JPH05335490A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH05335490A
JPH05335490A JP13894892A JP13894892A JPH05335490A JP H05335490 A JPH05335490 A JP H05335490A JP 13894892 A JP13894892 A JP 13894892A JP 13894892 A JP13894892 A JP 13894892A JP H05335490 A JPH05335490 A JP H05335490A
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lsi
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 消費電力が多い半導体集積回路(LSI)に
おいて、集積できる最大限の機能を内蔵可能とする。 【構成】 LSI20aに、各回路ブロック1に隣接し
て温度検出部2を設け、外部からの制御信号を検出モー
ド切換信号入力端子5に入力すること、もしくは、LS
Iに内蔵された検出データ比較回路により、検出データ
を検出部切換回路3により切り換え検出データ出力端子
4に出力するようにする。 【効果】 LSIが実際使用されている状態での半導体
基板温度を検出することが可能であり、それをもとに適
応化を図り、最大限の機能をLSIに内蔵させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路に利用
され、特に、半導体集積回路にて消費される電力が多い
半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路(以下、LSIとい
う。)の消費可能な電力は、LSIの半導体基板として
のシリコン基板の温度が、ある一定温度(通常125°
C)を越えないように、LSIが保証する最大周囲温度
と、LSIパッケージの熱抵抗とにより次のように決定
される。なお、ここで半導体基板の温度は例えば内蔵さ
れたPN接合ダイオードの接合温度で規定される。(以
下、半導体基板の温度を単に接合温度という。) Po(max)=[Tj(max)−Ta(max)]
/Rth ここで Po(max):最大消費電力、Tj(ma
x):最大接合温度 Ta(max):最大周囲温度、Rth:パッケージの
熱抵抗 である。
【0003】パッケージの熱抵抗は、シリコン基板表面
からパッケージの表面までの熱抵抗とパッケージ表面か
ら大気およびLSIが搭載されるプリント基板等の周囲
にいたる箇所の熱抵抗とに分類することができる。そし
て、シリコン基板表面から、パッケージの表面までの熱
抵抗は、LSIのチップサイズが大きくなり、発熱面積
が広くなるほど小さくなる傾向があり、パッケージ表面
から周囲にいたる箇所の熱抵抗は、LSIが搭載される
プリント基板の材質および基板上の配線等により大きく
変化する傾向を持っている。
【0004】ただ現状では、各々のLSIにおいて、そ
のLSIのチップサイズ、およびLSIが搭載されるプ
リント基板の材質、および基板上の配線等のすべての状
態ごとに熱抵抗を算出できないことより、通常一番厳し
いと考えられる条件にて、パッケージごとに熱抵抗を測
定し、この結果よりLSIの最大消費電力を決定してい
る。
【0005】また、ディジタル信号を扱うディジタルL
SIでは、入力信号によって、半導体集積回路の動作す
るトランジスタ数が大きく異なるが、すべての入力信号
に対して、動作するトランジスタ数を適正に算出するこ
とが困難なことより、この場合も、最悪条件すなわち、
動作するトランジスタが最大となる入力信号にて、消費
電力を見積もっていた。
【0006】図7は従来のLSIの一例を示すブロック
構成図である。
【0007】この従来のLSI20は、複数4個の回路
ブロック1を備えている。そして、接合温度を検出する
手段はなんら備えていない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この従来のLSIにお
けるパッケージごとに熱抵抗を測定し、LSIの使用可
能な最大消費電力を決定するやり方では、実際LSIが
使用されるプリント基板実装時における熱抵抗を正確に
見積もることが困難であることより、通常一番厳しいと
考えられる条件にて熱抵抗を決定することになり、消費
電力が多いLSIの設計を行う場合、動作状態に適応し
た設計を行うことができれば本来集積可能な機能を、内
蔵できない等の課題があった。
【0009】また、ディジタルLSIの最大消費電力
は、ディジタルLSIの最低動作電源電圧(以下、VDD
という。)および電源電流(以下、IDDという)と、M
OSトランジスタのしきい値電圧(以下、VT とい
う。)とについて、図8および図9に示すように、VT
の絶対値が小さくなるとIDDが増加しVDDが低下する傾
向があること、および、動作するトランジスタが多くな
ると、IDDが増加する傾向にあることを考慮し、すべて
の最悪条件にて決定していたため、動作条件に適応した
設計を行うことができれば、本来集積可能な機能を、内
蔵できない課題があった。
