JP2000066925A - 半導体集積回路装置及びこれを用いた冷却システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体集積回路装置及びそれを用いた機器に
異常が生じたことを容易に認識できるようにし、機器の
破壊等に至るような重大な事態を早期に解決できるよう
にする。 【解決手段】 システムの動作に伴って生じる監視信号
（ＲＳ）を用いてシステムの異常動作を検出する異常検
出手段（１００）を有する半導体集積回路装置（１０）
であって、異常検出手段は、第１のゲート回路（１２）
を介して入力された入力信号の入力数または入力時間に
応じたデータを発生するとともに第２のゲート回路（１
４）を介して入力された監視信号によりデータが初期化
されるデータ発生回路（１１）により構成され、システ
ムの正常動作時にはデータが所定値に達する前に入力さ
れる監視信号により初期化され、かつ、監視信号が入力
がなされなくなるようなシステムの異常動作時にはデー
タが所定値に達することで出力される信号（ＯＦＢ）に
より入力信号の入力を禁止するとともに監視信号による
初期化を禁止することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は半導体集積回路装
置に関し、詳しくはシステム動作により生じる監視信号
を用いて異常動作を検出する異常検出手段を有する半導
体集積回路装置及びこれを用いた冷却システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】 １チップマイクロコンピュータやＤＳ
Ｐ等の半導体集積回路装置では、静電気等が印加された
ときに生じたノイズ等によってプログラム通りでない動
作（以下「暴走」と称す）になってしまうことがある。
このような暴走を効果的に防止するため、従来からウォ
ッチドッグタイマ回路と言われる監視回路を用いて暴走
状態を検出し、半導体集積回路装置を初期化することが
行われていた。（例えば、特開平６−１１０７３７号公
報参照）

【０００３】ウォッチドッグタイマ回路は、クロック信
号を計数するカウンタ回路から構成され、通常の動作時
には、プログラムに応じた所定のタイミングでカウンタ
回路をリセットすることによりカウンタ回路がオーバー
フローすることがないようになっている。一方、暴走状
態になると、プログラム通りには動作しないために所定
のタイミングでカウンタ回路をリセットすることができ
なくなり、カウンタ回路がオーバーフローしてしまうよ
うになっている。そこで、オーバーフロー時に出力され
る信号を用いて半導体集積回路装置を初期化するように
すれば、暴走を停止させて正常な動作状態に復帰させる
ことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、従来
のウォッチドッグタイマ回路を用いた方法は、上述のよ
うな単発的な原因により生じた暴走を正常な動作状態へ
復帰させるためには非常に有効な方法であるものの、半
導体集積回路装置を初期化しても再び誤動作してしまう
ような定常的な異常に対してはあまり有効ではなかっ
た。更に言えば、使用者が機器の異常にさえ気付かない
ことが多いので、半導体集積回路装置及びこれを用いた
機器を破壊に至らせてしまう原因になってしまうことさ
えもあった。

【０００５】このような異常の例として次のような場合
がある。コンピュータシステムや電源装置等のような機
器では、機器内で使用するＣＰＵやパワートランジスタ
等の半導体集積回路装置がその消費電流によりかなり発
熱する。そのため、半導体集積回路装置を積極的に冷却
しなければ、その発熱により半導体集積回路装置が動作
可能な温度範囲の上限よりも高温になり、正常な動作を
できなくなる（以下「熱暴走」と称す）ことになる。こ
のような事態を防止するために、これらの機器では空冷
ファン等の冷却装置を用いて半導体集積回路装置等を強
制的に冷却するようにしているが、この冷却装置が何ら
かの要因により正常に機能しなくなった場合には、半導
体集積回路装置は徐々に高温になり、やがては熱暴走に
至ってしまうことがある。

【０００６】この時、上述の方法では、ウォッチドッグ
タイマ回路のオーバーフロー信号を用いて半導体集積回
路装置を自動的に初期化するので、機器の使用者が機器
の異常に気付くことは殆どなく、熱暴走の原因を究明し
たり原因を取り除いたりすることはなかった。即ち、そ
の後も半導体集積回路装置等の冷却ができないので、半
導体集積回路装置の温度が再度上昇して再び熱暴走を始
めることになる。このように正常な動作への復帰が一時
的なものに過ぎない場合が続けば、半導体集積回路装置
は長時間高温状態が続くことになり、最悪の場合には熱
で破壊してしまうことになる。また、たとえ機器の動作
から使用者がその異常に気付いたとしても、ウォッチド
ッグタイマ回路がオーバーフロ−した後に半導体集積回
路装置が自動的に初期化されてしまうために異常な状態
を確認することもできず、暴走に至った原因を見つけ出
すことは難しかった。

