JP2019149733A - Semiconductor device, imaging system, and mobile body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置、撮像システム、移動体に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, an imaging system, and a moving body.
近年、種々の半導体装置が用いられている。半導体装置は、動作期間が長くなるにつれて、半導体装置の機能の低下が生じることが有る。 In recent years, various semiconductor devices have been used. In the semiconductor device, as the operation period becomes longer, the function of the semiconductor device may be deteriorated.
例えば、特許文献1に記載された技術では、半導体装置が備える機能ユニットの劣化度を取得し、劣化度から半導体装置寿命を予測する寿命予測部を備えた半導体装置が記載されている。さらに特許文献1には、半導体素子の劣化により閾値電圧が高くなると電源電圧Vddを高くする。これにより、機能ユニットの寿命を延ばすことができるとされる。 For example, in the technique described in Patent Document 1, a semiconductor device including a life prediction unit that acquires a deterioration degree of a functional unit included in the semiconductor device and predicts a semiconductor device life from the deterioration degree is described. Furthermore, in Patent Document 1, the power supply voltage Vdd is increased when the threshold voltage increases due to deterioration of the semiconductor element. Thereby, it is supposed that the lifetime of a functional unit can be extended.
特許文献1に記載の技術においては、半導体装置の寿命を延ばすために電源電圧を高める駆動を行っていた。しかし、電源電圧を高めることによって半導体装置の寿命が縮まる場合が有り、半導体装置の寿命を延ばす駆動として最適なものではなかった。 In the technique described in Patent Document 1, driving for increasing the power supply voltage is performed in order to extend the life of the semiconductor device. However, there is a case where the life of the semiconductor device is shortened by increasing the power supply voltage, and it is not optimal as a drive for extending the life of the semiconductor device.
本発明は、半導体装置の残寿命を延ばす駆動に関する検討を行ったものである。 The present invention has been studied on driving for extending the remaining life of a semiconductor device.
本発明は上記の課題を鑑みて為されたものであり、その一の態様は、信号処理を行う半導体素子と、前記半導体素子の駆動を制御する駆動制御部と、前記半導体素子の残寿命を示す残寿命情報を取得する寿命取得部とを有し、前記残寿命情報が第1の長さを示す場合、前記駆動制御部は前記半導体素子を第1の条件で駆動し、前記残寿命情報が前記第1の長さよりも短い第2の長さを示す場合、前記駆動制御部は前記第1の条件で前記半導体素子を駆動した場合よりも前記信号処理の処理量が低下する条件であって、前記第1の条件で前記半導体素子を駆動した場合よりも前記半導体素子の残寿命が長い第2の条件で前記半導体素子を駆動することを特徴とする半導体装置である。 The present invention has been made in view of the above problems, and one aspect thereof is a semiconductor element that performs signal processing, a drive control unit that controls driving of the semiconductor element, and a remaining lifetime of the semiconductor element. A lifetime acquisition unit that acquires the remaining lifetime information to be displayed, and when the remaining lifetime information indicates a first length, the drive control unit drives the semiconductor element under a first condition, and the remaining lifetime information Indicates a second length shorter than the first length, the drive control unit has a condition that the processing amount of the signal processing is lower than when the semiconductor element is driven under the first condition. The semiconductor device is driven under a second condition in which the remaining lifetime of the semiconductor element is longer than when the semiconductor element is driven under the first condition.
本発明は、半導体装置の残寿命を延ばすことができる。 The present invention can extend the remaining life of a semiconductor device.
以下、図面を参照しながら各実施例を説明する。なお、以下の説明では、特に断りの無い限り、トランジスタはN型トランジスタであるものとする。しかし、以下に述べる実施例はN型トランジスタに限定されるものでは無く、P型トランジスタを適宜用いてもよい。その場合には、トランジスタのゲート、ソース、ドレインの電圧を、実施例中の説明に対し適宜変更することができる。例えば、スイッチとして動作させるトランジスタであれば、ゲートに供給する電圧のローレベルとハイレベルとを、実施例中の説明に対し逆転させるようにすればよい。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. In the following description, the transistors are assumed to be N-type transistors unless otherwise specified. However, the embodiments described below are not limited to N-type transistors, and P-type transistors may be used as appropriate. In that case, the voltage of the gate, the source, and the drain of the transistor can be appropriately changed with respect to the description in the embodiment. For example, in the case of a transistor that operates as a switch, the low level and the high level of the voltage supplied to the gate may be reversed with respect to the description in the embodiment.
(実施例1)
図1は、本実施例に関わる半導体装置の構成の一例を示す図である。半導体装置150は、半導体素子100、寿命予測部109を有する。半導体素子100は、受光、発光、AD変換処理、信号処理、通信処理、記憶部、検出部など多数の機能が集積された回路である。以下、半導体素子100の構成及び動作について説明する。
Example 1
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a semiconductor device according to the present embodiment. The
第1回路ブロック101、第2回路ブロック102、第N回路ブロック103は、それぞれ、受光、発光、AD変換処理、信号処理、通信処理、記憶部、検出部などの多数の機能を備える回路である。
The
電圧制御部104は、駆動制御部である駆動モード選択部105からの信号によって設定された電圧値を、第1回路ブロック101、第2回路ブロック102、第N回路ブロック103に供給する。
The
電圧制御部104が供給する電圧値がゼロの場合には、第1回路ブロック101、第2回路ブロック102、第N回路ブロック103の全て、または一部がオフ状態となる。
When the voltage value supplied by the
周波数制御部106は第1回路ブロック101、第2回路ブロック102、第N回路ブロック103に供給される其々の制御信号を生成する信号生成部107が信号を生成する周期を、駆動モード生成部105からの信号によって変更する。
The
駆動モード選択部105には寿命情報受け取り部108を介して、後述する寿命取得部である寿命予測部109から残寿命情報が入力される。該情報に応じて電圧制御部104、周波数制御部106を制御する。駆動モード生成部105は第1回路ブロック101、第2回路ブロック102、第N回路ブロック103の全て、または一部を停止させることができる制御信号を生成することもできる。
The remaining life information is input to the drive
寿命予測部109は半導体素子100の最新の動作状態、もしくは動作状態に関わる履歴情報に基づいて半導体素子100の寿命予測を実行し、半導体素子100の残寿命情報を得る。つまり、寿命予測部109は、寿命情報を取得する寿命取得部である。ここで、動作状態とは半導体素子100の動作時の動作電圧、動作周波数等といった、半導体素子100を動作させている時の状態、もしくは温度等の動作の結果によって生じる状態のことを表す。
The
次に、寿命予測部109による、半導体素子100の寿命予測方法の一例について説明する。一般に、半導体装置の寿命は、半導体装置を構成するトランジスタや、配線、酸化膜などが経時的に性能低下することによって制限される。主な半導体装置の性能低下メカニズムには、エレクトロマイグレーション(Electro Migration:EM)、絶縁膜経時破壊(Time Dependent Dielectric Breakdown;TDDB)がある。また、他の性能低下メカニズムとして、ホットキャリア注入(Hot Career injection;HC)による特性変動、負バイアス温度不安定性(Negative Bias Temperature Instability;NBTI)がある。
Next, an example of a method for predicting the lifetime of the
性能低下要因がEMによる残寿命時間LT(EM)は、下記の式(1)によって算出される。
LT(EM)=A×J−n×exp(Ea/kT)・・・(1)
The remaining lifetime LT (EM) due to the performance degradation factor EM is calculated by the following equation (1).
LT (EM) = A * J- n * exp (Ea / kT) (1)
ここで、Aは製造プロセスに依存する係数、Eaは活性化エネルギー、Jは配線の電流密度、nは電流加速係数、kはボルツマン定数、Tは配線温度である。 Here, A is a coefficient depending on the manufacturing process, Ea is activation energy, J is a current density of the wiring, n is a current acceleration coefficient, k is a Boltzmann constant, and T is a wiring temperature.
性能低下要因がTDDBによる残寿命時間LT(TDDB)は、下記の式(2)によって算出される。
LT(TDDB)=A×exp(―γVg×Vg)×exp(Ea/kT)・・・(2)
The remaining life time LT (TDDB) due to the performance degradation factor TDDB is calculated by the following equation (2).
LT (TDDB) = A × exp (−γVg × Vg) × exp (Ea / kT) (2)
ここで、Vgはトランジスタのゲートに印加される電圧、γVgは電圧加速係数である。 Here, Vg is a voltage applied to the gate of the transistor, and γVg is a voltage acceleration coefficient.
性能低下要因がHCによる残寿命時間LT(HC)は、下記の式(3)によって算出される。
LT(HC)=A×Isub−m×exp(Ea/kT)・・・(3)
The remaining life time LT (HC) due to the performance degradation factor is calculated by the following equation (3).
LT (HC) = A × Isub− m × exp (Ea / kT) (3)
ここで、Isubは半導体基板に流れる最大基板電流、mは基板電流依存の係数である。 Here, Isub is the maximum substrate current flowing in the semiconductor substrate, and m is a coefficient dependent on the substrate current.
