CN1992269A - 半导体集成电路设备 - Google Patents

Abstract

经由功率检测补偿电路1D从电源电路1C的调节器电路11C和21C将源极电压和基底电压提供给半导体集成电路1E。将调节器的功率效率值存储在电阻器13D中，将各种检测信息和功率值输入到运算器14D，累加调节器电路11C和21C的功率值和功率效率值，并且输出半导体集成电路1E和电源电路1C的电源总和。将与半导体集成电路1E的各种检测信息对应的最小功率实施信息存储在LUT 15D中。控制可变电阻器R1a和R2a，以确定调节器电路11C和21C的参考电压值，从而通过将最小功率实施信息与运算器14D的输出进行比较，电源总和是最小功率值。

Description

半导体集成电路设备

技术领域

本发明涉及这样一种技术，其考虑从电源电路提供的功率的功率效率(efficiency)，通过向被提供功率的电路提供适当的电压来减少整个半导体集成电路设备的功耗。

背景技术

在半导体集成电路中，由于提供多个绝缘栅型场效应晶体管(下文中缩写为“MOSFET”)，所以通过减少沟道的长度和减小栅氧化膜(gate oxide film)的厚度，能够获得高集成度或提高操作速度。然而，因为阈值会降低并且在功耗量中漏电流的比例会增加，因此需要对所述问题采取措施。

通过根据处理器的输出动态并可变地控制从电源电路提供的电压值，或通过在处理器中动态电压定标(Dynamic Voltage Scaling，DVS)技术的片上系统(System On Chip，SOC)或者连接到半导体集成电路的SOC，会降低功耗，从而抑制漏电流。

众所周知，通过调节源极-基底电压或源极-漏极电压可以将MOSFET的阈值或漏电流控制到某一程度。然而，最近研究表明，当源极-基底电压等于或小于预定电压(例如，参考专利文献1)时，漏电流由于频带到频带隧道效应(BTBT，Band To Band Tunneling)而增加。

专利文献1公开了控制半导体集成电路的技术，其中，MOSFET的源极和基底的电压被单独控制，包括由多个MOSFET组成的监视器电路、用于检测监视器电路的漏电流的漏电流检测装置和基底生成装置，其中，半导体集成电路的基底电压值变为基底功率值，与从漏电流检测装置输出的数据相比，该基底功率值是由监视器电路检测到的最小数据值。

专利文献1：JP-A-2005-197411

非专利文献1：在ISLPED 01的pp207到211中，由作者A.Keshavasrzi等七人，编写的“Effectiveness of Reverse Body Bias for Leakage Control ScaledDual Vt CMOS ICs”。

电源电路需要半导体集成电路自身功率具有最小值的源极电压值，该源电压值被电源电路提供给半导体集成电路。然而，考虑到半导体集成电路和电源电路的总功率，该功率可能不具有最小值。原因是，考虑到电源电路的功率效率(电源转换效率)，功率效率(efficiency)根据提供电压而不同。

当在电源电路中使用调节器时，功率效率近似为25到50％，当在电源电路中使用DC-DC转换器时功率效率近似为25到99％。也就是，即使半导体集成电路的功耗被设定为最小值，当功率效率较低时，电源电路更加增加半导体集成电路的总功率。

随着小型化工艺的发展，由于BTBT现象，漏极-基底漏电流比源极-漏极漏电流更突出。因此，考虑半导体集成电路和电源电路的总功率，即使基底电压被施加从而通过专利文献1所公开的基底电压控制技术最小化半导体集成电路的漏极电流，所述功率也可能不具有最小值。原因是电源电路的功率效率根据MOS基底的电压值和基底电流而不同。

发明内容

本发明用于解决上述问题。本发明的一方面是提供一种通过考虑功率效率确定从电源电路提供的电压值来减少被提供功率的电路的总功耗的半导体集成电路。

根据本发明的半导体集成电路包括电源电路和补偿器，所述补偿器通过使用从所述电源电路提供的功率值和所述电源电路的功率效率值来补偿从所述电源电路提供的电压。通过这种配置，就能够考虑功率效率来减少半导体集成电路设备的功耗。

在上述配置中，所述电源电路可以是调节器电路。因此，能够小型化所述半导体集成电路设备。因此，当功率被提供给不消耗过多电流的被提供功率的电路时，能够容易地减少成本和功耗。

在上述配置中，所述电源电路是DC-DC转换器电路。因此，能够处理功率提供给具有大电流功耗量的被提供功率的电路。

在上述配置中，通过使用所述电源电路的电源线能够检测从所述电源电路提供的功率值。因此，能够容易地获取所提供的功率。

在上述配置中，通过使用所述电源电路的第一晶体管的控制电压能够检测从所述电源电路提供的功率值，所述电源电路向所述电源电路的电源线提供功率。通过这种配置，能够容易地获取所提供的功率，而没有电源电压的电压降。

在上述配置中，通过使用第二电感元件能够检测从所述电源电路提供的功率值，所述第二电感元件邻近于插入所述电源电路的电源线中的第一电感元件而放置。因此，能够容易地获取所提供的功率，而没有电源电压的电压降。

在上述配置中，通过使用所述电源电路的电源线的电压值和插入所述电源线的电阻值能够检测从所述电源电路提供的功率值。因此，能够容易地获取所提供的功率。

在上述配置中，通过使用在所述第二晶体管的源极和漏极之间流动的电流能够检测从所述电源电路提供的功率值。因此，能够容易地获取所提供的功率，而没有电源电压的电压降。

在上述配置中，通过使用所述第二电感元件上流动的电流值能够检测从所述电源电路提供的功率值。因此，能够容易地获取所提供的功率，而没有所提供的电压的电压降。

在上述配置中，通过将所述电源线的电压值转换为数字值能够使用从所述电源电路提供的功率值。因此，变得能够将数据传送到由MOS组成的数字电路，从而小型化半导体集成电路设备。

在上述配置中，通过将在所述第二晶体管的源极和漏极之间流动的电流值转换为数字值能够使用从所述电源电路提供的功率值。因此，变得能够将数据传送到由MOS组成的数字电路，从而小型化半导体集成电路设备。