【0010】本発明の目的は、前記の課題を解決するこ
とにより、動作状態に適応した熱設計を可能とし、最大
限の機能を内蔵可能としたLSIを提供するとこにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板の
一主面上に形成された電子回路を備えた半導体集積回路
において、前記半導体基板の一主面上に形成され、前記
半導体基板の表面温度を検出するための温度検出部を備
えたことを特徴とする。
【0012】また、本発明は、前記温度検出部は複数個
設けられ、外部より入力される検出モード切換信号によ
り、複数個の前記温度検出部からの検出データを切り換
え検出データ出力端子に出力する検出部切換回路を備え
たことを特徴とする。
【0013】また、本発明は、前記温度検出部は複数個
設けられ、前記温度検出部の検出データを比較する検出
データ比較回路と、前記検出データ比較回路の比較結果
により複数個の前記温度検出部からの検出データを切り
換え検出データ出力端子に出力する検出部切換回路とを
備えたことを特徴とする。
【0014】また、本発明は、前記半導体集積回路はM
OSトランジスタから構成され、前記温度検出部は複数
個設けられ、前記温度検出部部の検出データを比較する
検出データ比較回路と、前記MOSトランジスタのしき
い値電圧を検出するしきい値電圧検出部と、前記半導体
集積回路に含まれる複数個の回路ブロックに電源を供給
する電源供給部と、前記検出データ比較回路からのデー
タと前記しきい値電圧検出部からのデータとにより、前
記電源供給部から前記回路ブロックへ供給する電源電圧
を制御する電圧制御回路とを備えたことを特徴とする。
【0015】また、本発明は、前記電圧制御回路の制御
アルゴリズムがあらかじめ蓄積された制御データ記憶部
を備えたことを特徴とする。
【0016】
【作用】本発明では、LSIの接合温度を測定する、例
えばPN接合ダイオードからなる温度検出部を備えてい
るので、実際のLSIについてその動作状態に合わせて
接合温度測定が可能となり、動作状態に適応した最適熱
設計を行うことができ、最大限の機能を内蔵させること
が可能となる。
【0017】また、測定すべき回路ブロックが複数の場
合には、回路ブロックごとに温度検出部を設け、検出モ
ード切換信号または検出データ比較回路の比較結果によ
り検出部切換回路が検出データ出力端子に出力するの
で、より少ない出力端子数にて温度検出が可能となる。
【0018】さらに、MOSトランジスタから構成され
たディジタルLSIにおいて、温度検出データと、しき
い値電圧検出部による検出VT のデータとに基づいて供
給電源電圧を制御することにより、製造工程で生じるV
T のばらつきを補正し、かつLSIが実際に使用される
状態での消費電力が制御可能となる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0020】図1は本発明の第一実施例を示すブロック
構成図、および図2はその一部詳細を示す図である。
【0021】本第一実施例は、シリコン基板上に形成さ
れた複数4個の回路ブロック1を備えたLSI20aに
おいて、本発明の特徴とするところの、各回路ブロック
1ごとにシリコン基板の表面温度を検出するため各回路
ブロック1にそれぞれ隣接して設けられた複数4個の温
度検出部2と、検出モード切換信号入力端子5より入力
される検出モード切換信号により、各温度検出部2から
の検出データを切り換え検出データ出力端子4に出力す
る検出部切換回路3とを備えている。
【0022】本第一実施例では、検出モード切換信号入
力端子5より入力される検出モード切換信号により、L
SI20aに含まれる複数4個の回路ブロック1に隣接
した温度検出部2から出力される検出データを切り換え
ることにより、各回路ブロック1ごとの接合温度を検出
できる。
【0023】この第一実施例をディジタルLSIに適用
し、LSIが実際に使用される状態、すなわちプリント
基板に実装し、入力信号を入れた状態にし、検出モード
切換信号にて制御することで、実際の使用状態での接合
温度を検出することが可能となる。このようにして得ら
れたデータは、適正なLSI設計を可能とする。
【0024】図2は、図1の回路の一部詳細を示す回路
図で、温度検出部関連を示す。温度検出部2にPN接合
型のダイオード13を用い、各々のダイオード13をM
OSトランジスタ12により切り換え、複数のダイオー
ド13のなかで、1個を検出データ出力端子4に接続す
るものである。
【0025】この場合、検出データ出力端子4に一定電
流を供給し、検出データ出力端子4の電圧を測定するこ
とで、各回路ブロック1の接合温度を算出できる。な
お、図2において14はGND端子である。
【0026】図3は本発明の第二実施例を示すブロック
構成図である。
【0027】本第二実施例のLSI20bは、本発明の
特徴とするところの、複数4個の温度検出部2と、温度
検出部2の検出データを比較する検出データ比較回路6
と、検出データ比較回路6の比較結果より、4個ある温
度検出部2からの検出データを切り換え、検出データ出
力端子4に出力する検出部切換回路3とを備えている。
【0028】本第二実施例は、各回路ブロック1ごとの
接合温度を検出し、最高温度になっている回路ブロック
