JP5560080B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
一般的に、電子機器の不要輻射(EMI)対策として、フェライトコアやスペクトラム拡散クロックジェネレータ(SSCG)などのEMI対策部品が使用されている。また、電子機器のEMIレベルが規格内に収まっているかを確認したり、EMI対策部品の効果を検証するために、従来から様々なEMI測定技術が開発されている。 Generally, EMI countermeasure parts such as a ferrite core and a spread spectrum clock generator (SSCG) are used as countermeasures against unnecessary radiation (EMI) of electronic devices. In addition, various EMI measurement techniques have been conventionally developed in order to confirm whether the EMI level of an electronic device is within the standard or to verify the effect of EMI countermeasure components.
例えば、EMI測定技術の1つとして、EMIの放射源として考えられる半導体集積回路内に、内部素子の伝播遅延を測定する遅延測定回路を設け、その伝播遅延から半導体集積回路のEMIレベルを検出する技術が知られている。また、下記特許文献1には、電磁放射を検出するワイヤーループアンテナ、信号増幅部、第1の周波数変換部、第1の周波数帯域制限部、第2の周波数変換部、第2の周波数帯域制限部、信号レベル検出部及びA/Dコンバータ部を直列接続してなる信号検出部列を複数備え、広範囲の電磁放射レベルを高速且つ高分解能で検出可能な電磁放射測定装置が開示されている。 For example, as one of the EMI measurement techniques, a delay measurement circuit for measuring a propagation delay of an internal element is provided in a semiconductor integrated circuit considered as an EMI radiation source, and the EMI level of the semiconductor integrated circuit is detected from the propagation delay. Technology is known. Patent Document 1 listed below discloses a wire loop antenna that detects electromagnetic radiation, a signal amplification unit, a first frequency conversion unit, a first frequency band limiting unit, a second frequency conversion unit, and a second frequency band limiting. There is disclosed an electromagnetic radiation measurement device that includes a plurality of signal detection unit arrays in which a signal unit, a signal level detection unit, and an A / D converter unit are connected in series, and that can detect a wide range of electromagnetic radiation levels at high speed and with high resolution.
上記のように、不要輻射を抑制するためにEMI対策部品を使用したり、EMIを測定するために遅延測定回路や特許文献1の技術を採用すると、部品点数が多くなってコストの増大を招く。また、EMI対策部品の取り付け位置や、半導体集積回路の個体差に起因するEMIレベルのバラツキ等によって、十分なEMI低減効果を得られない場合がある。さらに、遅延測定回路は、半導体集積回路の動作電圧によってその性能・結果が異なることもあり、十分な結果が得られない場合がある。 As described above, when EMI countermeasure parts are used to suppress unnecessary radiation, or when the delay measurement circuit or the technique disclosed in Patent Document 1 is used to measure EMI, the number of parts increases and the cost increases. . In addition, there may be a case where a sufficient EMI reduction effect cannot be obtained depending on the EMI countermeasure component mounting position, EMI level variations caused by individual differences in the semiconductor integrated circuit, and the like. Furthermore, the performance and result of the delay measurement circuit may vary depending on the operating voltage of the semiconductor integrated circuit, and sufficient results may not be obtained.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、低コストな構成で効果的に不要輻射レベルを低減可能な半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor device capable of effectively reducing an unnecessary radiation level with a low-cost configuration.
上記課題を解決するために、本発明に係る第1の態様の半導体装置は、不要輻射を放射する半導体装置であって、前記半導体装置から放射される不要輻射を選択的に捕捉する内部アンテナと、前記内部アンテナの出力信号をデジタル信号に変換する信号変換部と、前記信号変換回路から得られるデジタル信号を不要輻射レベルとして認識し、当該不要輻射レベルが規格内に収まるように前記半導体装置の動作条件を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る第2の態様の半導体装置は、不要輻射を放射する半導体装置であって、前記半導体装置から放射される不要輻射を選択的に捕捉する外部アンテナからの入力信号をデジタル信号に変換する信号変換部と、前記信号変換回路から得られるデジタル信号を不要輻射レベルとして認識し、当該不要輻射レベルが規格内に収まるように前記半導体装置の動作条件を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
また、上記の第1または第2の態様の半導体装置において、前記制御部は、前記不要輻射レベルが規格内に収まるように、前記半導体装置の動作条件として、電源電圧或いは動作クロック周波数の少なくとも一方を制御することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a semiconductor device according to a first aspect of the present invention is a semiconductor device that radiates unwanted radiation, and an internal antenna that selectively captures unwanted radiation radiated from the semiconductor device. The signal conversion unit for converting the output signal of the internal antenna into a digital signal, the digital signal obtained from the signal conversion circuit is recognized as an unnecessary radiation level, and the semiconductor device is configured so that the unnecessary radiation level falls within the standard. And a control unit for controlling operating conditions.