在上述配置中，通过将在所述第二电感元件上流动的电流值转换为数字值能够使用从所述电源电路提供的功率值。因此，变得能够将数据传送到由MOS组成的数字电路，从而小型化半导体集成电路设备。

在上述配置中，通过将在所述第二晶体管的源极和漏极之间流动的电流值转换为电压值能够使用从所述电源电路提供的功率值。因此，因为变得能够将数据传送到模拟电路，因此，在被提供功率的电路仅仅由双极晶体管构成时，不必制造MOS器件的元件。因此，能够减少半导体集成电路设备的成本。

在上述配置中，通过将在所述第二电感元件上流动的电流值转换为电压值能够使用从所述电源电路提供的功率值。因此，因为变得能够将数据传送到模拟电路，因此，在被提供功率的电路是双极性时，不必制造MOS元件。因此，能够减少半导体集成电路设备的成本。

在上述配置中，通过将所述电源线的电压值转换为频率能够使用从所述电源电路提供的功率值。因此，因为变得能够将数据传送到模拟电路，因此在电源电路是双极性时不必制造MOS元件。因此，能够减少半导体集成电路设备的成本。

在上述配置中，通过将在所述第二晶体管的源极和漏极之间流动的电流值转换为频率能够使用从所述电源电路提供的功率值。因此，因为变得能够将数据传送到模拟电路，因此，在被提供功率的电路是双极性时，不必制造MOS元件。因此，能够减少半导体集成电路设备的成本。

在上述配置中，通过将在所述第二电感元件上流动的电流值转换为频率能够使用从所述电源电路提供的功率值。因此，因为变得能够将数据传送到模拟电路，因此，在被提供功率的电路是双极性时，不必制造MOS元件。因此，能够减少半导体集成电路设备的成本。

在上述配置中，可以提供将所述电源电路的功率效率与从所述电源电路提供的功率混合的功能。因此，能够考虑相对于所提供功率的功率效率。

在上述配置中，可以提供运算器，其具有将所述电源电路的功率效率累加(accumalate)到从所述电源电路提供的功率值的功能。因此，能够累加相对于所提供功率的功率效率。

在上述配置中，可以提供电阻器，用于响应所述电源电路的输出功率值而存储所述功率效率值。因此，能够存储所提供功率的每个功率效率值，从而以高速输出所需的功率效率值。

在上述配置中，可以提供乘法器，用于乘以电阻器的值和所述电源电路的输出功率值，所述电阻器响应从所述电源电路提供的功率值而存储所述功率效率值。因此，能够以高速累加所提供功率的功率效率值，从而输出结果。

在上述配置中，可以提供LUT，用于输出所述电源电路的输出功率值的信息，其中所述运算器的输出值具有最小值。因此，能够考虑功率效率来高速确定最小电压值。

在上述配置中，可以提供搜索功能装置，用于连续地补偿所述电源提供电路的输出电压值，从而所述运算器的输出值具有最小值。因此，能够考虑功率效率通过小区域获得最小电压值。

在上述配置中，所述搜索功能装置在第一步骤粗略地补偿所述运算器(operator)的输出值，并且在第二步骤精密地补偿所述运算器的输出值的精度。因此，由于在使用LUT时通过较小区域可以执行所述配置，因此能够考虑功率效率最优化每个电源电压。最后，变得可能的是，整个半导体集成装置具有高精度的低功耗。

在上述配置中，从所述电源电路提供的功率值可以包括上限值和下限值。因此，能够防止过低的电压或者过低的电压预先被施加到被提供功率的电路。

在上述配置中，所述上限值和所述下限值可以通过从所述电源电路提供的信息来确定。因此，能够防止过低的电压或者过低的电压预先被高精度地施加到功率提供目的地的半导体集成电路。

在上述配置中，可以提供累加装置，用于累加通过混合从所述电源电路的多个输出提供的功率和所述电源电路的多个输出的功率效率而获得的值，其中，所述电源电路具有所述电源电路的多个输出。因此，能够最优化提供给被提供功率的电路的每个电压值，从而高精度地减少半导体集成电路设备的功耗。

在上述配置中，所述用于补偿从电源电路提供的电压的装置可以调整所述调节器的参考电流源。因此，能够补偿具有优良功率效率的电压。

在上述配置中，所述用于补偿从电源电路提供的电压的装置可以调整所述调节器的参考电压源。因此，能够使用已知参考电压，从而通过小区域来补偿电压。

在上述配置中，所述用于补偿从电源电路提供的电压的装置可以调整所述直流-直流转换器的LC部分的元件特性。因此，提高了电压补偿范围的灵活性，从而补偿具有更优良功率效率的电压。

在上述配置中，所述用于补偿从电源电路提供的电压的装置可以调整所述调节器的参考电压源的输入频率。因此，能够使用已知振荡器，从而通过小区域来补偿电压。

在上述配置中，所述电源电路的功率提供目的地可以是所述半导体集成电路。因此，变得能够减少电源电路和半导体集成电路的功率总和。

在上述配置中，所述电源电路的功率提供目的地可以是所述半导体集成电路。因此，当半导体集成电路被DVS技术控制时，就能够减少电源电路和半导体集成电路的功率总和。

在上述配置中，半导体集成电路设备可以用于通信装置、信息再现装置、图像显示装置、电子装置和电子控制装置之一。因此，就能够将所述半导体集成电路应用于各种领域。

在上述配置中，所述电源电路的功率提供目的地可以是所述半导体集成电路的基底电压。因此，当对于半导体集成电路执行基底控制时，变得能够减少电源电路和半导体集成电路的功率总和。

在上述配置中，所述电源电路的功率提供目的地可以是所述半导体集成电路的基底电压。因此，当对于半导体集成电路执行DVD控制和基底控制时，就能够减少电源电路和半导体集成电路的功率总和。

在上述配置中，用于补偿从电源电路提供的电压的装置可以控制从所述电源电路提供的电压，从而通过将所述电源电路的多个输出的功率效率乘以从所述电源电路的多个输出提供的功率而获得的值是最小值。因此，就能够减少电源电路和半导体集成电路的功率总和。