半導体素子100の性能低下要因がNBTIによる残寿命時間LT(NBTI)は、下記の式(4)によって算出される。
LT(NBTI)=A×Vgn×exp(Ea/kT)・・・(4)
The remaining life time LT (NBTI) due to the performance degradation factor of the
LT (NBTI) = A × Vg n × exp (Ea / kT) ··· (4)
寿命予測部109は式(1)〜(4)の全て、または一部の係数の測定を行い、半導体素子100の残寿命時間の算出を行う。なお、寿命予測部109は半導体素子100の内部にあっても良い。
The
以下、図2のフローチャート、図3のタイミングチャートを用いて本発明の動作の一例を説明する。はじめに、図3(a)のタイミングチャートに対応する動作の一例を説明する。図3(a)では、半導体素子100の動作時間に対する、半導体素子100の残寿命の関係を実線で表している。
Hereinafter, an example of the operation of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. 2 and the timing chart of FIG. First, an example of the operation corresponding to the timing chart of FIG. In FIG. 3A, the relationship between the operating time of the
S200において、駆動モード選択部105は半導体素子100の第一の寿命閾値L1と第二の寿命閾値L2を取得する。第一の寿命閾値L1、第二の寿命閾値L2は半導体素子100の残寿命に対する閾値を定めたものであり、L1>L2>0である。
In S200, the drive
S201では、寿命予測部109は時刻iでの半導体素子100の残寿命Tiを算出する。
In S201, the
S202では、駆動モード選択部105は第一の寿命閾値L1と時刻iでの残寿命Tiとを比較し、Ti>L1であれば処理をS203に進め、Ti≦L1であれば処理をS204へ進める。
In S202, the drive
図3(a)は、Ti>L1の場合である。 FIG. 3A shows a case where Ti> L1.
S203では、任意の期間Δt1の間、半導体素子100の動作を継続する処理を行った後、処理201に戻る。
In S203, the process of continuing the operation of the
以上のフローでは、半導体素子100の残寿命が第一の寿命閾値L1よりも長いことを示しており、半導体素子100の残寿命に余裕がある状態であるため、半導体素子100の駆動状態は変更されない。
The above flow shows that the remaining lifetime of the
次に、図3(a)から動作時間が経過した、図3(b)の場合について説明する。 Next, the case of FIG. 3B in which the operation time has elapsed from FIG.
図3(b)では、半導体素子100の動作時間に対する、半導体素子100の残寿命の関係を実線で表している。また、時刻iにおいて、寿命予測部109が予測した、半導体素子100の動作時間に対する半導体素子100の予測残寿命を破線で表している。
In FIG. 3B, the relationship between the operating time of the
図3(b)では、Ti≦L1の場合である。 FIG. 3B shows a case where Ti ≦ L1.
S204では、寿命予測部109は半導体素子100の設定動作時間tが経過した時の残寿命Ltを予測する。設定動作時間とは、一例として、予め見積もられた半導体素子100の寿命に到達するまでの時間であり、この時間を超過して動作した場合、半導体素子100の動作は保証されないものである。
In S <b> 204, the
S205では、半導体素子100の設定動作時間tが経過した時の残寿命Ltが0より大きいか否かを比較し、Lt>0であれば処理をS203に進め、Lt≦0であれば処理をS206へ進める。なお、図3(b)ではLt>0の場合である。
In S205, it is compared whether or not the remaining life Lt when the set operation time t of the
Lt>0の場合とは、半導体素子100は通常駆動モードを設定動作時間tまで継続しても、寿命に到達しないことを示している。そのため、駆動モード選択部105は、半導体素子100の駆動モードの変更を行わない。
The case of Lt> 0 indicates that the
処理はS203に進み、任意の期間Δt1の間、半導体素子100の動作を通常駆動モードで継続する処理を行った後、S201に戻る。
The process proceeds to S203, and after the process of continuing the operation of the
上記の説明のように、図3(b)の場合は、半導体素子100の駆動モード設定動作時間tまで、通常駆動モードが継続される。
As described above, in the case of FIG. 3B, the normal drive mode is continued until the drive mode setting operation time t of the
次に、図3(c)の場合を説明する。 Next, the case of FIG. 3C will be described.
図3(c)の場合は、時刻i以降、通常駆動モードでの動作を継続すると設定動作時間tに到達する前に半導体素子100の寿命に到達する例である。すなわち、S205の処理において、Lt>0がNoと判定される場合である。
FIG. 3C shows an example in which the lifetime of the
図3(c)では、半導体素子100の動作時間に対する、半導体素子100の残寿命の関係を実線で表している。また、時刻iにおいて、寿命予測部109が予測した、半導体素子100の動作時間に対する半導体素子100の予測残寿命を破線で表している。また、時刻iにおいて、半導体素子100の駆動状態が変更され、変更された駆動状態での半導体素子100の動作時間に対する半導体素子100の残寿命の関係を一点鎖線で表している。
In FIG. 3C, the solid line represents the relationship between the operating time of the
図2のS205では、図3(c)の場合、Noと判定される。よって処理はS206に進む。 In S205 of FIG. 2, it is determined No in the case of FIG. Therefore, the process proceeds to S206.
図2のS206では、駆動モード選択部105は電圧制御部104と周波数制御部106、またはどちらか一方の動作を制御し、半導体素子100の残寿命が時刻iでの残寿命よりも長くなるような延命駆動モードを選択する。延命駆動モードは、通常駆動モードで半導体素子100を駆動した場合よりも信号処理の処理量が低下する条件である。そして、通常駆動モードで半導体素子100を駆動した場合よりも半導体素子100の残寿命が長い駆動モードである。つまり、駆動制御部が半導体素子100を駆動する第1の条件が通常駆動モードである。そして、第1の条件で半導体素子100を駆動した場合よりも信号処理の処理量が低下する条件であって、第1の条件で半導体素子100を駆動した場合よりも半導体素子の残寿命が長い第2の条件が延命駆動モードである。
2, the drive
次に、駆動モード選択部105による、半導体素子100の延命駆動モードの選択方法の一例について説明する。実施例1の式(1)〜(4)に記載の通り、半導体装置の寿命は配線の電流密度J、配線温度T、トランジスタのゲートに印加される電圧Vg、半導体基板に流れる最大基板電流Isubによって制限される。駆動モード選択部105は、半導体素子100の残寿命が長くなるように、電圧制御部104と周波数制御部106の両方、あるいはどちらか一方の制御を行う。具体的には、電流密度J、配線温度T、トランジスタのゲートに印加される電圧Vg、半導体基板に流れる最大基板電流Isubの全て、あるいはそのうちの一部の値が通常駆動モードに対して小さくなるように動作状態を変更する。この動作状態の変更は、半導体素子100を駆動する駆動能力を抑制する変更であるとも言える。例えば、電圧制御部104によって、第1回路ブロック101、第2回路ブロック102、第N回路ブロック103に供給される其々の電源電圧の絶対値を小さくする(典型的には電源電圧を小さくする)。これにより、電流密度J、配線温度T、電圧Vgを低下させることができる。また、周波数制御部106によって、信号生成部107が信号を生成する周期を遅くすることにより、配線温度T、基板電流Isubを低下させることができる。この際、駆動モード選択部105は、半導体素子100の動作が継続できる範囲で電圧制御部104と周波数制御部106の制御を行う。
Next, an example of a method for selecting the life extension drive mode of the
通常駆動モードは、前述したように、半導体素子100を第1の条件で駆動するモードである。そして延命駆動モードは、前述したように、通常駆動モードで駆動し続けた場合よりも半導体素子100の寿命を延ばす第2の条件で駆動するモードである。
As described above, the normal drive mode is a mode for driving the
延命駆動モードに変更されることによって、通常駆動モードに比べて、半導体素子100の信号処理量の低下として、一部の機能の停止、半導体素子100の動作速度の低下が生じる場合がある。しかし、延命駆動モードは、半導体素子100の動作を継続させることができ、かつ半導体素子100の回路に掛かる負荷を通常駆動モードに比べて低減することによって、残寿命を通常駆動モードを継続した場合よりも延ばすことができる。
By changing to the life extension drive mode, there is a case where a part of the function is stopped and the operation speed of the
延命駆動モードの場合には、通常駆動モードの場合に比べて、半導体素子100の信号処理の処理量が低下する。この信号処理の処理量とは、例えば、単位時間あたりに半導体素子100が信号処理を行う信号量と言える。この例には、半導体素子100の動作周波数、駆動電圧(電源電圧)、電流源による電流供給量の1つ、もしくは複数を、通常駆動モードに比べて延命駆動モードでは小さくする例が含まれる。また、別の例として通常駆動モードは第1の期間において信号処理を行う。そして、延命駆動モードでは第1の期間よりも短い第2の期間に信号処理を行い、第1の期間に含まれ、かつ第2の期間に含まれない期間においては信号処理を行わない間欠駆動、あるいは第2の期間よりも信号処理の処理量を低下させる駆動も含まれる。図3(c)の例は、延命駆動モードで動作している半導体素子100の残寿命が、第二の寿命閾値L2よりも長く、通常駆動モードでさらに動作が可能な場合を示している。
In the life extension drive mode, the amount of signal processing of the
S207では、寿命予測部109は時刻jでの半導体素子100の残寿命Ljを算出する。
In S207, the
S208では、駆動モード選択部105は第二の寿命閾値L2と時刻jでの残寿命Ljとを比較し、Lj>L2であれば処理をS209に進め、Lj≦L2であれば処理S210へ進める。図3(c)ではLj>L2の場合を説明している。
In S208, the drive
Lj>L2の状態は、延命駆動モードで動作している半導体素子100の残寿命が第一の寿命閾値L1よりも短い場合であるが、第二の寿命閾値L2よりも長いことを示している。したがって、設定動作継続期間に対し、延命駆動モードでは半導体素子100の残寿命に対して十分な余裕がある状態である。したがって、延命駆動モードではなく、通常駆動モードで、さらなる期間動作させても、設定動作継続期間まで半導体素子100は動作を継続することができる。したがって、半導体素子100の駆動状態を延命駆動モードに変更する前の通常駆動モードに復帰させる。そして、処理はS203に進み、任意の期間Δt1の間、半導体素子100の動作を通常駆動モードで継続させる。その後、処理はS201に戻る。
The state of Lj> L2 indicates that the remaining lifetime of the
次に、図3(d)の例を説明する。 Next, an example of FIG. 3D will be described.