1に隣接している温度検出部2の検出データを検出デー
タ出力端子4に出力するものであり、外部より制御する
ことなく、LSIの最高接合温度を検出可能としたもの
である。
【0029】図4は図3の回路の一部詳細を示す回路図
で、主として温度検出部関連を示す。各ダイオード13
に定電流源15により一定電流を加え、各ダイオード1
3の両端の電圧を電圧比較回路16にて比較すること
で、最高接合温度になっている箇所のダイオード13を
MOSトランジスタ12を「オン」にして検出データ出
力端子4に接続するものである。
【0030】図5は、本発明の第三実施例を示すブロッ
ク構成図で、MOSトランジスタから構成されたディジ
タルLSIを示す。本第三実施例は複数2個の回路ブロ
ック1aを備えたLSI20cにおいて、本発明の特徴
とするところの、各回路ブロック1aに隣接して設けら
れた複数2個の温度検出部2と、温度検出部2からの検
出データを比較し、最高接合温度になっている回路ブロ
ック1に隣接している温度検出部2の検出データを電圧
制御回路8へ出力する検出データ比較回路6と、MOS
トランジスタのしきい値電圧VT を検出し電圧制御回路
5へVT の検出データを出力するVT 検出部7と、各回
路ブロック1に電源を供給する電源供給部9と、検出デ
ータ比較回路6からのデータとVT 検出部7からのデー
タにより、電源供給部9の回路ブロック1へ供給する電
源電圧を制御する電圧制御回路8とを備えている。
【0031】通常ディジタルLSIにおいては、ある一
定の動作を行っている場合、図9に示すように、CMO
SトランジスタのPチャネル型、Nチャネル型の各々の
Tの絶対値|VT |が小さくなると、電源電流IDD
増加する傾向にあるが、ディジタルLSIが動作する最
低動作電圧VDDは、図8に示すように、低下する傾向待
っている。これらの傾向をもとに、電圧制御回路8に
は、MOSトランジスタのVT の絶対値が小さい場合に
は、回路ブロック1へ供給する電源電圧を低く設定し、
T の絶対値が大きくなるにつれ電源電圧を高く設定す
る手段および、検出データ比較回路6からのデータによ
り、接合温度がある一定温度(通常125°C)を越え
ないように、電源電圧を下げる手段を持たせておく。こ
れらの手段により、製造工程で生じるMOSトランジス
タのVT のばらつきを補正し、かつLSIが実際に使用
される状態、すなわち、プリント基板に実装し、入力信
号を入れた状態での、消費電力が制御可能となるため、
最大限の信号処理機能をLSIに搭載できることとな
る。
【0032】図6は本発明の第四実施例を示すブロック
構成図で、MOSトランジスタから構成されたディジタ
ルLSIを示す。
【0033】本第四実施例のLSI20dは、図5の第
三実施例のLSI20cにおいて、本発明の特徴とする
ところの、MOSトランジスタのVT に対して、設定す
べき電源電圧の特性、および接合温度に対する電源電圧
の制御アルゴリズムをあらかじめ蓄積しておく制御記憶
部としてリードオンリーメモリ(以下、ROMとい
う。)11を備えたものである。
【0034】この第四実施例では、各LSIごとに多少
異なる制御特性をROM11に内蔵することで、他のブ
ロックを共通化することが可能であり、LSI設計を容
易にする利点を有している。また場合によっては、実際
のLSIを設計し、試作を行った後に、実際のサンプル
にて測定した結果をもとに、各特性を算出し、ROMに
内蔵することができる利点を有している。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、LSI
に温度検出部を備え、外部からの制御信号もしくは、L
SIに内蔵された判定回路により、検出データを検出デ
ータ出力端子に出力する手段を有しているので、LSI
が実際使用されている状態での接合温度を検出すること
が可能であり、最大限の機能をLSIに内蔵できる効果
がある。
【0036】さらに、MOSトランジスタから構成され
たディジタルLSIに本発明を適用し、併せて、MOS
トランジスタのVT 検出回路を備え、最高接合温度およ
び、MOSトランジスタのVT から、適切な電源電圧を
設定する手段を有することで、ディジタルLSIにおい
て、製造工程で生じるMOSトランジスタのVT のばら
つきを補正し、かつLSIが実際に使用される状態での
消費電力が制御可能であり、最大限の機能を、LSIに
内蔵できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例を示すブロック構成図。
【図2】その一部詳細を示す回路図。
【図3】本発明の第二実施例を示すブロック構成図。
【図4】その一部詳細を示す回路図。
【図5】本発明の第三実施例を示すブロック構成図。
【図6】本発明の第四実施例を示すブロック構成図。
【図7】従来例を示すブロック構成図。
【図8】ディジタル集積回路の最低動作電圧特性図。
【図9】電源源流対CMOSトランジスタのVT 特性
図。
【符号の説明】
1、1a 回路ブロック 2 温度検出部 3 検出部切換回路 4 検出データ出力端子 5 検出モード切換信号入力端子 6 検出データ比較回路 7 VT 検出部 8 電圧制御回路 9 電源供給部 10 正電源端子 11 ROM 12 MOSトランジスタ 13 ダイオード 14 GND端子 15 定電流源 16 電圧比較回路 20、20a、20b、20c、20d 半導体集積回