在上述配置中，所述用于补偿从电源电路提供的电压的装置可以连续地选择所述电源电路的输出之一，固定所选择输出之外的输出的提供电压，重复将所选输出的提供电压从最小电压变为最大电压的操作，并且控制从所述电压提供电路提供的电压，从而通过将所述电源电路的多个输出的功率效率乘以从所述电源电路的多个输出提供的功率而获得的值是最小值。因此，就能够通过小区域获取电源电路和半导体集成电路的功率总和的最小值。

在上述配置中，在所述半导体集成电路的备用转变时刻可以启动所述提供电压的补偿。因此，由于所述用于补偿从电源电路提供的电压的装置仅在需要减少电源电路的电源，就能够在时间顺序上减少电源电路和半导体集成电路的功率总和。

在上述配置中，在所述半导体集成电路的停止转变时刻可以启动所述提供电压的补偿。因此，由于所述用于补偿从被提供功率的电路提供的电压的装置仅在需要减少被提供功率的电路的功率时，就能够在时间顺序上减少电源电路和半导体集成电路的功率总和。

在上述配置中，在所述半导体集成电路设备的操作频率变化时可以启动所述提供电压的补偿。因此，由于所述用于补偿来自被提供功率的电路提供的电压的装置仅在需要减少被提供功率的电路的功率时，就能够在时间顺序上减少电源电路和半导体集成电路的功率总和。

在上述配置中，在所述半导体集成电路设备的激活率变化时可以启动所述提供电压的补偿。因此，由于所述用于补偿来自被提供功率的电路提供的电压的装置仅在需要减少被提供功率的电路的功率时，就能够在时间顺序上减少电源电路和半导体集成电路的功率总和。

在上述配置中，在所述半导体集成电路设备的电压值变化时可以启动所述提供电压的补偿。因此，由于用于补偿从被提供功率的电路提供的电压的装置仅在需要减少来自被提供功率的电路的功率时，就能够在时间顺序上减少电源电路和半导体集成电路的功率总和。

在上述配置中，在所述半导体集成电路设备的温度变化时，可以启动所述提供电压的补偿。因此，由于用于补偿来自被提供功率的电路提供的电压的装置仅在需要减少来自被提供功率的电路的功率，就能够在时间顺序上减少电源电路和半导体集成电路的功率总和。

在上述配置中，所述电压值检测电路可以连接到所述电源线上的电源电路的近端和远端。因此，变得能够通过电压值的差检测消耗的电流。

在上述配置中，所述运算器可以位于所述电源电路中。因此，变得能够更加减少电源电路的功率。

在上述配置中，所述电阻器文件存储器(file)中存储的值可以包括响应于所述电源电路的温度的功率效率值的信息。因此，就能够更好精确地输出电源电路的功率效率值，从而更加减少半导体集成电路设备的功率。

在上述配置中，所述电阻器文件存储器中存储的值可以包括响应于所述电源电路的制造工艺结果的功率效率值的信息。因此，就能够更精确地输出电源电路的功率效率值，从而更加减少半导体集成电路设备的功率。

在上述配置中，从电源电路提供的电压值的下限值可以通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的软件错误检测信息来确定。因此，变得能够预先防止半导体集成电路发生故障，从而更高精度地减少半导体集成电路设备的功率。

在上述配置中，从电源电路提供的电压值的下限值可以通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的噪声容限检测信息来确定。因此，变得能够预先防止半导体集成电路发生故障，从而更高精度地减少半导体集成电路设备的功率。

在上述配置中，从电源电路提供的电压值的下限值可以通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的温度检测信息来确定。因此，变得能够预先防止半导体集成电路发生故障，从而更精确地减少半导体集成电路设备的功率。

在上述配置中，从电源电路提供的电压值的下限值是通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的故障检测信息来确定。因此，变得能够预先防止半导体集成电路发生故障，从而更精确地减少半导体集成电路设备的功率。

在上述配置中，从电源电路提供的电压值的上限值是通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的晶体管耐压检测信息来确定。因此，就能够预先防止半导体集成电路发生故障，从而更精确地减少半导体集成电路设备的功率。

在上述配置中，从电源电路提供的电压值的上限值可以通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的串扰检测信息来确定的。因此，就能够预先防止半导体集成电路发生故障，从而更精确地减少半导体集成电路的功率。

在上述配置中，从电源电路提供的电压值的上限值可以通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的温度检测信息来确定。因此，就能够更精确地减少半导体集成电路的电源。

在上述配置中，从电源电路提供的电压值的上限值可以通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的闭锁检测信息来确定。因此，变得能够预先防止半导体集成电路发生过电流，从而更精确地减少半导体集成电路的功率。

在上述配置中，从电源电路提供的电压值的下限值可以通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的损坏检测信息来确定。因此，就能够预先防止半导体集成电路发生损坏，从而更高精度地减少半导体集成电路设备的功率。

在本发明中，即使当电源目的地的半导体集成电路控制电压时，也变得能够减少整个半导体集成电路设备的功耗，从而通过考虑从电源电路提供的功率的功率效率将适当的电压提供给被提供功率的电路来减少整个半导体集成电路设备的功耗。

附图说明

图1示出了根据本发明第一实施例的半导体集成电路设备的配置的方框图。

图2示出了根据本发明第二实施例的半导体集成电路设备中电源电路的配置的方框图。

图3示出了根据本发明第三实施例的半导体集成电路设备中电源电路的配置的方框图。

图4示出了根据本发明第四实施例的半导体集成电路设备中优化搜索功能的流程图。

图5示出了具有根据本发明的半导体集成电路设备的通信装置的概图。

图6示出了具有根据本发明的半导体集成电路设备的信息再现装置的概图。

图7示出了具有根据本发明的半导体集成电路设备的图像显示装置的概图。

图8示出了具有根据本发明的半导体集成电路设备的电子装置的概图。

图9示出了具有根据本发明的半导体集成电路设备的电子控制装置和具有该电子控制装置的可移动体的概图。

具体实施方式

下文中，将参考附图来描述本发明的实施例。

(第一实施例)

