JP2017090292A - 半導体装置、劣化量判定システム、及び処理システム - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、発振停止状態でも、NBTIのような経年劣化は進行する。したがって、特許文献2に開示された装置では、第2の遅延モニタのリングオシレータが経年劣化してしまう。よって、特許文献2の装置のように、遅延時間の差分値と基準値とを比較する手法では、正確に経年劣化量を測定することが困難である。
(半導体装置)
本実施の形態にかかる半導体装置の構成について、図1を用いて説明する。図1は、半導体装置10の構成を示すブロック図である。半導体装置10は、動作用第1スイッチ11と、動作用第2スイッチ12と、動作用リングオシレータ13と、リファレンス用第1スイッチ14と、リファレンス用第2スイッチ15と、リファレンス用リングオシレータとを備えている。
図2は、半導体装置10を用いたセンサ回路100の構成を示すブロック図である。センサ回路100は、半導体装置10a〜10cと、セレクタ21と、セレクタ22と、パルスゲート素子23と、パルスゲート素子24と、カウンタ25と、カウンタ26と、ラッチ回路27と、ラッチ回路28と、比較器29を備えている。なお、比較器29は、センサ回路100の外部に設置されていてもよい。
図3は、図2のセンサ回路100を搭載した処理システム200の構成を模式的に示すブロック図である。図3は、センサ回路100をCPU領域に配置した例を示している。すなわち、プロセッサコア201は、それぞれCPUである。もちろん、プロセッサコア201のそれぞれは、CPUに限らず、GPU(Graphics Processing Unit)等であってもよい。
実施の形態1の変形例1にかかる半導体装置10の構成について図4を用いて説明する。図4は、変形例1にかかる半導体装置10の構成を示す図である。変形例1にかかる半導体装置10は、図1と同様に、動作用第1スイッチ11、動作用第2スイッチ12、動作用リングオシレータ13、リファレンス用第1スイッチ14、リファレンス用第2スイッチ15、リファレンス用リングオシレータ16を備えている。
実施の形態2にかかる半導体装置10について、図5を用いて説明する。図5に示す半導体装置10では、図1に示す半導体装置10に動作用電流源17、リファレンス用電流源18が追加されている。なお、動作用電流源17及びリファレンス用電流源18以外の構成については、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
変形例2にかかる半導体装置10について、図6を用いて説明する。図6に示す半導体装置10では、図4に示す半導体装置10に動作用電流源17、リファレンス用電流源18が追加されている。すなわち、図6では、図5に示す半導体装置10において、NMOSトランジスタスイッチとPMOSトランジスタスイッチが入れ替わった構成が示されている。なお、動作用電流源17及びリファレンス用電流源18以外の構成については、変形例1と同様であるため、説明を省略する。
本実施の形態にかかる半導体装置10について、図7を用いて説明する。図7は、実施の形態3にかかる半導体装置10の構成を示す図である。図7に示す半導体装置10は、図1に示す半導体装置10に対して、レギュレータ19が追加された構成を有している。なお、レギュレータ19以外の構成については、実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
実施の形態4にかかる劣化量判定システム300について図8を用いて説明する。図8は、劣化量判定システム300の構成を示すブロック図である。本実施の形態にかかるに劣化量判定システム300は、カウント値又は差分値に応じて、アラームの出力、又は劣化量の計算を実施している。
本実施の形態にかかる処理システム200について、を用いて説明する。実施の形態5にかかる処理システム200は、図3で示した処理システム200に対して、システムコントローラ330、及びセンサ制御部310が追加されている。センサ制御回路310には、実施の形態4で示したセンサ制御回路を用いることができる。なお、上記の実施の形態1〜4と同様の構成については、適宜説明を省略する。
本実施の形態にかかる処理システム200について、図10を用いて説明する。図10は、実施の形態6にかかる処理システム200の構成を示す図である。本実施の形態では、劣化量による制御と温度による制御とを組み合わせた制御が行われている。そのため、処理システム200に、温度センサ202a〜202d、及び温度センサコントローラ351が追加されている。さらに、システムコントローラ330には、コア制御部333が設けられている。
本実施の形態にかかる処理システム200について、図12を用いて説明する。図12は、実施の形態7にかかる処理システム200の構成を示す図である。本実施の形態では、電圧補正量をシステム制御にフィードバックして、プロセッサコア201毎に適切な動作電圧を印可している。プロセッサコア201に内蔵されたレギュレータ等によって、各プロセッサコア201に対して個別の電圧に供給されている場合には、プロセッサコア201を個別の電圧設定とすることができる。
11 動作用第1スイッチ
12 動作用第2スイッチ
13 動作用リングオシレータ
14 リファレンス用第1スイッチ
15 リファレンス用第2スイッチ
