JPH09312359A - 半導体集積回路の内部温度測定方法ならびにこれを用い た半導体集積回路の冷却方法および冷却装置 - Google Patents

半導体集積回路の内部温度測定方法ならびにこれを用い た半導体集積回路の冷却方法および冷却装置

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JPH09312359A
JPH09312359A JP8126929A JP12692996A JPH09312359A JP H09312359 A JPH09312359 A JP H09312359A JP 8126929 A JP8126929 A JP 8126929A JP 12692996 A JP12692996 A JP 12692996A JP H09312359 A JPH09312359 A JP H09312359A
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JP
Japan
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integrated circuit
lsi
measured
semiconductor integrated
internal temperature
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JP8126929A
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English (en)
Inventor
Tatsuya Nakagami
達也 仲上
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NEC Gunma Ltd
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NEC Gunma Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度センサを用いることなくLSIの内部温
度を測定する方法を提供するとともに、LSIの冷却装
置を要することなく、信頼性の高いLSIの内部温度測
定方法を提供する。 【解決手段】 被測定LSI4とこれに動作電源を供給
する電源ユニット5との間にディジタル電流計6を設
け、他のLSIと電源ラインを分離した構成とする。次
に、ディジタル電流計6で被測定LSI4の消費電流を
計測し、その結果を計測データとして比較器7に伝達す
る。比較器7は予め定めた設定値と計測データとを比較
する。そして、計測データが設定値を超える場合に、外
部制御素子8に対して信号を出力する。外部制御素子8
は比較器7から入力した信号に基づいて動作周波数制御
回路9へ指示を出し、指示を受けた動作周波数制御器9
は被測定LSI4の動作周波数を低下させる動作を開始
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の内
部温度計測方式に関し、特に半導体集積回路の内部温度
測定方法と、この測定方法を用いた半導体集積回路の熱
破壊防止,消費電力制御および動作異常検出に有効な半
導体集積回路の冷却方法および冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体集積回路(以下LSIとい
う)の内部温度を測定するには、熱伝対や半導体センサ
等の温度測定センサを被測定LSIの表面に密着させて
外部から温度を測定し、その計測値から内部温度を算出
していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したような方法で
被測定LSIの内部温度を測定するには、温度測定用の
センサを別途準備する必要があるため、製品価格が高く
なるという問題がある。また、温度センサを被測定LS
Iの表面に取り付ける場合、最近のLSIの形状は、薄
型のケースを用いていることが多く、従って、温度セン
サをLSIの上部に取り付けざるを得なくなるが、その
場合には、まず、温度センサをLSIの上部へ接着す
る、温度センサから得た情報をLSIが実装されてい
る回路基板に接続するためのコネクタを準備する、コ
ネクターにリード線等を接続する、などの準備や作業が
生じ、同様にして製品価格を上昇させる要因となる。
【0004】さらに、温度センサ部分が個別になるた
め、温度センサの寿命と被測定LSIの寿命とを考慮
し、LSIよりも長寿命でかつ信頼性の高い温度センサ
を選択して使用する必要がある。
【0005】また、従来技術を用い冷却装置と組み合わ
せて、LSIの温度測定を実施する場合には、被測定L
SIの形状によっては、被測定LSIの上部で冷却装置
との間以外に温度センサを取り付ける場所がなく、もし
も、そのような取り付け位置から被測定LSIの内部温
度を測定すると、被測定LSIの発熱部と温度センサと
の物理的な距離よりも冷却装置との距離の方が近くなる
ことがあり、その場合には、LSI内部温度が実際の温
度よりも低く、誤差が大きくなるという欠点がある。
【0006】本発明の目的は、温度センサを用いること
なく精度の高いLSIの内部温度測定方法を提供すると
ともに、回路および装置構成の簡略化がはかれる。ま
た、温度センサと被測定LSIとが別構成であるため、
それらの寿命差に起因する信頼性の低下、および温度セ
ンサと発熱体・冷却装置間との距離に起因する測定誤差
等の発生を防ぐことができる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、被測定半導体
集積回路の電源ラインに所定の電圧を印加し、通電時間
の経過に伴う通電電流の変化から前記被測定半導体集積
回路の内部温度を算出することを特徴とする。また、こ
の内部温度を測定方法を用い、集積回路内部温度が所定
の値を超えると、前記半導体集積回路の動作基準クロッ
クの周波数を低下させてもよい。
【0008】さらに、半導体集積回路の内部温度が所定