图1示出了根据本发明第一实施例的半导体集成电路的配置的方框图。在图1中，从电池或者AC电源1A提供功率，在DC电压生成电路1B中将所述电源整流为DC电压，并且，通过电源电路1C和功率检测补偿电路1D将电压提供给半导体集成电路1E，该半导体集成电路1E是被提供功率的电路。

电源电路1C其中包括两个调节器电路11C和21C。典型地，DC电压生成电路1B和电源电路1C被制成一个芯片作为一组。然而，这里，为了便于描述，DC电压生成电路1B和电源电路1B分为两个。

PMOS或NMOS的源极电压(source voltage)和基底电压被提供给半导体集成电路1E，该半导体集成电路1E是针对电源电路1C的被提供功率的电路。在这种情况下，栅极电压是从调节器电路11C提供的，PMOS的基底电压是从调节器电路21C提供的。

调节器电路11C将电压提供给半导体集成电路1E，以便通过将到地的最大值12C划分到电阻器R1a和R1b而获得的电势设定为参考电压而与参考电压是相同的电压值。

将最大值12C设定为通过半导体集成电路1E内的检测电路组中包含的用于检测单线干扰的故障的串扰检测电路、用于检测晶体管的栅极耐压的耐压检测电路、用于动态检测半导体集成电路中温度的温度检测电路而确定的最大容许电压值。

检测电路组可以是其他电路并且可以不包含上述的所有电路。关键点在于，最大值12C是用于防止由于过电压(excess voltage)而在半导体集成电路1E中发生故障或毁坏的电压值。

附图标记R1b是可变电阻器，并且电阻值被控制，以便参考电压不小于最小电压值。通过半导体集成电路1E内的检测电路组中包括的用于检测由于辐射引起的软件错误的软件错误检测电路、用于检测诸如SRAM的DC噪声容限的噪声容限检测电路、多米诺电路或者CMOS电路、用于在低压检测集成电路的故障的故障检测电路、和温度检测电路来确定电阻值。

关键点在于，最小电压值是用于防止由于过低电压引起的在半导体集成电路1E中发生故障的最小电压值。当半导体集成电路1E的最大电压和最小电压为先前已知时，附图标记R1b可以不是可变的电阻器。

调节器电流21C将基底电压提供给半导体集成电路1E，从而参考电压等于通过将通过把到地的最大值22C分到电阻器R2a和R2b而获得的电势设定为参考电压的参考电压。

最大值22C被设定为通过半导体集成电路1E内的检测电路中的用于检测老化损坏的损坏检测电路确定的最大容许电压值。

检测电路可以是其他电路，并且可以不具有上述的所有电路。

关键点在于，最大值22C是用于防止由于过高电压引起的在半导体集成电路1E中发生过多损坏的电压值。

附图标记R2b是可变电阻器，并且控制电阻值，使得参考电压不小于最小电压值。

所述电阻值由用于检测由半导体集成电路中的寄生双极性引起的过流的闭锁检测电路来确定。

关键点在于，最小电压值是用于防止在半导体集成电路中流入过流的电压值。当半导体集成电路1E的最大电压和最小电压为先前已知时，附图标记R2b可以不是可变的电阻器。

这里，将参考PMOS的值来描述被施加到基底电压的最大电压值和最小电压值。

在NMOS中相反地连接用于确定最大电压值和最小电压值的检测电路。当提供NMOS的基底电压时，将通过把到负电压的最大值22C分到电阻器R2a和R2b而获得的电势设定为参考电压。

附图标记1D表示功率检测补偿电路。功率检测补偿电路考虑电源电路1C的功率效率、通过检测电源电路1C的功率来补偿电源电路1C的电源电压。

从调节器电路11C将电阻器R11D在线路上串行插进半导体集成电路1E的源极电压输入端，并且电阻器R11D的两端连接到功率检测补偿电路1D中的A/D转换器111D和112D。从调节器电路21C将电阻器R21D在线路上串行插进半导体集成电路1E的源极电压输入端，并且电阻器R21D的两端连接到A/D转换器211D和212D。

功率检测补偿电路1D在其中包括电阻器13D。调节器的功率效率值被存储在电阻器13D中。电源电路1C的处理结果信息、温度信息和A/D转换器111D、112D、211D和212D的输出值以地址值而输入其中，并且从中输出调节器电路11C和21C的功率效率值。

在功率检测补偿电路1D中输入A/D转换器111D、112D、211D和212D的输出值以及电阻器13D的输出值。其中，放置具有混合器功能的运算器14D，该混合器功能用于混合功率值和功率效率值。

它们可以是CMOS或Bipolar。关键点在于，容易执行电源电路的混合，从而能够减少功耗和成本。它们可以通过电源电路外的单个芯片来实现并且可以被提供在半导体集成电路1E中。

运算器14D累加来自调节器电路11C和21C的功率值以及功率效率α1和α2。也就是，运算器14D输出半导体集成电路1E和电源电路1C的功率总和。

在表达式1中表示了功率，电源电路1的自身功率是W0，电阻器R11D的输入端和输出端的电压表示为V1a和V1b，电阻器R22D的输入端和输出端的电压表示为V2a和V2b。

(表示式1)

W0+V1b(V1a-V1b)/R11D/α1+V2b(V2a-V2b)/R22D/α2

LUT 15D被放置在功率检测补偿电路1D中。在LUT 15D中存储了获取最小功率所需的信息，其对应于半导体集成电路1E的温度、处理结果、频率和激活率信息。

控制可变电阻器R1a和R2a以确定调节器电路11C和21C的参考电压值，从而通过比较运算器14D获取的表达式1的当前值与所述信息，电源电压值(supply voltage value)是最小功率值。

当单独考虑调节器电路11C的自身功率W11c0和调节器电路21C的自身电源W21c0时，自身电源W11c0和自身电源W21c0的功率总和分别如表达式2和3所示。通过将输出输入到LUT可以独立地控制调节器电路11C和21C。