図3(d)では、時刻iにおいて、寿命予測部109が予測した、半導体素子100の動作時間に対する半導体素子100の予測残寿命を破線で表している。また、時刻iにおいて、半導体素子100の駆動状態が変更され、変更された駆動状態での半導体素子100の動作時間に対する半導体素子100の残寿命の関係を一点鎖線で表している。
In FIG. 3D, the predicted remaining life of the
S208では、駆動モード選択部105は第二の寿命閾値L2と時刻jでの残寿命Ljとを比較する。図3(d)はLi≦L2の場合である。
In S208, the drive
S210では、寿命予測部109は時刻kでの半導体素子100の残寿命Lkを算出する。
In S210, the
S211では、駆動モード選択部105は第二の寿命閾値L2と時刻kでの残寿命Lkとを比較し、Lk>0であれば処理をS212に進める。一方、Lk≦0であれば処理をS213へ進める。本実施例ではLk>0として処理がS212に進む場合を説明する。
In S211, the drive
Lk>0の状態は、延命駆動モードで動作している半導体素子100の残寿命が第一の寿命閾値L2よりも短い場合である。半導体素子100の残寿命が0に近づいているが、0よりは長いことを示しているため、処理はS212に進み、任意の期間Δt2の間、半導体素子100の動作を継続する処理を行う。そして処理はS210に戻る。この時、半導体素子100の残寿命が第二の寿命閾値L2よりも短いため、残寿命Lkを求める間隔である期間Δt2は、第一の寿命閾値L1よりも残寿命が長い場合における残寿命Liを求める間隔である期間Δt1よりも短い時間とする。これにより、半導体素子100の正常な動作が保障されなくなる時間を精度よく検出することができる。
The state of Lk> 0 is a case where the remaining lifetime of the
次に図3(e)の例を説明する。 Next, the example of FIG.3 (e) is demonstrated.
図3(e)は、Lk≦0の場合を説明する。 FIG. 3E illustrates a case where Lk ≦ 0.
Lk≦0の状態は、半導体素子100の残寿命Lkが0以下となり、動作保証されない状態であることを示している。処理はS213に進み、半導体素子100が動作保証されていない状態であることを外部に報知する。この報知の方法としては、図1に図示されないディスプレイ等を通じて、半導体素子100の使用者に報知する例が有る。他の例として、通信回線を経由して、半導体素子100を監視する監視システムに報知する例がある。その後、処理はS214に進み、半導体素子100の動作を停止する。
The state of Lk ≦ 0 indicates that the remaining lifetime Lk of the
図3(e)の場合は、半導体素子100の残寿命は時刻kにおいて0以下であり、半導体素子100の動作が保証されていない状態である。このため、半導体素子100の動作が保証されていない状態であることを半導体素子100の外部に通知する。そして半導体素子100の動作は停止される。
In the case of FIG. 3E, the remaining life of the
よって、半導体素子100の残寿命が0以下であるにも関わらず、動作が保証されない状態で動作を継続することを防ぐことができる。
Therefore, it is possible to prevent the operation from being continued in a state where the operation is not guaranteed even though the remaining lifetime of the
このようにして、本実施例の半導体装置は、残寿命情報に基づいて、駆動状態を変更する。これにより、半導体素子100は残寿命の長さに応じた駆動を行うことができる。また、半導体素子100の残寿命が第一の寿命閾値を下回った場合には通常駆動モードから延命駆動モードに変更する。これにより、半導体素子100の動作を継続しながら、半導体素子100の寿命を延長することができる。また、半導体素子100の残寿命が第二の寿命閾値を下回った場合には、残寿命情報を取得する間隔を、残寿命が第一の寿命閾値を上回る場合に比べて短くする。これにより、半導体素子100の残寿命を精度良く得ることができる。また、半導体素子100の残寿命が0以下の場合には、半導体素子100の外部に報知する。これにより、半導体素子100の動作が保証されないまま動作を継続することを防ぐことができる。
In this way, the semiconductor device of this example changes the driving state based on the remaining life information. Thereby, the
なお、本実施例では、残寿命が第一の寿命閾値を上回るか否かで半導体素子100の駆動モードを変更していた。この例に限定されるものでは無く、残寿命が第1の長さを示す場合には、通常駆動モードとし、残寿命が第1の長さよりも短い第2の長さを示す場合には延命駆動モードとするようにしてもよい。
In the present embodiment, the drive mode of the
また、本実施例では、半導体装置が寿命予測部109を有する例を説明したが、この例に限定されるものでは無い。半導体装置が、半導体素子100の動作経過時間を示す情報である時間情報を取得する時間取得部を有する形態としても良い。この場合には、時間情報が第1の長さを示す場合には、第1の条件で半導体素子100を駆動する。そして、時間情報が第1の長さよりも長い第2の長さを示す場合には、第2の条件で半導体素子100を駆動する。第2の条件は、第1の条件で半導体素子を駆動した場合よりも信号処理の処理量が低下する条件であって、第1の条件で半導体素子を駆動した場合よりも半導体素子の残寿命が長い条件である。
In this embodiment, the example in which the semiconductor device includes the
(実施例2)
本実施例では、撮像素子を実施例1で説明した半導体素子100として用いた場合を説明する。
(Example 2)
In this embodiment, a case where an image sensor is used as the
図4に示した撮像装置450は撮像素子と、寿命予測部109とを有する。撮像素子400は、CMOSセンサである。画素401が複数行および複数列に渡って配列された画素アレイ402、垂直走査回路403、垂直出力線404、列回路405を備える。また、撮像素子400は、参照信号発生回路406、記憶部407、カウンタ回路408、水平走査回路409、信号処理回路410、撮像モード制御部411、寿命予測部109を備えている。
The
ここで画素401の構成を、図5を用いて説明する。
Here, the configuration of the
各画素401は、フォトダイオード501a、501bを有する。1つの画素401のフォトダイオード501a、501bは、不図示の1つのマイクロレンズを透過した光が入射する。別の言い方をすれば、フォトダイオード501a、501bは、CMOSセンサに光を導く光学系の射出瞳の別々の領域の光を受光している。このため、フォトダイオード501a、501bのそれぞれが光電変換した電荷に基づく信号を用いることによって、位相差方式の焦点検出を行うことができる。
Each
また、フォトダイオード501aが光電変換した電荷と、フォトダイオード501bが光電変換した電荷とを加算した電荷に対応する信号を用いて、画像を生成することができる。
An image can be generated using a signal corresponding to a charge obtained by adding the charge photoelectrically converted by the
フォトダイオード501a,501bは入射光に応じた電荷を蓄積する。図4に示した垂直走査回路403は、ふくす行に渡って配された画素401を行単位で信号を読み出す垂直走査を行う。転送ゲート502aに出力する信号txaをHighレベルにすることによって、フォトダイオード501aが蓄積した電荷が、フローティングディフージョン部(FD部)503に転送される。
The
また、垂直走査回路403が、転送ゲート502bに出力する信号txbをHighレベルにすることによって、フォトダイオード501bが蓄積した電荷が、FD部503に転送される。
Further, the
FD部503では、フォトダイオード501a、501bから転送された電荷が、FD部503の容量に基づいて電圧に変換される。FD部503は、増幅トランジスタ504のゲートに接続されている。増幅トランジスタ504は、選択トランジスタ506を介して、垂直出力線404に接続されている。
In the
画素401は、FD部503に接続されたリセットトランジスタ505を有する。リセットトランジスタ505は、垂直走査回路403が信号resをHighレベルとすると、FD部503をリセットする。なお、フォトダイオード501a、501bの電荷をリセットするフォトダイオードリセットを行う場合には、垂直走査回路は信号resをHighレベルとしている期間に信号txa、txbをHighレベルとする。
The
垂直走査回路403から供給される、信号res、txa、txb、selのそれぞれは1行の画素401で共通に入力される。各画素401の出力voutは、画素401が配された列に対応して配された垂直出力線404を介して、対応する列回路405に入力される。
Each of the signals res, txa, txb, and sel supplied from the
ここで、列毎に配置される列回路405の構成を、図6を用いて説明する。
Here, the configuration of the
図6は、列回路405の構成を示した図である。列回路405は、電流源601、スイッチ602、差動増幅器603、スイッチ604、比較器605、スイッチ606を有する。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the
スイッチ602は、電流源601のオン、オフを切り替えるスイッチである。スイッチ604は、差動増幅器603のオン、オフを切り替えるスイッチである。スイッチ606は、比較器605のオン、オフを切り替えるスイッチである。
The
スイッチ602がオンしている時に、垂直走査回路403は、読み出す行の画素401に供給する信号selをHighレベルとする。これにより、読み出す行の画素401の選択トランジスタ506を介して、増幅トランジスタ504と電流源601との間で電流が流れる。これにより、増幅トランジスタ504はソースフォロワ動作を行う。これによって、垂直出力線404に、FD部503の電圧に基づく信号(画素信号)が出力される。
When the
スイッチ604がオンしている場合、差動増幅器603は動作状態にある。この場合、差動増幅回路603は、画素401から垂直出力線404に出力された画素信号を増幅した、増幅信号を比較器605に出力する。
When the
スイッチ605がオンしている場合、比較器605は動作状態にある。この場合、比較器605は、差動増幅器603から出力される、増幅信号の電圧と、参照信号発生回路406から供給されるランプ信号の電圧とを比較する。そして比較器605はこの比較の結果を、信号Coutとして図4に示した記憶部407に出力する。信号Coutの信号レベルは、信号電圧の大小関係が反転した場合に変化する。記憶部407には、カウンタ回路408からカウント信号が入力される。このカウント信号は、参照信号発生回路406が供給するランプ信号の電圧の変化の開始タイミングに対応して、カウント値を変化させる。そして記憶部407は、信号Coutの信号レベルが変化したタイミングに基づいて、カウント値をラッチする。これにより、記憶部407は、増幅信号の信号レベルに対応したデジタルデータを得ることができる。このようにして、列回路405、記憶部407によって、画素信号のAD変換が行われる。
When
記憶部407に記憶されたデジタルデータは、水平走査回路409によって列毎に順次、信号処理回路410に転送される。これら画素からの画素信号の読み出しに関わる一連の動作は、垂直走査回路403で画素アレイ402の画素行を選択しながら行われる。
The digital data stored in the
図7は、図6に示した撮像装置の動作を示したタイミング図である。図7(a)は撮像動作を行う場合のタイミング図である。図7(b)は焦点検出動作と、撮像動作とを行う場合のタイミング図である。画素アレイ402に配された複数行の画素401のうち、一部の行に含まれる画素401から、図7(b)に示した焦点検出動作と、撮像動作とによって画素信号が読み出される。他の一部の行に含まれる画素401から、図7(a)に示した撮像動作によって画素信号が読み出される。この一部の行と他の一部の行は、焦点検出を行う領域に応じて割り当てられる。なお、他の例として、全ての行の画素401が、あるフレームにおいては、図7(a)の動作を行う。そして別のフレームにおいては、図7(b)の動作を行うようにしてもよい。この場合で言うフレームとは、例えば、垂直走査回路403が、垂直走査を開始してから、次の垂直走査を開始するまでの期間とすることができる。典型的には、不図示の制御回路が、垂直走査回路403の垂直走査の開始を指示する垂直同期信号の信号レベルをHighレベルとしてから、次に垂直同期信号の信号レベルをHighレベルとするまでの期間とすることができる。他の例として、信号処理部が生成する1枚の画像に対応する信号の、画素アレイ402からの読み出しを開始してから、次の1枚の画像に対応する信号の、画素アレイ402からの読み出しを開始するまでの期間とすることもできる。例えば、動画の撮影が60fps(fpsとは、frame per secondの略である)で行われる場合があるとする。この例において、60フレームのうちの1フレームの画像に対応する信号の、画素アレイ402からの読み出しを開始してから、次の1フレームの画像に対応する信号の、画素アレイ402からの読み出しを開始するまでの期間とすることができる。
FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the imaging apparatus shown in FIG. FIG. 7A is a timing chart when the imaging operation is performed. FIG. 7B is a timing chart when the focus detection operation and the imaging operation are performed. Among the plurality of rows of
まず、図7(a)の動作について説明する。 First, the operation of FIG. 7A will be described.