The semiconductor device according to the second aspect of the present invention is a semiconductor device that radiates unwanted radiation, and an input signal from an external antenna that selectively captures unwanted radiation radiated from the semiconductor device is a digital signal. And a control unit that recognizes a digital signal obtained from the signal conversion circuit as an unnecessary radiation level and controls an operation condition of the semiconductor device so that the unnecessary radiation level falls within a standard. It is characterized by that.
In the semiconductor device according to the first or second aspect, the control unit may set at least one of a power supply voltage and an operation clock frequency as an operation condition of the semiconductor device so that the unnecessary radiation level falls within a standard. It is characterized by controlling.
本発明に係る半導体装置によれば、高価なEMI対策部品や遅延測定回路、或いは特許文献1のように多数のアンテナ(信号検出部列)を使用することなく、自身(半導体装置)から放射される不要輻射レベルを規格内に低減することが可能となり、低コスト化を図れる。また、半導体装置の個体差に起因して不要輻射レベルにバラツキが生じたとしても、半導体装置毎に個別に不要輻射レベルを測定し、その測定結果に応じて個別に動作条件を制御する構成を採用しているため、半導体装置毎に効果的に不要輻射レベルを低減することができる。
以上のように、本発明によれば、低コストな構成で効果的に不要輻射レベルを低減可能な半導体装置を提供することができる。
According to the semiconductor device of the present invention, it is radiated from itself (semiconductor device) without using an expensive EMI countermeasure component, a delay measurement circuit, or a large number of antennas (signal detection unit rows) as in Patent Document 1. The unnecessary radiation level can be reduced within the standard, and the cost can be reduced. In addition, even if the unnecessary radiation level varies due to individual differences in the semiconductor device, the configuration is such that the unnecessary radiation level is measured individually for each semiconductor device, and the operating conditions are individually controlled according to the measurement result. Since it is employed, the unnecessary radiation level can be effectively reduced for each semiconductor device.
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device capable of effectively reducing an unnecessary radiation level with a low-cost configuration.
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。なお、以下では、本発明に係る半導体装置として、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の半導体集積回路を例示して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a semiconductor integrated circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) will be described as an example of the semiconductor device according to the present invention.
図1は、本実施形態における半導体集積回路10の機能ブロック図である。この図1に示すように、本実施形態における半導体集積回路10は、外部に設置された電源供給部20及びクロック供給部30から電源電圧Vdd及びクロック信号CKの供給を受けて動作するものであり、内部アンテナ11、A/D変換器(信号変換部)12、及び動作条件制御回路(制御部)13を内蔵している。
FIG. 1 is a functional block diagram of a semiconductor integrated
内部アンテナ11は、半導体集積回路10から放射される不要輻射を選択的に捕捉し、その捕捉した不要輻射に応じたアナログ信号AをA/D変換器12に出力する。なお、捕捉すべき不要輻射の周波数は、半導体集積回路10の動作周波数(クロック信号CKの周波数)の高次高調波となるため、このような周波数成分を捕捉可能なアンテナパターンを半導体集積回路10内に形成することにより、内部アンテナ11の機能を実現することができる。
The
A/D変換器12は、内部アンテナ11から入力されるアナログ信号Aをデジタル信号Dに変換し、当該デジタル信号Dを動作条件制御回路13に出力する。動作条件制御回路13は、A/D変換器12から得られるデジタル信号Dを不要輻射レベルとして認識し、当該不要輻射レベルが規格内に収まるように、半導体集積回路10の動作条件を制御するものである。具体的には、この動作条件制御回路13は、不要輻射レベルが規格内に収まるように、半導体集積回路10の動作条件として、電源電圧Vdd或いはクロック信号CKの周波数(動作クロック周波数)の少なくとも一方を制御する。