(表示式2)

W11c0+V1b(V1a+V1b)/R11D/α1

(表示式3)

W21c0+V2b(V2a+V2b)/R22D/α2

如上所述，过去不能仅在半导体集成电路1E中实现低功耗，但是在作为被提供电源的电路的半导体集成电路1E的故障或损坏不发生的电压范围内，通过考虑从电源电路1C提供的功率的功率效率将适当的电压提供给被提供功率的电路，能够减少整个半导体集成电路的功耗。

功率检测补偿电路1D可以不是一直操作。功率检测补偿电路1D仅在半导体集成电路1E的模式转变时开始，例如，从典型操作到备用模式(当操作频率是0并且提供电压时)以及从停止模式返回(当操作频率是0并且不提供电压时)，有意地改变频率，有意地改变激活率(在多线程技术用于处理器时的应用变换时)，有意地改变源极电压和基底电压，并且改变温度。然后，当将电源电路1C设定为最佳值时，功率检测补偿电路1D停止。从而，能够更加减少时间序列上的功耗。

(第二实施例)

图2示出了根据本发明第二实施例的半导体集成电路设备中电源电路的配置的方框图。相对于调节器电路和功率检测补偿电路设置的功率检测和最佳电压值，本实施例示出了一种不同于第一实施例的实施方法的方法。根据本实施例的调节器电路是这样一种模式，其中，当功率被提供给不消耗较多电流的被提供功率的电路时容易实现小型化和低成本。

在图2中，调节器21被提供有运算放大器2B和PMOS 2F。运算放大器2B的输出控制PMOS 2F的栅极电压，从而从补偿电压值21A输入和从PMOS2F的漏极输出的电压值是相对于运算放大器2B的参考电压的参考电压值。由于能够完整地使用已知运算放大器2B的参考电压输入端，因此能够实现小型化。

补偿电压值2C被输入到PMOS 2F的源极，即，电流源。PMOS 2F自身具有电阻属性。因此，当PMOS 2F的源极和漏极之间的电压值较大时，通过减少补偿电压值2C能够以更高的功率效率执行补偿。因此，能够获得调节器电路21C的功率效率增加的效果。

检测电路2D被提供有PMOS 2G、NMOS 2H、NMOS 2I、电阻器2J和变换电路2E。将控制PMOS 2F的栅极电压的信号线连接到PMOS 2G，并且在PMOS 2G的漏极上流动的电流量经由NMOS 2H和NMOS 2I被输入到变换电路2E。

电流响应电流值(I/F转换)而被转换为频率，或者电流响应于变换电路2E中的电流值(I/V转换)而被转换为电压值。在电流一旦被转换为电压值之后，可以将该电流转换为在可以使用运算器的最佳范围内的电流值。或者，电阻器2J连接到NMOS 2I的漏极，并且将节点(junction)处的值输入到变换电路2E并且被A/D转换器转换为数字值。

作为检测电路的另一个布置连接方法，将另一检测电路2D的输入端连接到控制PMOS 2F的栅极电压的信号线，并且通过A/D转换器可以将电压值转换为数字值。

在上述结构的检测电路2D的布置连接方法中，由于检测电路2D未直接连接到调节器电路的输出部分，因此能够防止由于电阻元件的插入引起的电源提供线的电压降。

本实施例图解说明了由MOS配置的示例。然而，通过双极性元件或FET元件以相同的方式可以配置检测电路。描述了变换电路的几个示例。然而，通过配置最适合形成调节器电路的处理的元件能够减少调节器电路的面积和成本。

(第三实施例)

图3示出了根据本发明第三实施例的半导体集成电路设备中电源电路的配置的方框图。在本实施例中，第一实施例的调节器电路替代DC-DC转换器。当电源电路消耗大电流时，DC-DC转换器是有效的模式。

在图3中，PWM 3A将从功率检测补偿电路1D输出的一个补偿电压输入给补偿电压3Q，并且将该电压值与DC-DC转换器的输出值3T进行比较。PWM 3A可变地控制电压控制振荡器31的频率，从而两个值相同。

具体地，来自功率检测补偿电路1D的一个补偿输出被输入到运算放大器3D作为补偿电压3Q，DC-DC转换器的输出值3T被输入到运算放大器3D，并且来自运算放大器3D的输出经由PMOS 3E、NMOS 3F、NMOS 3G和PMOS3H被发送到组成电压控制振荡器3I的延迟可变反相器3J。

将PWM 3A的输出输入到开关电路3K。开关电路3K被提供有PMOS 3L、PMOS 3M、NMOS 3N和NMOS 3O。在PMOS 3L的栅极电压中，通过将来自功率检测补偿电路1D的一个补偿电压输出输入到Vrefp3R来控制电流值。在NMOS 3O的栅极电压中，通过将来自功率检测补偿电路1D的一个补偿电压输出输入到Vrefn3S来控制电流值。

从开关电路3K的PMOS 3M和NMOS 3N的漏极结的输出连接到由来自功率检测补偿电路1D的输出控制的可变电感器3B的一端，并且可变电感器3B和可变电容器3C的节点变成DC-DC转换器的输出3T。

如上所述，通过将从功率检测补偿电路1D输出的补偿电压连接到各个位置，能够增加DC-DC转换器的功率效率。也就是，通过改进优化的灵活性能够减少功耗，从而由电压控制振荡器31消耗的能量、由PMOS 3L的电阻器消耗的能量以及可变电感器3B和可变电容器3C的电动势具有最小值。

在检测电路2D，与PMOS 3L平行放置的PMOS 3P的漏极被设置为输入。在漏极上流动的电流被转换为频率(I/F)或者被转换为电压(I/V)，这作为输出。电阻器连接到PMOS 3P的漏极，并且被检测电路2D的A/D转换器转换为数字值。