【０００７】そこで本発明はこれらの問題を解決し、半
導体集積回路装置及びそれを用いた機器に異常が生じた
ことを容易に認識できるようにし、機器の破壊等に至る
ような重大な事態を早期に解決できるようにすることを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 上述の問題を解決する
ために、本願発明の半導体集積回路装置（１０）は、シ
ステムの動作に伴って生じる監視信号（ＲＳまたはＰ
Ｇ）を用いてシステムの異常動作を検出する異常検出手
段（１００）を有する半導体集積回路装置であって、異
常検出手段は、第１のゲート回路（１２）を介して入力
された入力信号の入力数または入力時間に応じたデータ
を発生するとともに第２のゲート回路（１４）を介して
入力された監視信号によりデータが初期化されるデータ
発生回路（１１）により構成され、システムの正常動作
時にはデータが所定値に達する前に入力される監視信号
により初期化され、かつ、監視信号が入力がなされなく
なるようなシステムの異常動作時にはデータが所定値に
達することで出力される信号（ＯＦＢ）により第１のゲ
ート回路により入力信号の入力を禁止するとともに第２
のゲート回路により監視信号による初期化を禁止するこ
とを特徴とする。本発明のような構成をとることによ
り、異常動作が生じた時に出力される信号（ＯＦ）を継
続して出力できるようになる。

【０００９】また、本願発明の半導体集積回路装置の冷
却システムは、動作により生じる熱を強制的に冷却する
必要のある半導体集積回路装置（１０）と、該半導体集
積回路装置を冷却のためのファンを回転駆動するための
モータ（２０）とを有する半導体集積回路装置の冷却シ
ステムであって、半導体集積回路装置はモータからその
回転状態に応じた回転信号（ＰＧ）が略定期的に出力さ
れているか否かを監視し、回転信号が略定期的に出力さ
れなくなると強制的な冷却が不要な発熱量の動作状態に
移行することを特徴とする。本発明のような構成をとる
ことにより、モータの回転に異常を生じたことを検出し
た時には半導体集積回路装置の発熱を抑えられるように
なる。

【００１０】

【実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１乃至図３
を参照しながら詳細に説明する。尚、本明細書では全図
面を通して同一または同様の回路要素には同一の符号を
付して説明を簡略化するようにしている。

【００１１】図１は、本発明に用いる異常検出手段の具
体例としての異常検出回路１００の構成を示し、バイナ
リカウンタ構成でその計数値が予め設定された所定値に
達した時にＱＢ端子から信号（以下「ＯＦＢ信号」と称
す）を出力するカウンタ回路１１と、カウンタ回路１１
のクロック入力端子Ｃ及びリセット入力端子Ｒにそれぞ
れの出力が接続されたＡＮＤ回路１２及びＯＲ回路１４
と、出力端子ＱＢに入力が接続されたインバータ回路１
５と、ＯＲ回路１４の一方の入力に出力が接続されたＡ
ＮＤ回路１３とから構成されている。尚、カウンタ回路
１１はＲ端子に高レベル（”Ｈ”）が入力されると、そ
の計数値が初期化されて”０”になるようになってい
る。

【００１２】そして、ＡＮＤ回路１２の一方の入力には
半導体集積回路装置の動作クロックであるクロック信号
（ＣＫ）が入力され、ＡＮＤ回路１３の一方の入力には
図示しないシステムの動作に伴って略定期的に生じる監
視信号（ＲＳ）が入力され、ＯＲ回路１４の一方の入力
には外部からの操作により半導体集積回路装置を初期化
するためのリセット信号（ＲＳＴ）が入力され、ＡＮＤ
回路１２及びＡＮＤ回路１３のそれぞれの他方の入力に
はＯＦＢ信号が共通接続されている。また、インバータ
回路１５の出力はＯＦ信号として他の回路や半導体集積
回路装置の外部に出力されるようになっている。