時刻ta1に、垂直走査回路403は、撮像動作を行う画素401の行に供給する信号selをHighレベルにする。これにより、画素401の選択トランジスタ506がオンする。
At time ta1, the
その後、時刻ta2に、垂直走査回路403は、信号resをLowレベルにしてリセットトランジスタ505をオフにする。これにより、FD部503のリセットが解除される。
Thereafter, at time ta2, the
増幅トランジスタ504は、選択トランジスタ506を介して、リセットが解除されたFD部503の電圧に基づくノイズ信号(N信号)を、垂直出力線404に出力する。垂直出力線404に出力されたN信号は、列回路405、記憶部407によるAD変換により、デジタルデータ(Nデータ)に変換される。
The
時刻ta3に、垂直走査回路403は、信号txa及びtxbをHighレベルにした後、Lowレベルにする。この動作により、フォトダイオード501aが入射光に基づいて蓄積した電荷と、フォトダイオード501bが入射光に基づいて蓄積した電荷がFD部503に転送される。よって、FD部503の電圧は、フォトダイオード501aの電荷とフォトダイオード501の電荷とを加算した電荷に対応する電圧となる。
At time ta3, the
増幅トランジスタ504は、選択トランジスタ506を介して、フォトダイオード501aの電荷とフォトダイオード501の電荷とを加算した電荷に対応する、FD部503の電圧に基づく信号を垂直出力線404に出力する。この増幅トランジスタ504が出力する信号を説明する。仮に、FD部503の電圧が、フォトダイオード501aが入射光に基づいて蓄積した電荷に基づく電圧である場合に、増幅トランジスタ504が出力する信号をA+N信号(A信号とN信号との和)とする。FD部503の電圧が、フォトダイオード501bが入射光に基づいて蓄積した電荷に基づく電圧である場合に、増幅トランジスタ504が出力する信号をB+N信号(B信号とN信号との和)とする。こうした場合に、増幅トランジスタ504が出力する、フォトダイオード501aの電荷とフォトダイオード501bの電荷とを加算した電荷に対応する、FD部503の電圧に基づく信号は、A+N信号とB+N信号とを加算した信号に相当する。したがって、この増幅トランジスタ504が出力する信号をA+B+N信号として表記する。垂直出力線404に出力されたA+B+N信号は、列回路405、記憶部407によるAD変換により、デジタルデータ(A+B+Nデータ)に変換される。
The
時刻ta5に、垂直走査回路403は信号resをHighレベルにする。これにより、FD部503の電圧がリセットされる。
At time ta5, the
そして、時刻ta6に、垂直走査回路403は、信号selをLowレベルにする。これにより、1行の画素401の選択を終了する。その後、垂直走査回路403は次に読み出す行の画素401の信号selをHighレベルにする。
At time ta6, the
記憶部407が保持したNデータ、A+B+Nデータは、水平走査回路409によって列ごとに順次、記憶部407から信号処理回路410に読み出される。信号処理回路410は、A+B+NデータとNデータとの差の信号であるA+Bデータを出力する。
The N data and A + B + N data held by the
次に、図7(b)の動作を説明する。 Next, the operation of FIG. 7B will be described.
時刻tb1の動作は、図7(a)の時刻ta1の動作と同じである。 The operation at time tb1 is the same as the operation at time ta1 in FIG.
時刻tb2の動作は、図7(a)の時刻ta2の動作と同じである。 The operation at time tb2 is the same as the operation at time ta2 in FIG.
時刻tb3に、垂直走査回路403は、信号txaをHighレベルにした後、Lowレベルにする。これにより、フォトダイオード501aが入射光に基づいて蓄積した電荷がFD部503に転送される。増幅トランジスタ504は、選択トランジスタ506を介して、A+N信号を垂直出力線404に出力する。垂直出力線404に出力されたA+N信号は、列回路405、記憶部407によるAD変換により、デジタルデータ(A+Nデータ)に変換される。
At time tb3, the
時刻tb6の前まで、FD部503はフォトダイオード501aから転送された電荷を保持している。
Until the time tb6, the
時刻tb6に、垂直走査回路403は、信号txa、信号txbをHighレベルにした後、Lowレベルにする。これにより、FD部503は、時刻tb6までに保持したフォトダイオード501aの電荷に加えて、フォトダイオード501bが入射光に基づいて蓄積した電荷と、時刻tb4から時刻tb7までの期間にフォトダイオード501aが蓄積した電荷とを保持する。よって、FD部503の電圧は、フォトダイオード501aの電荷とフォトダイオード501の電荷とを加算した電荷に対応する電圧となる。
At time tb6, the
増幅トランジスタ504は、A+B+N信号を垂直出力線404に出力する。垂直出力線404に出力されたA+B+N信号は、列回路405、記憶部407によるAD変換により、デジタルデータ(A+B+Nデータ)に変換される。
The
時刻tb8に、垂直走査回路403は信号resをHighレベルにする。これにより、FD部503の電圧がリセットされる。
At time tb8, the
そして、時刻tb9に、垂直走査回路403は、信号selをLowレベルにする。これにより、1行の画素401の選択を終了する。その後、垂直走査回路403は次に読み出す行の画素401の信号selをHighレベルにする。
At time tb9, the
記憶部407が保持したNデータ、A+Nデータ、A+B+Nデータは、水平走査回路409によって列ごとに順次、記憶部407から信号処理回路410に読み出される。信号処理回路410は、A+NデータとNデータの差の信号(Aデータ)と、A+B+nデータとNデータ(A+Bデータ)との差の信号を出力する。
The N data, A + N data, and A + B + N data held by the
撮像装置が出力するデータが入力される不図示の信号処理部はAデータと、A+Bデータとの差であるBデータを得て、AデータとBデータとで焦点検出を行う。また、信号処理部は、A+Bデータを用いて画像の生成を行う。 A signal processing unit (not shown) to which data output from the imaging apparatus is input obtains B data that is the difference between A data and A + B data, and performs focus detection using the A data and B data. The signal processing unit generates an image using A + B data.