在检测电路2D中，与可变电感器3B互感的电感器3U的一端可以是输入。在这种情况下，在电感器3U上流动的电流被转换为频率或电压，这作为输出。

通过这种配置，由于检测电路2D未连接到DC-DC转换器的输出部分，因此能够防止由于电阻元件的插入而引起的电源线的电压降。

通过用最适合形成DC-DC转换器的处理的元件来配置转换电路，能够减少DC-DC转换器的面积和成本。例如，在制造工艺过程中使用MOS，数字转换是最好的，并且最好是在模拟模式中以双极性处理来配置电流转换或频率转换的运算器。

(第四实施例)

图4示出了根据本发明第四实施例的半导体集成电路设备中优化搜索功能的流程图。

在该实施例中，第一实施例中的功率检测补偿电路1D的LUT替代其他搜索功能装置。

在图4中，当功率检测补偿电路1D启动时，执行STEP1，以补偿PMOS的基底电压值。STEP1由STEP1.1和STEP1.2组成。

在STEP1.1中，将运算器的当前输出值与其先前输出值进行比较。当先前输出值较小时，输出值增加0.1V，而当先前输出值较大时，输出值减小0.1V。当重复所述处理时，重复小-大-小或者大-小-大的比较结果。因此，STEP1.1结束，而执行STEP1.2。

类似于STEP1.1，在步骤STEP1.2中，运算器的当前输出值与其先前输出值进行比较。在这种情况下，基底提供电压值的步宽改变为0.01V，并且执行重复处理。最后，再次重复小-大-小或者大-小-大的比较结果。因此，STEP1.2结束，将功率值存储在电阻器中。然后，执行STEP2。

在STEP2，半导体集成电路1E的源极电压降低，再次执行STEP1。在半导体集成电路的上限电压和下限电压的范围内重复所述处理，并且将电源电路1C与半导体集成电路1E的功率总和设定为最小值。

由于本实施例的配置可以被实现为比在使用LUT时小的面积，因此能够考虑功率效率来优化每个电源电压。最后，整个半导体集成装置能够精确地具有低功耗。连续地执行所述处理。因此，负载元件的数量较少，从而降低成本。

(应用模式)

图5示出了具有根据本发明的半导体集成电路设备的通信装置的概图。移动电路500包括基带LSI 501和应用LSI 502。基带LSI 501和应用LSI 520是具有根据本发明的半导体集成电路的半导体集成单元。由于根据本发明的半导体集成电路设备可以比已知设备更低的功耗进行操作，因此，基带LSI501、应用LSI 502以及具有基带LSI 501和应用LSI 502的移动电话500也可以低功耗地进行操作。相对于在移动电话500中提供的基带LSI 501和应用LSI 502以外的半导体集成电路单元，根据本发明的半导体集成电路用于半导体集成单元的逻辑电路。因此，能够获得如上所述相同的效果。

具有根据本发明的半导体集成电路的通信装置不限于移动电话和发射机。另外，例如，通信装置包括发射机和接收机或者通信系统中用于传送数据的调制解调器装置。根据本发明，相对于所有通信装置，不管是有线通信还是无线通信或者光通信和电通信，并且不管是数字模式还是模拟模，都能够减少功耗。

图6示出了具有根据本发明的半导体集成电路设备的信息再现装置的概图。光盘装置510包括：媒体信号处理LSI 511，用于处理从光盘读取的信号；纠错伺服处理LSI 512，用于执行光拾取的伺服控制。媒体信号处理器LSI 511和纠错伺服处理LSI 512是具有根据本发明的半导体集成电路设备的半导体集成电路单元。由于根据本发明的半导体集成电路设备能够以比已知设备更低的功耗进行操作，因此，媒体信号处理器LSI 511、纠错伺服处理LSI 512以及具有媒体信号处理器LSI 511和纠错伺服处理LSI 512的光盘装置也可以低功耗地进行操作。

相对于在光盘装置510中提供的媒体信号处理器LSI 511和纠错伺服处理LSI 512以外的半导体集成电路单元，根据本发明的半导体集成电路设备用于半导体集成单元的逻辑电路。因此，能够获得如上所述相同的效果。

具有根据本发明的半导体集成电路设备的信息再现装置不限于光盘装置。另外，例如，信息再现装置其中包括具有磁盘的图像记录和再现装置或者具有半导体存储器作为介质的信息记录和再现装置。也就是，根据本发明，相对于所有信息再现装置(可以具有信息记录功能)，不管其中是否记录有信息的介质，都能够减少功耗。

图7示出了具有根据本发明的半导体集成电路设备的图像显示装置的概图。电视接收机520包括：图像和语音处理LSI 521，用于处理图像信号或语音信号；和显示和声源控制LSI 522，用于控制诸如显示屏或扬声器等的设备。图像和语音处理LSI 521以及显示和声源控制LSI 522是具有根据本发明的半导体集成设备的半导体集成电路单元。由于根据本发明的半导体集成电路设备能够以比已知设备更低的功耗进行操作，因此，图像和语音处理LSI 521、显示和声源控制LSI 522以及电视接收机520也可以低功耗地进行操作。相对于在电视接收机520中提供的图像和语音处理LSI 521以及显示和声源控制LSI 522以外的半导体集成电路单元，根据本发明的半导体集成电路设备用于半导体集成单元的逻辑电路。因此，能够获得如上所述相同的效果。

具有根据本发明的半导体集成电路设备的图像显示装置不限于电视接收机。另外，例如，图像显示装置包括用于显示经由电信线传送的流数据的装置。也就是，根据本发明，相对于所有图像显示装置，不管传送信息的方法如何，都能够减少功耗。

图8示出了具有根据本发明的半导体集成电路设备的电子装置的概图。数码相机530包括信号处理器LSI 531，其是具有根据本发明的半导体集成电路设备的半导体集成电路单元。由于根据本发明的半导体集成电路设备能够以比已知设备更低的功耗进行操作，因此，信号处理器LSI 531和具有该信号处理器LSI 531的数码相机530也可以低功耗进行操作。相对于在数码相机530中提供的信号处理LSI 531以外的半导体集成电路单元，根据本发明的半导体集成电路设备用于半导体集成单元的逻辑电路。因此，能够获得如上所述相同的效果。