The A / D converter 12 converts the analog signal A input from the
例えば、動作条件制御回路13は、不要輻射レベルを継続的に監視しながら、電源供給部20に対して電源電圧Vddを低下させるように要求し、不要輻射レベルが規格内に収まれば電源供給部20に対する要求を停止する。また、動作条件制御回路13は、不要輻射レベルが規格内に収まらず、電源電圧Vddが動作可能な最低電圧まで低下した場合、クロック供給部30に対してクロック信号CKの周波数を低下させるように要求し、不要輻射レベルが規格内に収まればクロック供給部30に対する要求を停止する。
For example, the operating
以上のように、本実施形態によれば、高価なEMI対策部品や遅延測定回路、或いは特許文献1のように多数のアンテナ(信号検出部列)を使用することなく、自身(半導体集積回路10)から放射される不要輻射レベルを規格内に低減することが可能となり、低コスト化を図れる。また、半導体集積回路10の個体差に起因して不要輻射レベルにバラツキが生じたとしても、半導体集積回路10毎に個別に不要輻射レベルを測定し、その測定結果に応じて個別に動作条件を制御する構成を採用しているため、半導体集積回路10毎に効果的に不要輻射レベルを低減することができる。
すなわち、本実施形態によれば、低コストな構成で効果的に不要輻射レベルを低減可能な半導体集積回路10を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, the semiconductor integrated
That is, according to the present embodiment, it is possible to provide the semiconductor integrated
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
(1)図2は、変形例における半導体集積回路10’の機能ブロック図である。なお、図2において、図1と同様のブロック要素には同一符号を付している。上記実施形態では、図1に示すように、半導体集積回路10に内蔵された内部アンテナ11によって不要輻射を捕捉するタイプを例示して説明したが、図2に示すように、半導体集積回路10’の外部に設置された外部アンテナ40によって半導体集積回路10’から放射される不要輻射を捕捉するようにしても良い。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The following modifications are mentioned.
(1) FIG. 2 is a functional block diagram of a semiconductor integrated
このような外部アンテナ40は、半導体集積回路10’が実装された基板上において、半導体集積回路10’の近接位置にパターン形成されているものであり、その位置にて捕捉した不要輻射に応じたアナログ信号Aを半導体集積回路10’内のA/D変換器12に出力する。半導体集積回路10’内のA/D変換器12及び動作条件制御回路13の機能は上記実施形態と同様であるが、内部アンテナ11を削除した分だけ半導体集積回路10’のコストを削減することができる。
Such an
(2)上記実施形態及び変形例(1)では、半導体集積回路10(10’)の外部に、電源供給部20及びクロック供給部30が設置されている場合を例示したが、これら電源供給部20及びクロック供給部30が半導体集積回路10(10’)の内部に設けられている場合であっても、同様に動作条件を制御することができる。また、クロック供給部30がSSCGである場合には、このSSCGの変調度を上げることで不要輻射レベルを低減するようにしても良い。
(2) In the embodiment and the modification example (1), the
(3)本発明は、ASICやIC等の半導体集積回路だけでなく、高周波クロックで動作するCPU(Central Processing Unit)やデジタルプロセッサなどの不要輻射を放射する半導体装置に広く適用することができる。 (3) The present invention can be widely applied not only to semiconductor integrated circuits such as ASICs and ICs but also to semiconductor devices that emit unnecessary radiation, such as CPUs (Central Processing Units) and digital processors that operate with a high-frequency clock.
10…半導体集積回路(半導体装置)、11…内部アンテナ、12…A/D変換器(信号変換部)、13…動作条件制御回路(制御部)、20…電源供給部、30…クロック供給部、40…外部アンテナ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記半導体装置から放射される不要輻射を選択的に捕捉する内部アンテナと、
前記内部アンテナの出力信号をデジタル信号に変換する信号変換部と、
前記信号変換回路から得られるデジタル信号を不要輻射レベルとして認識し、当該不要輻射レベルが規格内に収まるように、前記半導体装置にクロック信号を供給するスペクトラム拡散クロックジェネレータの変調度を上げる制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device that emits unwanted radiation,
An internal antenna that selectively captures unwanted radiation radiated from the semiconductor device;
A signal converter for converting the output signal of the internal antenna into a digital signal;
The digital signal obtained from the signal conversion circuit is recognized as an unnecessary radiation level, and the modulation degree of the spread spectrum clock generator that supplies the clock signal to the semiconductor device is increased so that the unnecessary radiation level falls within the standard. A control unit;
A semiconductor device comprising:
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