路(LSI)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の一主面上に形成された電子
    回路を備えた半導体集積回路において、 前記半導体基板の一主面上に形成され、前記半導体基板
    の温度を検出するための温度検出部を備えたことを特徴
    とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、 前記温度検出部は複数個設けられ、 外部より入力される検出モード切換信号により、複数個
    の前記温度検出部からの検出データを切り換え検出デー
    タ出力端子に出力する検出部切換回路を備えたことを特
    徴とする半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、 前記温度検出部は複数個設けられ、 前記温度検出部の検出データを比較する検出データ比較
    回路と、 前記検出データ比較回路の比較結果により複数個の前記
    温度検出部からの検出データを切り換え検出データ出力
    端子に出力する検出部切換回路とを備えたことを特徴と
    する半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、 前記半導体集積回路はMOSトランジスタから構成さ
    れ、 前記温度検出部は複数個設けられ、 前記温度検出部部の検出データを比較する検出データ比
    較回路と、 前記MOSトランジスタのしきい値電圧を検出するしき
    い値電圧検出部と、 前記半導体集積回路に含まれる複数個の回路ブロックに
    電源を供給する電源供給部と、 前記検出データ比較回路からのデータと前記しきい値電
    圧検出部からのデータとにより、前記電源供給部から前
    記回路ブロックへ供給する電源電圧を制御する電圧制御
    回路とを備えたことを特徴とする半導体集積回路。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の半導体集積回路におい
    て、 前記電圧制御回路の制御アルゴリズムがあらかじめ蓄積
    された制御データ記憶部を備えたことを特徴とする半導
    体集積回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1463147A3 (en) * 2003-03-27 2005-11-09 Andrew AG Adjustable beamwidth and azimuth scanning antenna with dipole elements
US7044633B2 (en) 2003-01-09 2006-05-16 International Business Machines Corporation Method to calibrate a chip with multiple temperature sensitive ring oscillators by calibrating only TSRO
JP2007027709A (ja) * 2005-06-28 2007-02-01 Toshiba Corp 熱感知システム及び方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03187254A (ja) * 1989-12-15 1991-08-15 Mitsubishi Electric Corp 集積回路の熱的保護回路

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03187254A (ja) * 1989-12-15 1991-08-15 Mitsubishi Electric Corp 集積回路の熱的保護回路

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7044633B2 (en) 2003-01-09 2006-05-16 International Business Machines Corporation Method to calibrate a chip with multiple temperature sensitive ring oscillators by calibrating only TSRO
EP1463147A3 (en) * 2003-03-27 2005-11-09 Andrew AG Adjustable beamwidth and azimuth scanning antenna with dipole elements
JP2007027709A (ja) * 2005-06-28 2007-02-01 Toshiba Corp 熱感知システム及び方法
JP4575333B2 (ja) * 2005-06-28 2010-11-04 株式会社東芝 熱感知システム

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