具有根据本发明的半导体集成电路设备的电子装置不限于数码相机。另外，例如，电子装置包括基本具有半导体集成电路设备的所有装置，例如各种传感器装置、电子计算机等。根据本发明，相对于所有电子装置，能够减少功耗。

图9示出了具有根据本发明的半导体集成电路设备的电子控制装置和具有该电子控制装置的可移动体的概图。机动车辆540包括电子控制装置550。该电子控制装置550是具有根据本发明的半导体集成电路设备的半导体集成电路单元，并且具有用于控制机动车辆540的引擎或传输的引擎传输(transmission)控制LSI 551。另外，机动车辆540包括导航装置541。导航装置541也包括导航LSI 542，其是类似于电子控制装置550的具有根据本发明的半导体集成电路设备的半导体集成单元。

由于根据本发明的半导体集成电路设备能够以比已知设备更低的功耗进行操作，因此，引擎传输控制LSI 551和具有该引擎传输控制LSI 551的电子控制装置540也可以低功耗地进行操作。类似地，导航LSI 542和具有该导航LSI 542的导航装置541也可以低功耗地进行操作。相对于在电子控制装置550中提供的引擎传输控制LSI 551以外的半导体集成电路单元，根据本发明的半导体集成设备用于半导体集成单元的逻辑电路。因此，能够获得如上所述相同的效果。也可以如上所述地类似地描述导航装置541。通过减少电子控制装置550的功耗，可以减少在机动车辆540的功耗。

具有根据本发明的半导体集成电路设备的电子控制装置不限于引擎或传输的控制。另外，例如，电子控制装置包括基本具有半导体集成电路设备的所有装置，例如，控制动力源的马达控制装置。根据本发明，相对于电子控制装置，能够减少功耗。

具有根据本发明的半导体集成电路设备的可移动体不限于机动车辆。另外，例如，可移动体包括大致具有用于控制引擎或作为动力源的马达的电子控制装置的所有装置，例如火车、飞机等。根据本发明，相对于可移动体，能够减少功耗。

本发明有利于使用电池的移动应用的半导体集成电路设备和移动电话或者IC卡以及使用该半导体集成电路设备的固定电子产品。

Claims (62)

1.一种半导体集成电路设备，包括：

电源电路；和

补偿器，用于通过使用从所述电源电路提供的功率值和所述电源电路的功率效率值来补偿从所述电源电路提供的电压。

2.如权利要求1所述的半导体集成电路设备，其中，所述电源电路是调节器电路。

3.如权利要求1所述的半导体集成电路设备，其中，所述电源电路是直流-直流转换器电路。

4.如权利要求1所述的半导体集成电路设备，还包括：

检测器，用于通过使用所述电源电路的电源线来检测从所述电源电路提供的功率值。

5.如权利要求1所述的半导体集成电路设备，还包括：

检测器，用于通过使用所述电源电路的第一晶体管的控制电压来检测从所述电源电路提供的功率值，所述电源电路向所述电源电路的电源线提供功率。

6.如权利要求1所述的半导体集成电路设备，还包括：

检测器，用于通过使用第二电感元件来检测从所述电源电路提供的功率值，所述第二电感元件邻近于插入所述电源电路的电源线中的第一电感元件而放置。

7.如权利要求1所述的半导体集成电路设备，还包括：

检测器，用于通过使用所述电源电路的电源线的电压值和插入所述电源线的电阻值来检测从所述电源电路提供的功率值。

8.如权利要求1所述的半导体集成电路设备，还包括：

检测器，用于对于从所述电源电路提供的功率值、通过连接所述电源电路中的第二晶体管的控制端、使用在所述第二晶体管的源极和漏极之间流动的电流来检测所述电源电路中的第一晶体管的控制电压信号，所述电源电路将功率提供给电源电路的电源线。

9.如权利要求1所述的半导体集成电路设备，还包括：

检测器，用于通过将电流检测电路连接到第二电感元件，使用所述第二电感元件上流动的电流值来检测从所述电源电路提供的功率值，所述第二电感元件邻近于插入所述电源电路的电源线中的第一电感元件而放置。