【００１３】図２に基づいて異常検出回路１００の動作
について説明する。尚、ｃ）欄の計数値はカウンタ回路
１１でクロック信号ＣＫを計数（カウント）している様
子を模式的に示し、所定値はＯＦＢ信号及びＯＦ信号が
反転する時の計数値を示している。また、ｔＡで示す区
間は何らかの異常により監視信号ＲＳが入力されなくな
っている区間（以下「異常区間」と称す）を示し、ｔＢ
で示す区間は異常検出により異常検出回路の動作が停止
されている区間を示している。異常区間ｔＡ及び区間ｔ
Ｂ以外の区間は正常な動作を行っていることを示してい
る。

【００１４】正常動作区間では、システムの動作に伴っ
て略定期的に生じる監視信号ＲＳ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４・
・・）が入力されることによりカウンタ回路１１がリセ
ットされるので、計数値が所定値に達する前に初期化さ
れて”０”になる動作を繰り返している。

【００１５】一方、異常区間ｔＡでは、システムの動作
に伴って略定期的に生じるべき監視信号ＲＳが入力され
ないので、カウンタ回路１１の計数値が監視信号ＲＳに
よりリセットされることがないまま所定値に達し、ｄ）
で示すようにＯＦ信号が高レベル（”Ｈ”）になる。こ
の時、ＯＦＢ信号は低レベル（”Ｌ”）なので、ＡＮＤ
回路１２及びＡＮＤ回路１３によりクロック信号ＣＫ及
びリセット信号ＲＳの入力が禁止され、ＯＦ信号は高レ
ベルに維持され続けるようになる。即ち、この状態中に
監視信号ＲＳとして点線で示すＳ３が入力されたとして
もカウンタ回路１１は初期化されることはない。

【００１６】そこで、このＯＦ信号を機器の使用者がモ
ニタできるようにしておくとともにＯＦ信号により半導
体集積回路装置の動作を制限するようにしておけば、機
器の使用者が機器に何らかの異常が有ったことを容易に
認識できるとともに機器の誤動作が継続するのを防止で
きるようになる。また、半導体集積回路装置が自動的に
は初期化されないので、使用者が異常時の端子状態等を
確認して異常原因の究明を従来の場合に比べて容易に行
うことができる。異常原因の究明により原因が特定でき
れば、使用者はその原因を取り除いた後に外部操作によ
りＲＳＴ信号を入力してカウンタ回路１１を初期化する
ことにより、機器の動作を正常な状態に復帰させること
ができる。

【００１７】図３は本願発明の半導体集積回路装置１０
を用いた応用例を示し、パーソナルコンピュータ等の空
冷システムを示している。そして、１００は図１で説明
した異常検出回路を示し、２０は半導体集積回路装置１
０や他の半導体集積回路装置等を空冷するためのファン
を回転させるファンモータを示し、３０は半導体集積回
路装置１０内のＣＰＵ１１０のプログラム動作により出
力される信号に応じてファンモータ２０を駆動するため
の駆動装置を示し、４０は半導体集積回路装置１０を外
部操作により強制的に初期化するためのスイッチ回路を
示している。

【００１８】そして、異常検出回路１００のＲＳ端子に
はファンモータ２０の回転に応じて出力される信号（以
下「ＰＧ信号」と称す）が接続され、異常検出回路１０
０のＣＫ端子には半導体集積回路装置１０の動作クロッ
クであるクロック信号ＣＬＫが接続され、異常検出回路
１００のＲＳＴ端子及びＣＰＵ１１０にはスイッチ回路
４０からの信号が接続され、異常検出回路１００のＯＦ
信号は半導体集積回路装置１０の外部に設けられた図示
しないモニタ装置及びＣＰＵ１１０に接続されている。

【００１９】このような構成により、正常動作時には、
ファンモータ２０からのＰＧ信号により異常検出回路１
００での計数値が略定期的に初期化されるので、ＯＦ信
号が出力されることはないようになっている。一方、フ
ァンモータ２０が何らかの異常により回転できないとい
うような異常時には、ＰＧ信号が入力されなくなり異常
検出回路１００での計数値がリセットされることがなく
なるので、クロック信号ＣＬＫの計数が進んでＯＦ信号
が高レベル（”Ｈ”）になる。