図4を参照する。撮像モード制御部411は、実施例1に記載の、電圧制御部104、駆動モード選択部105、周波数制御部106、信号生成部107を含んだ回路ブロックである。駆動モード制御部411は、寿命情報受け取り部108から残寿命情報を受け取る。そして、残寿命情報が示す残寿命の長さに応じて、撮像素子400内の回路の全て、または一部に供給する電圧値の変更と制御信号の周期の変更の少なくとも一方を行う。この撮像素子400内の回路とは、画素アレイ402、垂直走査回路403、列回路405、参照信号発生回路406、記憶部407、カウンタ回路408、水平走査回路409、信号処理回路410である。または撮像素子400内の画素アレイ402、垂直走査回路403、列回路405、参照信号発生回路406、記憶部407、カウンタ回路408、水平走査回路409、信号処理回路410の一部の動作の停止を行う。
Please refer to FIG. The imaging
実施例1の式(1)〜(4)に記載の通り、半導体装置の寿命は配線の電流密度J、配線温度T、トランジスタのゲートに印加される電圧Vg、半導体基板に流れる最大基板電流Isubによって制限される。撮像モード制御部411は、撮像素子400の残寿命が長くなるように、電流密度J、配線温度T、トランジスタのゲートに印加される電圧Vg、半導体基板に流れる最大基板電流Isubの全て、または一部の値が小さくなるように動作状態を変更する。
As described in the formulas (1) to (4) of Example 1, the lifetime of the semiconductor device is the current density J of the wiring, the wiring temperature T, the voltage Vg applied to the gate of the transistor, and the maximum substrate current Isub flowing in the semiconductor substrate. Limited by. The imaging
これにより、撮像装置の信号処理の処理量低下として、動作速度の低下あるいは機能の一部停止が生じるが、撮像動作を継続するとともに、撮像装置の寿命を延ばすことができる。 As a result, the processing speed of the image pickup apparatus is reduced and the operation speed is lowered or the function is partially stopped. However, the image pickup operation can be continued and the life of the image pickup apparatus can be extended.
撮像モード制御部411による延命駆動モードは、例えばフレームレートの低下がある。具体的には、垂直走査回路403の垂直走査の周期を通常駆動モードに対して低下させる。この垂直走査の周期の低下に伴って、参照信号発生回路406、カウンタ回路408、水平走査回路409、信号処理回路410の動作周期も低下することとなる。フレームレートの低下とは、換言すれば、単位時間あたりに垂直走査回路403が垂直走査を行う回数を少なくすることであるともいえる。
In the life extension driving mode by the imaging
また、延命駆動モードの1つとして、画素アレイ402の一部のみの領域の画素401から信号を読み出すようにしてもよい。つまり、通常駆動モードに比べて、延命駆動モードでは読み出す画素数を少なくする。例えば、通常駆動モードでは4K2Kの解像度に対応する画素401の読み出しを行い、延命駆動モードでは、VGAの解像度に対応する画素401の読み出しを行う。列回路405、記憶部407においても読み出す画素数401の減少に応じて、水平走査回路409が、一部の列のみの記憶部407を走査するようにする。これにより、撮像装置の動作を継続しつつ、撮像装置の残寿命を延ばすことができる。このような例も、撮像装置の信号処理の処理量の低下に含まれる。
Further, as one of the life extension drive modes, a signal may be read from the
また、他の例として、図7(b)の焦点検出動作を行う画素数を、通常駆動モードに比べて延命駆動モードが少なくなるようにしてもよい。これにより、列回路405、記憶部407のA+N信号のAD変換回数を低減することができる。これにより、撮像動作を継続しながら、撮像装置の残寿命を延ばすことができる。特に、残寿命の延長を重視する場合には、図7(b)の焦点検出動作を行う画素数をゼロとし、全ての画素401が図7(a)の撮像動作の駆動を行うようにすると良い。このような例も、撮像装置の信号処理の処理量の低下に含まれる。
As another example, the number of pixels for performing the focus detection operation in FIG. 7B may be reduced in the life extension drive mode compared to the normal drive mode. Thereby, the number of AD conversions of the A + N signals in the
寿命予測部109は実施例1に記載の通り、撮像素子400の最新の動作状態、もしくは動作状態に関わる履歴情報に基づいて撮像素子400の残寿命の予測を実行することによって、撮像素子400の残寿命情報を得る。
As described in the first embodiment, the
ここで、動作状態とは撮像素子400の動作時の動作電圧、動作周波数等といった、撮像素子400を動作させている時の状態、もしくは温度等の動作の結果によって生じる状態のことを表す。
Here, the operating state represents a state when the
寿命予測部109による残寿命情報の取得は、撮像動作を複数回行った後に行われる。ここで言う撮像動作とは、種々の環境下における、被写体を撮像する動作を指している。つまり、撮像装置の製造工場内におけるテストのような既知の環境下における撮像素子400の撮像動作ではなく、撮像素子400が置かれる環境によって撮像素子400の残寿命が変化するような環境下における撮像動作を指している。したがって、本実施例の撮像装置は、撮像素子400が実際に置かれてきた、あるいは置かれている環境、動作に応じた残寿命を予測することができる。この残寿命予測は、撮像素子400が実際に置かれてきた、あるいは置かれている環境、動作に基づくものであるから、シミュレーションによる寿命の予測に比べて正確な残寿命を予測することができる。
The remaining life information is acquired by the
以上に述べた本発明の実施形態によれば、撮像素子400は残寿命情報に基づいて、撮像素子400の寿命を延ばす駆動が選択されるため、撮像素子400が耐用年数よりも早く寿命に達するという課題が解決される。
According to the embodiment of the present invention described above, since the
本実施例の撮像装置は、例えば撮像装置の交換に困難が伴う地域に設けられたカメラに用いることができる。このようなカメラとして、例えば、遠隔地に設けられたカメラ(災害監視(火山災害、気象災害)、宇宙船、人工衛星(気象観測衛星、探査衛星、宇宙ステーション等)、宇宙探査ロボット等)、紛争地域に設けられた監視カメラ等がある。これらのカメラは、寿命を迎えても撮像装置の交換が容易ではない一方で、撮像装置としての動作の継続が望まれるものである。したがって、予測された残寿命が第一の寿命閾値を下回った場合には、撮像素子400の動作は通常駆動モードから延命駆動モードに変更される。これにより、撮像動作を継続しつつ、撮像装置の動作の残寿命を延ばすことができる。
The image pickup apparatus according to the present embodiment can be used for a camera provided in an area where it is difficult to replace the image pickup apparatus, for example. As such cameras, for example, cameras (disaster monitoring (volcanic disasters, meteorological disasters), spacecrafts, artificial satellites (meteorological observation satellites, exploration satellites, space stations, etc.), space exploration robots, etc.) There are surveillance cameras in the conflict area. In these cameras, it is not easy to replace the imaging device even when it reaches the end of its life, but it is desired to continue the operation as the imaging device. Therefore, when the predicted remaining life is less than the first life threshold, the operation of the
また、本実施例の撮像装置は、移動体に搭載される撮像装置の一例として、車載カメラに用いることができる。車載カメラでは、残寿命が第一の寿命閾値を下回っても、走行中の場合には撮像素子400の交換は容易ではない。このような場合には、撮像素子400を通常駆動モードから延命駆動モードに変更して撮像動作を継続し、かつ撮像素子400の寿命を延ばすことが有用である。
Moreover, the imaging device of a present Example can be used for a vehicle-mounted camera as an example of the imaging device mounted in a moving body. In the in-vehicle camera, even if the remaining life is less than the first life threshold, it is not easy to replace the
また、寿命予測部109による残寿命情報の取得は、撮像動作と並行して行うようにしてもよい。例えば、遠隔地に設けられたカメラ、監視カメラ等の動画を継続して撮影するカメラの場合には、撮像動作を行っている期間に、寿命予測部109による残寿命情報の取得が行われるようにする。これにより、動画の撮影を継続しながら、撮像素子400の残寿命の予測を行うことができる。別の言い方をすれば、垂直走査が行われている期間に、寿命予測部109が残寿命情報を取得するようにしてもよい。また、光電変換部が入射光に基づく電荷を蓄積している期間に、寿命予測部109が残寿命情報を取得するようにしてもよい。また、列回路405、記憶部407が画素信号を処理している期間(例えばAD変換を行っている期間)に、寿命予測部109が残寿命情報を取得するようにしてもよい。つまり複数回の撮像動作を行っている期間に、寿命予測部109が残寿命情報を取得するようにすればよい。
Further, the remaining life information acquisition by the
このように、本実施例の撮像装置は、撮像素子の交換が容易ではない場合であっても、撮像素子の動作を継続しつつ、撮像素子の寿命を延ばすことができる効果を有する。 As described above, the image pickup apparatus according to the present embodiment has an effect that the life of the image pickup device can be extended while the operation of the image pickup device is continued even when the replacement of the image pickup device is not easy.
(実施例3)
本実施例の撮像装置について、実施例2と異なる点を中心に説明する。本実施例の撮像装置は、撮像素子の残寿命情報を精度よく得ることができる。
(Example 3)
The imaging apparatus of the present embodiment will be described focusing on differences from the second embodiment. The image pickup apparatus according to the present embodiment can accurately obtain the remaining lifetime information of the image pickup element.