10.如权利要求4所述的半导体集成电路设备，还包括：

转换器，用于对于从所述电源电路提供的功率值，将所述电源线的电压值转换为数字值。

11.如权利要求8所述的半导体集成电路设备，还包括：

转换器，用于对于从所述电源电路提供的功率值，将在所述第二晶体管的源极和漏极之间流动的电流值转换为数字值。

12.如权利要求9所述的半导体集成电路设备，还包括：

转换器，用于对于从所述电源电路提供的功率值，将在所述第二电感元件上流动的电流值转换为数字值。

13.如权利要求8所述的半导体集成电路设备，还包括：

转换器，用于对于从所述电源电路提供的功率值，将在所述第二晶体管的源极和漏极之间流动的电流值转换为的电压值。

14.如权利要求9所述的半导体集成电路设备，还包括：

转换器，用于对于从所述电源电路提供的功率值，将在所述第二电感元件上流动的电流值转换为电压值。

15.如权利要求7所述的半导体集成电路设备，还包括：

转换器，用于对于从所述电源电路提供的功率值，将所述电源线的电压值转换为频率。

16.如权利要求8所述的半导体集成电路设备，还包括：

转换器，用于对于从所述电源电路提供的功率值，将在所述第二晶体管的源极和漏极之间流动的电流值转换为频率。

17.如权利要求9所述的半导体集成电路设备，还包括：

转换器，用于对于从所述电源电路提供的功率值，将在所述第二电感元件上流动的电流值转换为频率。

18.如权利要求1所述的半导体集成电路设备，还包括：

将所述电源电路的功率效率与从所述电源电路提供的功率混合的功能。

19.如权利要求18所述的半导体集成电路设备，还包括：

运算器，其具有将所述电源电路的功率效率累加到从所述电源电路提供的功率值的功能。

20.如权利要求18所述的半导体集成电路设备，还包括：

电阻器，用于响应所述电源电路的输出功率值而存储所述功率效率值。

21.如权利要求18所述的半导体集成电路设备，还包括：

乘法器，用于将电阻器的值和所述电源电路的输出功率值相乘，所述电阻器响应从所述电源电路提供的功率值而存储所述功率效率值。

22.如权利要求19所述的半导体集成电路设备，还包括：

LUT，用于输出所述电源电路的输出功率值的信息，其中，所述运算器的输出值具有最小值。

23.如权利要求19所述的半导体集成电路设备，还包括：

搜索功能单元，用于连续地补偿所述电源电路的输出电压值，从而所述运算器的输出值具有最小值。

24.如权利要求23所述的半导体集成电路设备，其中，所述搜索功能单元在第一步骤粗略地补偿所述运算器的输出值，并且在第二步骤精密地补偿所述运算器的输出值的精度。

25.如权利要求1所述的半导体集成电路设备，其中，从所述电源电路提供的功率值包括上限值和下限值。

26.如权利要求25所述的半导体集成电路设备，其中所述上限值和所述下限值是通过从所述电源电路提供的信息来确定的。

27.如权利要求1所述的半导体集成电路设备，还包括：

累加器，用于累加通过混合从所述电源电路的多个输出端提供的功率获得的值和所述电源电路的多个输出端的功率效率，其中所述电源电路具有所述电源电路的多个输出端。

28.如权利要求2所述的半导体集成电路设备，其中，所述补偿器调整所述调节器的参考电流源。

29.如权利要求2所述的半导体集成电路设备，其中，所述补偿器调整所述调节器的参考电压源。

30.如权利要求3所述的半导体集成电路设备，其中，所述补偿器调整所述直流-直流转换器中的LC部分的元件特性。

31.如权利要求3所述的半导体集成电路设备，其中，所述补偿器调整所述调节器的参考电压源的输入频率。

32.如权利要求1所述的半导体集成电路设备，其中，所述电源电路的功率提供目的地是所述半导体集成电路。

33.如权利要求1所述的半导体集成电路设备，其中，所述电源电路的功率提供目的地是所述半导体集成电路。

34.一种通信装置，包括：

如权利要求1所述的半导体集成电路。

35.一种信息再现装置，包括：

如权利要求1所述的半导体集成电路。

36.一种图像显示装置，包括：

如权利要求1所述的半导体集成电路。

37.一种电子装置，包括：

如权利要求1所述的半导体集成电路。

38.一种电子控制装置，包括：

如权利要求1所述的半导体集成电路。

39.一种可移动体，包括：

如权利要求38所述的半导体集成电路。

40.如权利要求1所述的半导体集成电路设备，其中，所述电源电路的功率提供目的地是所述半导体集成电路的基底电压。

41.如权利要求1所述的半导体集成电路设备，其中，所述电源电路的功率提供目的地是所述半导体集成电路的电源和基底电压。

42.如权利要求27所述的半导体集成电路设备，其中，所述补偿器控制从所述电源电路提供的电压，从而通过将所述电源电路的多个输出端的功率效率乘以从所述电源电路的多个输出端提供的功率而获得的值是最小值。

43.如权利要求27所述的半导体集成电路设备，其中，所述补偿器连续地选择所述电源电路的输出之一，固定所选择输出之外的输出的提供电压，重复将所选输出的提供电压从最小电压变为最大电压的操作，并且控制从所述电源电路提供的电压，从而通过将所述电源电路的多个输出端的功率效率乘以从所述电源电路的多个输出端提供的功率而获得的值是最小值。

44.如权利要求32所述的半导体集成电路设备，还包括：

启动器，用于在所述半导体集成电路的备用转变时刻启动所述提供电压的补偿。

45.如权利要求32所述的半导体集成电路设备，还包括：

启动器，用于在所述半导体集成电路的停止转变时刻启动所述提供电压的补偿。

46.如权利要求32所述的半导体集成电路设备，还包括：

启动器，用于在所述半导体集成电路设备的操作频率变化时启动所述提供电压的补偿。

47.如权利要求32所述的半导体集成电路设备，还包括：

启动器，用于在所述半导体集成电路设备的激活率变化时启动所述提供电压的补偿。

48.如权利要求32所述的半导体集成电路设备，还包括：

启动器，用于在所述半导体集成电路设备的电压值变化时启动所述提供电压的补偿。

49.如权利要求32所述的半导体集成电路设备，还包括：

启动器，用于在所述半导体集成电路设备的温度变化时启动所述提供电压的补偿。

50.如权利要求4所述的半导体集成电路设备，还包括：

电压值检测电路，

其中，所述电压值检测电路连接到所述电源线上的电源电路的近端和远端。

51.如权利要求19所述的半导体集成电路设备，其中，所述运算器位于所述电源电路中。

52.如权利要求20所述的半导体集成电路设备，其中，所述电阻器文件存储器中存储的值包括响应于所述电源电路的温度的功率效率值的信息。

53.如权利要求20所述的半导体集成电路设备，其中，所述电阻器文件存储器中存储的值包括响应于所述电源电路的制造工艺结果的功率效率值的信息。

54.如权利要求25所述的半导体集成电路设备，其中，所述下限值是通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的软件错误检测信息来确定的。

55.如权利要求25所述的半导体集成电路设备，其中，所述下限值是通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的噪声容限检测信息来确定的。

56.如权利要求25所述的半导体集成电路设备，其中，所述下限值是通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的温度检测信息来确定的。

57.如权利要求25所述的半导体集成电路设备，其中，所述下限值是通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的故障检测信息来确定的。

58.如权利要求25所述的半导体集成电路设备，其中，所述上限值是通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的晶体管耐压检测信息来确定的。

59.如权利要求25所述的半导体集成电路设备，其中，所述上限值是通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路中生成的串扰检测信息来确定的。

60.如权利要求25所述的半导体集成电路设备，其中所述上限值是通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的温度检测信息来确定的。

61.如权利要求25所述的半导体集成电路设备，其中所述上限值是通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的闭锁检测信息来确定的。

62.如权利要求25所述的半导体集成电路设备，其中，所述上限值是通过从所述电源电路中的功率提供目的地的半导体集成电路生成的损坏检测信息来确定的。

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