，可以检查温度传感器120的输出在各种温度带中是否正常。
上面已经描述了第三实施例。在本实施例中，可以通过强制改变结温来确认温度传感器120对各个温度带的输出。因此，微控制器300可以容易地自我诊断温度传感器120的温度特性是否正常。尽管已经将本实施例描述为第二实施例的修改，但是可以组合第一实施例和上述诊断操作。
第四实施例
接下来，将描述第四实施例。在上述实施例中，功耗电路130用于迫使结温升高。本实施例与上述实施例的不同之处在于，功耗电路130还用于除了结温增加之外的其他应用。具体地，在本实施例中，如日本未审查专利申请公开No.2009/043044中公开的，执行用于抑制电源电压的波动的功耗。也就是说，除了增加结温的目的之外，功耗电路130用于抑制电源电压的波动。
图12是示出根据第四实施例的微控制器400的示例性配置的框图。微控制器400与根据第三实施例的微控制器300的不同之处在于，增加了电流变化控制电路180。在以下描述中，将描述与第三实施例的不同点，并且将省略对与第三实施例相同的点的描述。
电流变化控制电路180控制功耗电路130消耗预定功率，同时暂时停止逻辑块110中包括的电路的操作。由于逻辑块110中的暂时停止导致的电流的显著减小可能导致电源电压的变化。例如，如果由于流水线停顿而暂时停止执行逻辑块110中的CPU的操作的指令，则在该时间期间电流量急剧减少，结果，电源电压波动。因此，电流变化控制电路180通过引起负载电流流过功耗电路130来抑制微控制器400中的负载电流的变化，例如，在逻辑块110的操作停止时。结果，电流变化控制电路180抑制电源电压的变化。也就是说，在本实施例中，功耗电路130用于强制升高结温，并且用于抑制逻辑块110消耗的功率的变化。
在本实施例中，如在第二实施例中，控制器160在微控制器400被激活时控制功耗电路130。当结温达到逻辑块110的下限温度并且逻辑块110开始操作时，在电流变化控制电路180的控制下控制功耗电路130接通和断开。在启动时，可以执行对由第三实施例中描述的控制器160和诊断部分170进行的诊断的控制。
上面已经描述了第四实施例。在本实施例中，功耗电路130用于多个目的。也就是说，共享功耗电路130以实现多个目标。因此，与为每个目的提供功耗电路130的情况相比，可以减小芯片面积。由于与为每个目的设置功耗电路130的情况相比，可以减少功耗电路130的电路数目，因此还可以抑制漏电流的总量。在本实施例中，功耗电路130用于抑制电源电压的波动，但是不用说，功耗电路130可以共同用于其他目的。另外，尽管已经将本实施例的模式描述为第三实施例的模式改变的模式，但是在第一实施例模式或第二实施例模式中描述的配置中，功耗电路130可以用于其他目的。
尽管已经基于实施例具体描述了由发明人做出的发明，但是本发明不限于已经描述的实施例，并且不用说，在不脱离其主旨的情况下可以进行各种修改。
例如，控制器140、150、160和诊断部分170可以是软件而不是硬件电路。也就是说，例如，控制器140、150、160和诊断部分170的处理可以由微控制器中提供的处理器与执行存储在微控制器中提供的存储器中的程序的逻辑块110分开执行(更具体地，包括一个或多个指令的程序)。优选地，保证处理器和存储器在低于逻辑块110的较低温度的温度下操作。
而且，上述程序可以存储并且提供给使用各种类型的非暂态计算机可读介质的计算机。非暂态计算机可读介质包括各种类型的有形存储介质。非暂态计算机可读介质的示例包括磁记录介质(例如，软盘、磁带、硬盘驱动器)、磁光记录介质(例如，磁光盘)、CD-ROM(只读存储器)、CD-R、CD-R/W、固态存储器(例如，屏蔽ROM、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪存ROM、RAM(随机存取存储器))。程序也可以通过各种类型的暂态计算机可读介质提供给计算机。暂态计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。暂态计算机可读介质可以经由有线或无线通信路径(诸如电线和光纤)向计算机提供程序。

Claims (14)

1.一种半导体器件，包括：
逻辑块，具有下限温度，所述下限温度是所述逻辑块能够操作的温度范围的下限；
温度传感器，测量所述半导体器件的结温；以及
功耗电路，当所述功耗电路被接通时，所述功耗电路消耗一定量的功率；
控制器，
从所述温度传感器接收经测量的结温；
当经测量的结温低于所述逻辑块的所述下限温度时，接通所述功耗电路；以及
当经测量的结温等于或高于所述逻辑块的所述下限温度时，关闭所述功耗电路。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，
其中所述半导体器件包括多个所述功耗电路；以及
其中所述控制器通过使用与所述温度传感器测量的所述温度和所述下限温度之间的差值相对应的多个所述功耗电路中的一些功耗电路来控制所述功耗。
3.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：
诊断部分，基于所述温度传感器的输出诊断所述温度传感器是否异常。
4.根据权利要求3所述的半导体器件，
其中所述诊断部分通过确定在所述温度传感器处测量的所述温度是否根据所述功耗电路的操作条件而变化来诊断所述温度传感器是否异常。
5.根据权利要求4所述的半导体器件，
其中所述半导体器件包括多个所述功耗电路；
其中当所述诊断部分随着所述功耗电路的数目的变化而执行诊断操作时，所述控制器设置所述功耗电路的数目以消耗功率一次或多次；以及
其中所述诊断部分在每次执行所述控制器的数目设置时诊断所述温度传感器是否异常。
6.根据权利要求5所述的半导体器件，
其中在由所述诊断部分执行诊断的同时，所述控制器执行数目改变以增加消耗功率的所述功耗电路的数目。
7.根据权利要求6所述的半导体器件，
其中如果消耗功率的所述功耗电路的数目从消耗功率的功耗电路的当前数目增加，则所述诊断部分基于在所述温度传感器处测量的温度来确定所述结温是否超过预定上限温度，并且如果所述结温超过所述预定上限温度，则终止所述诊断操作。
8.根据权利要求3所述的半导体器件，
其中所述诊断部分在所述半导体器件的激活时执行诊断。
9.根据权利要求1所述的半导体器件，
其中所述功耗电路还用于除了所述结温测量之外的其他应用。
10.根据权利要求9所述的半导体器件，还包括：
变化控制器，在所述逻辑块中包括的所述电路的所述操作暂时停止的同时，控制所述功耗电路消耗预定功率。
11.一种用于控制半导体器件的方法，所述方法包括：
测量所述半导体器件的结温；
当经测量的结温低于所述半导体器件的逻辑块的下限温度时，接通功耗电路以消耗预定功率，其中所述下限温度是所述逻辑块能够操作的温度范围的下限；以及
当经测量的结温等于或高于所述逻辑块的所述下限温度时，关闭所述功耗电路。
12.一种半导体器件，包括：
逻辑块，具有下限温度，所述下限温度是所述逻辑块能够操作的温度范围的下限，
功耗电路，当所述功耗电路被接通时，所述功耗电路消耗一定量的功率，以及
控制器，当所述半导体器件的结温低于所述半导体器件的逻辑块的下限温度时，所述控制器接通所述功耗电路，其中所述下限温度是所述逻辑块能够操作的温度范围的下限。
13.根据权利要求12所述的半导体器件，还包括：
温度传感器，测量所述结温。
14.根据权利要求12所述的半导体器件，
其中当所述结温等于或高于所述逻辑块的所述下限温度时，所述控制器关闭所述功耗电路。
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