図8は、本実施例の撮像装置800を示した図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an
図5に示した撮像装置450に対して、本実施例の撮像装置800は、状態取得部812と、状態取得部812に接続された寿命予測部813を備える点が異なる。
The
撮像素子400の性能低下要因が、ホットキャリア注入(HC)が支配的である場合を説明する。この場合、撮像素子400の残寿命は、撮像素子400が新品として動作を開始した時のトランジスタのドレイン電流Idに対するドレイン電流の時間変化量ΔIdの割合である、下記の式(5)により評価される。
IdRATIO=ΔId/Id・・・(5)
A case will be described in which hot carrier injection (HC) is dominant as a factor that degrades the performance of the
Id RATIO = ΔId / Id (5)
状態取得部812は、撮像素子400のトランジスタのドレイン電流Idを測定する。測定結果は寿命予測部813に出力される。寿命予測部813は、既知の初期のMOSトランジスタのドレイン電流Idと最新のMOSトランジスタのドレイン電流Idの変化量の割合を算出する。
The state acquisition unit 812 measures the drain current Id of the transistor of the
ここで、式(5)でIdRATIOが0.1、すなわち10%となる時間を撮像素子400の寿命時間と設定したとする。この場合、寿命予測部813にIdRATIOの閾値として10%を設定する。寿命予測部813は、閾値である10%と実際のIdRATIOとを比較することによって、撮像素子400の残寿命の予測を行う。
Here, it is assumed that the time during which Id RATIO is 0.1, that is, 10% in Expression (5) is set as the lifetime of the
トランジスタのドレイン電流Idの測定方法の一例としては、状態取得部812内に抵抗素子を設け、抵抗素子の一端を電源電圧に接続し、抵抗素子の他端を撮像素子400のトランジスタのドレインに接続する。そして、この抵抗素子の両端子の電圧値を測定する。これにより、V=IRの式(Vは抵抗素子の両端子に電圧、Rは抵抗素子の抵抗値、Iは抵抗素子に流れる電流値)を用いて、ドレイン電流を測定することができる。そして、IdRATIOの時間変化率を得ることにより、IdRATIOが10%に到達するまでの期間、すなわち残寿命を予測することができる。
As an example of a method for measuring the drain current Id of the transistor, a resistance element is provided in the state acquisition unit 812, one end of the resistance element is connected to the power supply voltage, and the other end of the resistance element is connected to the drain of the transistor of the
なお、他の残寿命情報の取得の方法として、撮像素子400が消費する消費電流値の変化を測定しても良い。撮像素子400が新品時に消費する消費電流値と、測定時の消費電流値との変化を測定することで、トランジスタのドレイン電流Idを間接的に測定することができる。そして、消費電流値の時間変化量を得ることにより、残寿命を予測することができる。
Note that, as another method of acquiring remaining life information, a change in current consumption value consumed by the
(実施例4)
本実施例の撮像装置について、実施例3と異なる点を中心に説明する。撮像装置の構成は、図8と同じとすることができる。
(Example 4)
The imaging apparatus of the present embodiment will be described focusing on differences from the third embodiment. The configuration of the imaging device can be the same as in FIG.
実施例3の撮像装置では残寿命予測を、ドレイン電流Idの変化によって得ていた。本実施例では、他の予測の方法を説明する。 In the image pickup apparatus of Example 3, the remaining life prediction is obtained from the change in the drain current Id. In this embodiment, another prediction method will be described.
半導体素子、撮像素子では、実施例1で述べたように、HC、EM、TDDB、負NBTIによって性能低下が生じる。この性能低下により、半導体素子、撮像素子の寿命が決まる。 In the semiconductor element and the imaging element, as described in the first embodiment, performance degradation occurs due to HC, EM, TDDB, and negative NBTI. Due to this deterioration in performance, the lifetime of the semiconductor element and the imaging element is determined.
HCによる性能低下に関する寿命予測は実施例3で述べたとおりである。 The life prediction regarding the performance degradation due to HC is as described in the third embodiment.
性能低下の要因がEMによる寿命時間LT(EM)は、実施例1で述べた式(1)によって求められる。 The life time LT (EM) due to EM due to the performance degradation is obtained by the equation (1) described in the first embodiment.
性能低下要因がTDDBによる寿命時間LT(TDDB)は、実施例1で述べた式(2)によって求められる。 The lifetime LT due to the performance degradation factor TDDB (TDDB) is obtained by the equation (2) described in the first embodiment.
性能低下要因がNBTIによる寿命時間LT(NBTI)は、実施例1で述べた式(4)によって算出され得る。 The lifetime LT (NBTI) due to the performance degradation factor NBTI can be calculated by the equation (4) described in the first embodiment.
また、性能低下要因がHCによる寿命時間LT(HC)は、実施例1で述べた式(3)によって求められる。また、実施例3で述べた式(5)によっても求められる。 Further, the life time LT (HC) due to the performance degradation factor HC is obtained by the equation (3) described in the first embodiment. Further, it is also obtained by the equation (5) described in the third embodiment.
状態取得部812は式(1)〜(5)の全て、または一部の測定を行い、撮像素子400の寿命の算出を行う。
The state acquisition unit 812 measures all or a part of the equations (1) to (5), and calculates the lifetime of the
式(1)〜(5)を用いて撮像素子400の寿命時間を算出するために、状態取得部812は撮像素子400に設けられたトランジスタあるいは抵抗素子に流れる電流の電流密度J、配線温度T、トランジスタのゲートに印加される電圧値Vgを測定する。
In order to calculate the lifetime of the
電流密度Jの求め方は実施例3と同じとすることができる。 The method for obtaining the current density J can be the same as in the third embodiment.
配線温度Tの取得方法は、一例として、状態取得部812の図示しないダイオード素子に流れる電流値を測定する。ダイオード素子に流れる電流値は一般に温度依存をもつため、電流値を測定することによって、配線温度Tを求めることができる。 As an example of the method for acquiring the wiring temperature T, the current value flowing in a diode element (not shown) of the state acquisition unit 812 is measured. Since the value of the current flowing through the diode element generally has temperature dependence, the wiring temperature T can be obtained by measuring the current value.
電圧値Vgは、寿命予測の対象とするトランジスタに印加するゲート電圧とすることができる。電圧値Vgについては、実測値と設計値との差が実質的に無視できると見込まれる場合には、設計値を用いてもよい。 The voltage value Vg can be a gate voltage applied to a transistor whose lifetime is to be predicted. As for the voltage value Vg, the design value may be used when the difference between the actual measurement value and the design value is expected to be substantially negligible.
このようにして、式(1)〜(5)で用いる各値を、状態取得部812が取得する。状態取得部812は、取得した各値を、寿命予測部813に出力する。つまり、状態取得部812は、撮像素子400の温度、消費電流量を取得する。なお、状態取得部812は、撮像素子400の積算動作時間、フレームレートの情報をさらに得るようにしてもよい。
In this way, the state acquisition unit 812 acquires each value used in the expressions (1) to (5). The state acquisition unit 812 outputs each acquired value to the life prediction unit 813. That is, the state acquisition unit 812 acquires the temperature and current consumption amount of the
寿命予測部813は、式(1)〜(5)の全て、あるいは一部を用いて、撮像素子400の寿命を得る。寿命予測部813は、式(1)〜(5)のうちの複数の式を用いて寿命を予測する場合には、用いた式のうち、最も短い寿命を撮像素子400の寿命とする。
The lifetime predicting unit 813 obtains the lifetime of the
このように、本実施例の寿命予測部813は、撮像素子400の実際の動作状態に基づいた寿命の予測を行う。これにより、精度の高い寿命の予測が可能となる。
As described above, the life prediction unit 813 according to the present embodiment performs life prediction based on the actual operation state of the
撮像素子400の寿命は、使用環境によって大きく変化する。撮像素子400が置かれる温度、撮影枚数、印加電圧によって変化する。例えば、車載カメラであれば、低緯度地域は高緯度地域に比べて80℃以上の高温下に置かれる時間が長くなる。また、高緯度地域は低緯度地域に比べて0℃以下の低温下に置かれる時間が長くなる。したがって、撮像素子400の実際の寿命は、設計上の寿命よりも短くなる場合が生じうる。よって、実際の撮像素子400の動作に基づいた寿命の予測を行うことによって、撮像素子400の突然の動作停止を生じにくくすることができる。
The lifetime of the
なお、本実施例では、状態取得部812、寿命予測部813を撮像素子400の外部に設けたが、状態取得部812、寿命予測部813は撮像素子400の内部にあっても良い。特に、状態取得部812は、撮像素子400と同じ半導体基板に設けた場合には、撮像素子400と同じ動作環境下に置かれることとなるから、より精度の高い寿命予測を行うことができる。
In this embodiment, the state acquisition unit 812 and the life prediction unit 813 are provided outside the
(実施例5)
本実施例の撮像装置について、実施例4と異なる点を中心に説明する。
(Example 5)
The imaging apparatus of the present embodiment will be described focusing on differences from the fourth embodiment.