【００２０】ＯＦ信号が高レベルになると、ＣＰＵ１１
０はファンモータ２０に何らかの異常が生じたと判断し
て駆動装置３０への駆動信号の供給を停止したり、発熱
量を抑えて冷却が不要になるようにその動作クロックの
周波数を低下させたりする。一方、機器の使用者は図示
しないモニタ装置により機器に何らかの異常が有ったこ
とを容易に認識できるので、必要なデータの保存を行っ
たり、異常の原因を究明したりできる。この際、半導体
集積回路装置１０は自動的に初期化されてはいないの
で、その各端子状態等からＰＧ信号が入力されていない
ことやその原因がファンに異物が挿入されたことにより
回転が停止したためであること等を従来よりも容易に究
明することができる。その後、異常原因を取り除き、ス
イッチ回路４０を用いて半導体集積回路装置１０にリセ
ット信号を入力すれば、カウンタ回路１１及び半導体集
積回路装置１０が初期化されるので、再び正常な状態に
復帰されるようになる。

【００２１】尚、本願発明は上述の実施形態のみに限定
されるものではない。例えば、図２の異常検出回路１０
０のカウンタ回路に代えて時間に応じて電圧値が変動す
る充放電回路を用いて電圧レベルで制御するようにして
も構わないし、各ゲート回路を他の構成で実現するよう
にしても構わない。また、図３の機器において、異常検
出回路１００と従来のウォッチドッグタイマ回路とを併
用しても構わないし、スイッチ回路４０を設けないでパ
ワーオンリセット回路等を用いて正常な動作に復帰させ
るようにしても構わない。更に、システム動作により生
じる監視信号としてブザーやＬＥＤ等の駆動信号等を用
いたり、発電機からの回転信号を用いたり、人為的な信
号を用いたりしても良い。

【００２２】

【発明の効果】 以上のように、本願発明の構成をとる
ことにより、異常動作が生じた時に出力される信号を継
続して出力できるようになるので、その信号を用いて異
常動作の原因が除去されるまで機器の動作を制限し続け
るようにしたり、機器の使用者が機器の異常を容易に認
識できるようにモニタ出力したりできるようになる。こ
れにより、使用者に機器の修理やメンテナンスを促すこ
とができ、機器の破壊等に至るような致命的な事態を早
期に解決できるようになる。また、モータの回転に異常
を生じたことを検出した時には半導体集積回路装置の発
熱を抑えられるようになるので、半導体集積回路装置が
加熱され続けて熱破壊してしまうことがなくなり、異常
状態を解決した後再び正常な動作を行えるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に用いる異常検出手段の具体例を示す
構成図、

【図２】 図１の動作を示す説明図、

【図３】 本願発明の半導体集積回路装置を用いた応用
例を示す構成図である。

【符号の説明】

１００ ：異常検出回路（異常検出手段） １１ ：カウンタ回路 １２ ：ＡＮＤ回路（クロック信号用ゲート回
路） １３ ：ＡＮＤ回路（外部リセット信号用ゲート
回路） １４ ：ＯＲ回路（リセット信号用ゲート回路） １５ ：インバータ回路 １０ ：半導体集積回路装置 ２０ ：ファンモータ ３０ ：駆動装置（モータドライバ） ４０ ：（外部リセット用）スイッチ回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 システムの動作に伴って生じる監視信号
   を用いてシステムの異常動作を検出する異常検出手段を
   有する半導体集積回路装置であって、前記異常検出手段
   は、第１のゲート回路を介して入力された入力信号の入
   力数または入力時間に応じたデータを発生するとともに
   第２のゲート回路を介して入力された前記監視信号によ
   り前記データが初期化されるデータ発生回路により構成
   され、システムの正常動作時には前記データが所定値に
   達する前に入力される前記監視信号により初期化され、
   かつ、前記監視信号が入力がなされなくなるようなシス
   テムの異常動作時には前記データが所定値に達すること
   で出力される信号により前記第１のゲート回路により前
   記入力信号の入力を禁止するとともに前記第２のゲート
   回路により前記監視信号による初期化を禁止することを
   特徴とする半導体集積回路装置。
2. 【請求項２】 動作により生じる熱を強制的に冷却する
   必要のある半導体集積回路装置と、該半導体集積回路装
   置を冷却のためのファンを回転駆動するためのモータと
   を有する半導体集積回路装置の冷却システムであって、
   前記半導体集積回路装置は前記モータからその回転状態
   に応じた回転信号が略定期的に出力されているか否かを
   監視し、前記回転信号が略定期的に出力されなくなると
   強制的な冷却が不要な発熱量の動作状態に移行すること
   を特徴とする半導体集積回路装置の冷却システム。