16 リファレンス用リングオシレータ
17 動作用電流源
18 リファレンス用電流源
19 レギュレータ
21 セレクタ
22 セレクタ
23 パルスゲート素子
24 パルスゲート素子
25 カウンタ
26 カウンタ
27 ラッチ回路
28 ラッチ回路
29 比較器
100 センサ回路
200 処理システム
201 プロセッサコア
202 温度センサ
300 劣化量判定システム
301 制御切替部
302 不揮発メモリ
310 センサ制御回路
311 カウント演算部
312 格納部
313 アラーム判定部
314 劣化量出力部
315 補正量出力部
330 システムコントローラ
331 劣化量比較部
332 重み付け部
333 コア制御部
351 温度センサコントローラ
400 テスタ
Claims (15)
- 動作用オシレータと、
リファレンス用オシレータと、
電源電位と接地電位との間で前記動作用オシレータに直列接続された動作用第1スイッチと、
前記電源電位と前記接地電位との間で前記リファレンス用オシレータに直列接続されたリファレンス用第1スイッチと、
前記電源電位と前記接地電位との間で前記リファレンス用オシレータに並列接続されたリファレンス用第2スイッチと、
所定の測定期間における前記動作用オシレータからの出力パルス数をカウントする動作用カウンタと、
前記測定期間における前記リファレンス用オシレータからの出力パルス数をカウントするリファレンス用カウンタと、を備えた半導体装置。 - 電源電位と接地電位との間で前記リファレンス用オシレータに並列接続された動作用第2スイッチと、をさらに備える請求項1に記載の半導体装置。
- 前記リファレンス用カウンタと前記動作用カウンタからのカウント値が入力されるゲーティング素子が設けられ、
前記ゲーティング素子をスルー状態とする期間によって、前記測定期間を設定している請求項1に記載の半導体装置。 - 前記リファレンス用第1スイッチ、動作用第1スイッチ、リファレンス用第2スイッチ、動作用第2スイッチを制御するスイッチ制御回路をさらに備え、
前記スイッチ制御回路が、
通常動作時において、前記リファレンス用第1スイッチをオフ、動作用第1スイッチをオン、リファレンス用第2スイッチをオン、動作用第2スイッチをオフし、
劣化量測定時において、前記リファレンス用第1スイッチをオン、動作用第1スイッチをオン、リファレンス用第2スイッチをオフ、動作用第2スイッチをオフする請求項2に記載の半導体装置。 - 前記リファレンス用第1スイッチ、動作用第1スイッチがPMOSトランジスタであり、
リファレンス用第2スイッチ、及び動作用第2スイッチをNMOSトランジスタである請求項2に記載の半導体装置。 - 前記リファレンス用第1スイッチ、動作用第1スイッチがNMOSトランジスタであり、
リファレンス用第2スイッチ、及び動作用第2スイッチをPMOSトランジスタである請求項2に記載の半導体装置。 - 前記動作用第2スイッチと直列に接続された動作用電流源と、
前記リファレンス用第2スイッチと直列に接続されたリファレンス用電流源と、をさらに備える請求項2に記載の半導体装置。 - 前記電源電位に接続されたレギュレータをさらに備えた請求項1に記載の半導体装置。
- 複数のセンサ回路と、
前記センサ回路を制御するセンサ制御回路と、を備えた劣化量判定システムであって、
前記複数のセンサ回路のそれぞれが請求項1に記載の半導体装置を有しており、
前記センサ制御回路が、
前記動作用カウンタのカウント値と前記リファレンス用カウンタとのカウント値との比較結果に応じて、測定対象の劣化量を判定する劣化量判定システム。 - 前記センサ制御回路が前記複数のセンサ回路の前記動作用オシレータの前記劣化量に応じて、前記測定対象の動作電圧を補正する請求項9に記載の劣化量判定システム。
- 複数のマクロブロックと、
前記複数のマクロブロックに対応して設けられた複数のセンサ回路と、を備え、
前記複数のセンサ回路のそれぞれが請求項1に記載の半導体装置を有しており、
前記センサ回路が、対応する前記マクロブロックに供給される電源に接続されている処理システム。 - 前記動作用カウンタのカウント値と前記リファレンス用カウンタとのカウント値との比較結果に応じて、前記動作用オシレータの劣化量を判定するセンサ制御部と、
前記劣化量に応じて、前記複数のマクロブロックにタスクの割り当てを行うための重み付けを行うシステムコントローラをさらに備える請求項11に記載の処理システム。 - 前記マクロブロックの環境温度を測定する温度センサと、
前記動作用カウンタのカウント値と前記リファレンス用カウンタとのカウント値との比較結果に応じて、前記動作用オシレータの劣化量を判定するセンサ制御部と、
前記環境温度に応じて前記マクロブロックの動作数を決定するシステムコントローラと、を備え、
前記システムコントローラは、前記劣化量が高いマクロブロックの動作を優先的に停止させる請求項11に記載の処理システム。 - 前記動作用カウンタのカウント値と前記リファレンス用カウンタとのカウント値との比較結果に応じて、測定対象の劣化量を判定するセンサ制御部と、
前記劣化量に応じて、前記複数のマクロブロックの電源電圧を個別に設定するシステムコントローラをさらに備えた請求項11に記載の処理システム。 - 前記マクロブロックがプロセッサコアである請求項11に記載の処理システム。
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