図9は、本実施例の撮像装置の構成を示した図である。本実施例の撮像装置は、実施例4の撮像装置に対して、メモリ部920をさらに有する。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus of the present embodiment. The image pickup apparatus according to the present embodiment further includes a
メモリ部920は、動作状態に関わる履歴情報を保持する。
The
本実施例の寿命予測部913は、メモリ部920が保持した履歴情報と状態取得部812から出力される情報とを用いて、残寿命の予測を行って残寿命情報を生成する。履歴情報とは、例えば撮像装置の積算動作時間と、撮像装置の撮像モードの履歴である。撮像モードとは、撮像素子400が画像信号を出力する周期(フレームレート)、画像サイズ、焦点検出機能の実行有無等である。
The life prediction unit 913 of this embodiment uses the history information held by the
動作の一例として、寿命予測部913が実施例4で述べたように式(1)〜(5)の全て、あるいは一部を用いて予測した残寿命を、メモリ部920が保持した履歴情報を用いて補正する。
As an example of the operation, the life prediction unit 913 uses the history information held by the
また、別の動作の一例として、メモリ部920は、残寿命予測を行う都度、式(5)を用いて得たIdRATIOを保持する。そして、寿命予測部913は、メモリ部920に保持された各時刻のIdRATIOから、IdRATIOの経時的な変化を得る。このIdRATIOの経時的な変化から、IdRATIOが10%以上となる時刻の予測(すなわち残寿命予測)を行う。これにより、より精度の高い残寿命予測を行うことができる。
As another example of the operation, the
また、メモリ部920に格納される値は、トランジスタのドレイン電流Idに限らず、式(1)〜(5)の全て、または一部の式の値でもよい。
Further, the value stored in the
なお、メモリ部920は撮像装置800の外部にあっても良い。また、メモリ部920は不揮発性メモリであることが望ましい。メモリ部920を撮像装置800の外部に設ける場合には、撮像装置800とメモリ部920の製造プロセスを分けることができる。これにより、撮像装置800とメモリ部920のそれぞれの製造プロセス上の制約を小さくすることができる。
Note that the
このように、本実施例の撮像装置は、動作状態にかかわる履歴情報を保持するメモリ部920を備える。このメモリ部920が保持した履歴情報を用いて残寿命予測を行うことより、高精度に残寿命を予測することができる。
As described above, the imaging apparatus according to the present exemplary embodiment includes the
なお、これまでの実施例で述べた撮像装置は、複数のチップを積層した積層型センサとすることができる。例えば、第1チップに画素アレイ402が配され、第2チップに列回路405、参照信号発生回路406、記憶部407、カウンタ回路408、水平走査回路409、信号処理回路410、撮像モード制御部411が設けられていてもよい。この場合には、第2チップがさらに寿命予測部109を備えていてもよい。また、画像の生成を行う信号処理部が設けられた第3チップが、さらに積層されていてもよい。この場合、寿命予測部109を第3チップに設けるようにしてもよい。
Note that the imaging devices described in the above embodiments can be a stacked sensor in which a plurality of chips are stacked. For example, the
(実施例6)
図10は、本実施例による撮像システム500の構成を示すブロック図である。本実施例の撮像システム500は、上述の各実施例で述べた撮像装置のいずれかの構成を適用した撮像装置200を含む。撮像システム500の具体例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダー、監視カメラ等が挙げられる。図10に、上述の各実施例のいずれかの撮像装置を撮像装置200として適用したデジタルスチルカメラの構成例を示す。
(Example 6)
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of an
図10に例示した撮像システム500は、撮像装置200、被写体の光学像を撮像装置200に結像させるレンズ5020、レンズ5020を通過する光量を可変にするための絞り504、レンズ5020の保護のためのバリア506を有する。レンズ5020及び絞り504は、撮像装置200に光を集光する光学系である。
An
撮像システム500は、また、撮像装置200から出力される出力信号の処理を行う信号処理部5080を有する。信号処理部5080は、必要に応じて入力信号に対して各種の補正、圧縮を行って出力する信号処理の動作を行う。信号処理部5080は、撮像装置200より出力される出力信号に対してAD変換処理を実施する機能を備えていてもよい。この場合、撮像装置200の内部には、必ずしもAD変換回路を有する必要はない。
The
撮像システム500は、更に、画像データを一時的に記憶するためのバッファメモリ部510、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部(外部I/F部)512を有する。更に撮像システム500は、撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体514、記録媒体514に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部(記録媒体制御I/F部)516を有する。なお、記録媒体514は、撮像システム500に内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。
The
更に撮像システム500は、各種演算を行うとともにデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部518、撮像装置200と信号処理部5080に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部520を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、撮像システム500は、少なくとも撮像装置200と、撮像装置200から出力された出力信号を処理する信号処理部5080とを有すればよい。全体制御・演算部518及びタイミング発生部520は、撮像装置200の制御機能の一部又は全部を実施するように構成してもよい。
The
撮像装置200は、画像用信号を信号処理部5080に出力する。信号処理部5080は、撮像装置200から出力される画像用信号に対して所定の信号処理を実施し、画像データを出力する。また、信号処理部5080は、画像用信号を用いて、画像を生成する。
The
上述した各実施例の撮像装置による撮像装置を用いて撮像システムを構成することにより、より良質の画像が取得可能な撮像システムを実現することができる。 By configuring the image pickup system using the image pickup apparatus by the image pickup apparatus of each embodiment described above, an image pickup system capable of acquiring a higher quality image can be realized.
(実施例7)
本実施例の撮像システム及び移動体について、図11及び図12を用いて説明する。
(Example 7)
The imaging system and the moving body of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図11は、本実施例による撮像システム及び移動体の構成例を示す概略図である。図12は、本実施例による撮像システムの動作を示すフロー図である。 FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an imaging system and a moving body according to the present embodiment. FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the imaging system according to the present embodiment.
本実施例では、車載カメラに関する撮像システムの一例を示す。図11は、車両システムとこれに搭載される撮像システムの一例を示したものである。撮像システム701は、撮像装置702、画像前処理部715、集積回路703、光学系714を含む。光学系714は、撮像装置702に被写体の光学像を結像する。撮像装置702は、光学系714により結像された被写体の光学像を電気信号に変換する。撮像装置702は、上述の各実施例のいずれかの撮像装置である。画像前処理部715は、撮像装置702から出力された信号に対して所定の信号処理を行う。画像前処理部715の機能は、撮像装置702内に組み込まれていてもよい。撮像システム701には、光学系714、撮像装置702及び画像前処理部715が、少なくとも2組設けられており、各組の画像前処理部715からの出力が集積回路703に入力されるようになっている。
In this embodiment, an example of an imaging system related to an in-vehicle camera is shown. FIG. 11 shows an example of a vehicle system and an imaging system mounted thereon. The
集積回路703は、撮像システム用途向けの集積回路であり、メモリ705を含む画像処理部704、光学測距部706、視差演算部707、物体認知部708、異常検出部709を含む。画像処理部704は、画像前処理部715の出力信号に対して、現像処理や欠陥補正等の画像処理を行う。メモリ705は、撮像画像の一次記憶、撮像画素の欠陥位置を格納する。光学測距部706は、被写体の合焦や、測距を行う。視差演算部707は、複数の撮像装置702により取得された複数の画像データから視差(視差画像の位相差)の算出を行う。物体認知部708は、車、道、標識、人等の被写体の認知を行う。異常検出部709は、撮像装置702の異常を検出すると、主制御部713に異常を発報する。
The
集積回路703は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。また、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。
The
主制御部713は、撮像システム701、車両センサ710、制御ユニット720等の動作を統括・制御する。なお、主制御部713を持たず、撮像システム701、車両センサ710、制御ユニット720が個別に通信インターフェースを有して、それぞれが通信ネットワークを介して制御信号の送受を行う(例えばCAN規格)方法も取りうる。
The
集積回路703は、主制御部713からの制御信号を受け或いは自身の制御部によって、撮像装置702へ制御信号や設定値を送信する機能を有する。例えば、集積回路703は、撮像装置702内の電圧スイッチ13をパルス駆動させるための設定や、フレーム毎に電圧スイッチ13を切り替える設定等を送信する。
The
撮像システム701は、車両センサ710に接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの自車両走行状態及び自車外環境や他車・障害物の状態を検出することができる。車両センサ710は、視差画像から対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段でもある。また、撮像システム701は、自動操舵、自動巡行、衝突防止機能等の種々の運転支援を行う運転支援制御部711に接続されている。特に、衝突判定機能に関しては、撮像システム701や車両センサ710の検出結果を基に他車・障害物との衝突推定・衝突有無を判定する。これにより、衝突が推定される場合の回避制御、衝突時の安全装置起動を行う。
The
また、撮像システム701は、衝突判定部での判定結果に基づいて、ドライバーに警報を発する警報装置712にも接続されている。例えば、衝突判定部の判定結果として衝突可能性が高い場合、主制御部713は、ブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして、衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置712は、音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムやメーターパネルなどの表示部画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。
The
本実施例では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム701で撮影する。図11(b)に、車両前方を撮像システム701で撮像する場合の撮像システム701の配置例を示す。
In this embodiment, the
2つの撮像装置702は、車両700の前方に配置される。具体的には、車両700の進退方位又は外形(例えば車幅)に対する中心線を対称軸に見立て、その対称軸に対して2つの撮像装置702が線対称に配置されると、車両700と被写対象物との間の距離情報の取得や衝突可能性の判定を行う上で好ましい。また、撮像装置702は、運転者が運転席から車両700の外の状況を視認する際に運転者の視野を妨げない配置が好ましい。警報装置712は、運転者の視野に入りやすい配置が好ましい。
The two
次に、撮像システム701における撮像装置702の故障検出動作について、図12を用いて説明する。撮像装置702の故障検出動作は、図12に示すステップS810〜S880に従って実施される。
Next, the failure detection operation of the
ステップS810は、撮像装置702のスタートアップ時の設定を行うステップである。すなわち、撮像システム701の外部(例えば主制御部713)又は撮像システム701の内部から、撮像装置702の動作のための設定を送信し、撮像装置702の撮像動作及び故障検出動作を開始する。
Step S <b> 810 is a step for performing settings at the time of startup of the
次いで、ステップS820において、有効画素から画素信号を取得する。また、ステップS830において、故障検出用に設けた故障検出画素からの出力値を取得する。この故障検出画素は、有効画素と同じく光電変換部を備える。この光電変換部には、所定の電圧が書き込まれる。故障検出用画素は、この光電変換部に書き込まれた電圧に対応する信号を出力する。なお、ステップS820とステップS830とは逆でもよい。 Next, in step S820, a pixel signal is acquired from the effective pixel. In step S830, an output value from a failure detection pixel provided for failure detection is acquired. This failure detection pixel includes a photoelectric conversion unit as well as an effective pixel. A predetermined voltage is written in the photoelectric conversion unit. The failure detection pixel outputs a signal corresponding to the voltage written in the photoelectric conversion unit. Note that step S820 and step S830 may be reversed.
次いで、ステップS840において、故障検出画素の出力期待値と、実際の故障検出画素からの出力値との該非判定を行う。 Next, in step S840, the non-determination of the expected output value of the failure detection pixel and the output value from the actual failure detection pixel is performed.
ステップS840における該非判定の結果、出力期待値と実際の出力値とが一致している場合は、ステップS850に移行し、撮像動作が正常に行われていると判定し、処理ステップがステップS860へと移行する。ステップS860では、走査行の画素信号をメモリ705に送信して一次保存する。そののち、ステップS820に戻り、故障検出動作を継続する。 As a result of the non-determination in step S840, when the expected output value matches the actual output value, the process proceeds to step S850, where it is determined that the imaging operation is performed normally, and the processing step proceeds to step S860. And migrate. In step S860, the pixel signal of the scanning row is transmitted to the memory 705 and temporarily stored. After that, the process returns to step S820, and the failure detection operation is continued.
一方、ステップS840における該非判定の結果、出力期待値と実際の出力値とが一致していない場合は、処理ステップはステップS870に移行する。ステップS870において、撮像動作に異常があると判定し、主制御部713、又は警報装置712に警報を発報する。警報装置712は、表示部に異常が検出されたことを表示させる。その後、ステップS880において撮像装置702を停止し、撮像システム701の動作を終了する。
On the other hand, as a result of the non-determination in step S840, if the output expected value does not match the actual output value, the processing step moves to step S870. In step S870, it is determined that there is an abnormality in the imaging operation, and an alarm is issued to the
なお、本実施例では、1行毎にフローチャートをループさせる例を例示したが、複数行毎にフローチャートをループさせてもよいし、1フレーム毎に故障検出動作を行ってもよい。 In the present embodiment, the example in which the flowchart is looped for each row is illustrated, but the flowchart may be looped for each of a plurality of rows, or a failure detection operation may be performed for each frame.
なお、ステップS870の警報の発報は、無線ネットワークを介して、車両の外部に通知するようにしてもよい。 Note that the alarm in step S870 may be notified to the outside of the vehicle via a wireless network.
また、本実施例では、他の車両と衝突しない制御を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。さらに、撮像システム701は、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機或いは産業用ロボットなどの移動体(移動装置)に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム(ITS)等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
In the present embodiment, control that does not collide with other vehicles has been described. However, the present invention can also be applied to control for automatically driving following other vehicles, control for automatically driving so as not to protrude from the lane, and the like. . Furthermore, the
[変形実施例]
本発明は、上記実施例に限らず種々の変形が可能である。
[Modification]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
例えば、いずれかの実施例の一部の構成を他の実施例に追加した例や、他の実施例の一部の構成と置換した例も、本発明の実施例である。 For example, an example in which a part of the configuration of any of the examples is added to another example, or an example in which a part of the configuration of another example is replaced is also an example of the present invention.
また、上述の実施例は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらの例示によって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な態様で実施することができる。 In addition, the above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner by these exemplifications. In other words, the present invention can be implemented in various modes without departing from the technical idea or the main features thereof.
100 半導体素子
101〜103 回路ブロック
105 駆動モード選択部
109、813、913 寿命予測部
150 半導体装置
400 撮像素子
402 画素アレイ
411 撮像モード制御部
450 撮像装置
812 状態取得部
920 メモリ部
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記残寿命情報が第1の長さを示す場合、前記駆動制御部は前記半導体素子を第1の条件で駆動し、
前記残寿命情報が前記第1の長さよりも短い第2の長さを示す場合、前記駆動制御部は前記第1の条件で前記半導体素子を駆動した場合よりも前記信号処理の処理量が低下する条件であって、前記第1の条件で前記半導体素子を駆動した場合よりも前記半導体素子の残寿命が長い第2の条件で前記半導体素子を駆動することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor element that performs signal processing, a drive control unit that controls driving of the semiconductor element, and a lifetime acquisition unit that acquires residual lifetime information indicating the remaining lifetime of the semiconductor element,
When the remaining life information indicates a first length, the drive control unit drives the semiconductor element under a first condition,
When the remaining life information indicates a second length shorter than the first length, the drive control unit has a lower processing amount of the signal processing than when the semiconductor element is driven under the first condition. The semiconductor device is characterized in that the semiconductor element is driven under a second condition in which the remaining lifetime of the semiconductor element is longer than when the semiconductor element is driven under the first condition.
前記駆動制御部が前記第2の条件で前記半導体素子を駆動する場合には、前記寿命取得部は前記第1の間隔よりも短い第2の間隔で前記残寿命情報を取得することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 When the drive control unit drives the semiconductor element under the first condition, the lifetime acquisition unit acquires the remaining lifetime information at a first interval,
When the drive control unit drives the semiconductor element under the second condition, the lifetime acquisition unit acquires the remaining lifetime information at a second interval shorter than the first interval. The semiconductor device according to claim 1.
LT=A×J−n×exp(Ea/kT)・・・(1)
LT:残寿命情報、A:係数、Ea:活性化エネルギー、J:配線の電流密度、n:電流加速係数、k:ボルツマン定数、T:温度 The semiconductor device according to claim 1, wherein the remaining life information is acquired using the following equation (1).
LT = A * J- n * exp (Ea / kT) (1)
LT: remaining life information, A: coefficient, Ea: activation energy, J: wiring current density, n: current acceleration coefficient, k: Boltzmann constant, T: temperature
LT=A×exp(―γVg×Vg)×exp(Ea/kT)・・・(2)
LT:残寿命情報、Vg:トランジスタのゲートに印加される電圧、γVg:電圧加速係数 The semiconductor device according to claim 1, wherein the remaining life information is acquired using the following equation (2).
LT = A × exp (−γVg × Vg) × exp (Ea / kT) (2)
LT: remaining life information, Vg: voltage applied to the gate of the transistor, γVg: voltage acceleration coefficient
LT=A×Isub−m×exp(Ea/kT)・・・(3)
LT:残寿命情報、Isub:半導体基板に流れる電流、m:基板電流依存の係数、Ea:活性化エネルギー、k:ボルツマン定数、T:温度 The semiconductor device according to claim 1, wherein the remaining life information is acquired by using the following expression (3).
LT = A * Isub- m * exp (Ea / kT) (3)
LT: remaining life information, Isub: current flowing through the semiconductor substrate, m: substrate current dependent coefficient, Ea: activation energy, k: Boltzmann constant, T: temperature
LT=A×Vgn×exp(Ea/kT)・・・(4)
LT:残寿命情報、A:係数、Ea:活性化エネルギー、k:ボルツマン定数、T:温度、n:電流加速係数 The semiconductor device according to claim 1, wherein the remaining life information is acquired by using the following equation (4).
LT = A × Vg n × exp (Ea / kT) ··· (4)
LT: remaining life information, A: coefficient, Ea: activation energy, k: Boltzmann constant, T: temperature, n: current acceleration coefficient
前記寿命取得部は、前記トランジスタに流れるドレイン電流の時間変化量に基づいて前記残寿命情報を取得することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 The semiconductor element includes a transistor,
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the lifetime acquisition unit acquires the remaining lifetime information based on a temporal change amount of a drain current flowing through the transistor.
前記時間情報が第1の長さを示す場合、前記駆動制御部は前記半導体素子を第1の条件で駆動し、
前記時間情報が前記第1の長さよりも長い第2の長さを示す場合、前記駆動制御部は前記第1の条件で前記半導体素子を駆動した場合よりも前記信号処理の処理量が低下する条件であって、前記第1の条件で前記半導体素子を駆動した場合よりも前記半導体素子の残寿命が長い第2の条件で前記半導体素子を駆動することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor element that performs signal processing, a drive control unit that controls driving of the semiconductor element, and a time acquisition unit that acquires time information indicating an operation elapsed time of the semiconductor element;
When the time information indicates a first length, the drive control unit drives the semiconductor element under a first condition,
When the time information indicates a second length that is longer than the first length, the drive control unit has a lower processing amount of the signal processing than when the semiconductor element is driven under the first condition. A semiconductor device characterized in that the semiconductor element is driven under a second condition which is longer than the case where the semiconductor element is driven under the first condition, which is longer than the remaining life of the semiconductor element.
前記第2の条件が、前記半導体素子の動作周波数を前記第1の周波数よりも低い第2の周波数とする条件であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体装置。 The first condition is a condition in which an operating frequency of the semiconductor element is a first frequency,
9. The semiconductor according to claim 1, wherein the second condition is a condition in which an operating frequency of the semiconductor element is a second frequency lower than the first frequency. apparatus.
前記第2の条件が、前記半導体素子に供給する電源電圧を前記第1の電圧よりも絶対値が小さい第2の電圧とする条件であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体装置。 The first condition is a condition in which a power supply voltage supplied to the semiconductor element is a first voltage,
10. The method according to claim 1, wherein the second condition is a condition in which a power supply voltage supplied to the semiconductor element is a second voltage having an absolute value smaller than that of the first voltage. The semiconductor device according to item.
前記第2の条件が、前記半導体素子の動作周波数を前記第1の周波数よりも低い第2の周波数とする条件であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の半導体装置。 The first condition is a condition in which an operating frequency of the semiconductor element is a first frequency,
11. The semiconductor according to claim 1, wherein the second condition is a condition in which an operating frequency of the semiconductor element is a second frequency lower than the first frequency. apparatus.
前記第1の条件が、単位時間あたり第1の回数の前記垂直走査を行う条件であり、
前記第2の条件が、単位時間あたり前記第1の回数よりも少ない第2の回数の前記垂直走査を行う条件であることを特徴とする請求項12に記載の半導体装置。 The semiconductor element includes a scanning circuit that performs vertical scanning of scanning the plurality of pixels in units of rows.
The first condition is a condition for performing the vertical scanning a first number of times per unit time,
The semiconductor device according to claim 12, wherein the second condition is a condition for performing the vertical scanning by a second number smaller than the first number per unit time.
前記移動体の移動を制御する制御部をさらに有することを特徴とする移動体。 A moving body comprising the semiconductor element according to claim 12 or 13,
A moving body further comprising a control unit that controls movement of the moving body.
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