の温度を超えことを検出する検出手段と、この検出手段
の出力する検出信号により制御される冷却手段とを備
え、前記半導体集積回路を冷却するようにしてもよく、
前記検出手段の検出信号により前記半導体集積回路の温
度異常を表示する表示手段を備えてもよい。
【0009】本発明の半導体集積回路の内部温度測定方
法は、現在、主に使用されている半導体では、一般に半
導体自体の温度が上昇すると、内部抵抗値がこの熱によ
って上昇するが、供給される電源電圧は一定であるた
め、オームの法則(すなわち、R=E/I)によって消
費電流が減少するという原理を利用している。
【0010】ここで、一例として被測定LSIの内部温
度を実験的に求めるには、まず、恒温槽に被測定LSI
を入れて所定の温度に保持した上で、規定の電源電圧を
印加しそのときの消費電流を求める。さらに、恒温槽を
別の温度に設定して同様に被測定LSIの消費電流を求
める。すなわち、被測定LSIの周囲の温度をパラメー
タにして消費電流を求めればよい。そうすると、温度上
昇とともに消費電流が減少することが判るため、後は消
費電流を計測すれば被測定LSIの内部温度を容易に知
ることができる。
【0011】ここで、図1は、本発明の原理を説明する
ための図であって、図1を参照すると、電流計測器1で
被測定LSIの消費電流を計測して被測定LSIの内部
温度を求める。次に、冷却装置を作動させたい温度にお
ける消費電流値を測定し、比較器2にその値を設定デー
タとして登録した上で電流計測器1からの出力データと
比較する。そして、実際に外部の制御機器を制御する制
御装置3に信号を出力する。これにより、制御装置3
は、比較器2から出力された情報に基づいて外部の装
置、例えば、冷却装置,動作周波数制御装置,異常温度
警告装置等に対し動作開始または停止の指示信号を出力
する。
【0012】なお、被測定LSIの電源ライン(Vcc,GN
D) を他のLSIと分離することにより、被測定対象の
LSI以外から受ける影響を最小限にすることができ
る。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施の形態につ
いて説明する。
【0014】図2は、本発明の一実施の形態を示す構成
図である。図2を参照すると、本発明のLSIの内部温
度測定方法を用いたLSIの冷却方法は、被測定LSI
4と、これに動作電源を供給する電源ユニット5との間
にディジタル電流計6を設置し、他のLSIと電源ライ
ンを分離した構成とする(図中、個別Vcc層)。ただ
し、グランドラインは他のLSIと共用するものとする
(図中、共通GND層)。ディジタル電流計6は、被測
定LSI4の消費電流を計測し、その計測結果をディジ
タルデータとして比較器7に伝達し、データを伝達され
た比較器7は、予め設定された設定値と計測データの値
とを比較する。そして、計測データが設定値を超えたと
きは、外部制御素子8に対して信号を出力する。外部制
御素子8は、比較器7から入力した信号に基づいて時
間,頻度等を判断し、動作周波数制御回路9へ指示信号
を出し、これに基づいて動作周波数制御器9は、被測定
LSI4に対し動作周波数変更の動作を開始する。
【0015】次に、本実施例の動作について詳細に説明
する。
【0016】図3は、LSIの接続先を考慮した内部抵
抗の等価回路を示す図であり、図4は、LSIの動作温
度と消費電流との関係を示す図である。図3を参照する
と、まず、被測定LSIの内部抵抗Ra,Rb,Rc
は、通電による内部温度の上昇に伴ってその抵抗値が上
昇する。しかしながら、このとき内部抵抗Ra,Rb,
Rcの抵抗が上昇しても、被測定LSIの印加電圧は一
定の値に規定されているため、オームの法則により、そ
の消費電流はLSIの発熱による抵抗値の増加に反比例
して減少する。そして、ディジタル電流計6により消費
電流の減少分を測定する。
【0017】ただし、被測定LSI4は他のLSIとデ
ータの授受を行うためにも電流を消費することが判って
いるため、被測定LSI4の消費電流には、ある一定の
幅が存在することを考慮する必要があるが、この消費電
流は、図4に示すように、増減幅と同様に被測定LSI
4の動作温度の上昇に伴って減少する。測定された消費
電流が温度上昇により減少し、比較器7に設定された消
費電流以下になると外部制御素子8に信号を出力する。
【0018】ここで、再び図2を参照すると、外部制御
素子8では、比較器7から得られた出力信号から被測定
LSI4の内部温度が上昇したことを確認し、被測定L
SI4の動作周波数制御器9に対し動作周波数を低下す
るように制御信号を出力する。そして、この制御信号を
受けた動作周波数制御器9は被測定LSI4への動作周
波数(クロック信号の周波数)を低下させる。これによ
り、被測定LSI4の動作速度が遅くなるため、内部温
度が上昇するのを抑制できる。
【0019】次に、本発明の別の実施の形態について説
明する。
【0020】図5は、本発明の別の実施の形態を示す構
成図である。ここで、図5に示す実施例と図2の実施例
との相違点は、被測定LSIが予め定めた温度に達した
場合に、被測定LSIの内部温度を下げるための制御方
式が異ることである。前述した図2の実施例の場合は、
被測定LSIの動作周波数を下げることにより、被測定
LSIの内部から温度を低下さえるものであるが、図5
の実施例の場合には、図2の動作周波数制御器9に代え
て冷却ファン10と冷却ファン用電源スイッチ11とを
備えており、冷却装置(冷却ファン)を用いて外部から
積極的に被測定LSIを冷却している。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、温度セ
ンサを用いた被測定LSIの温度変化の検出が、被測定
LSI自体の温度上昇による内部抵抗値の上昇に起因す
る消費電流の減少によって検知できるため、外部測定機
器が不要となる。このため、部品点数が低減するととも
に装置組立時にセンサを接続するケーブル等を接続する
手間を省くことができ、製品価格の上昇を抑制できる。
【0022】また、被測定LSIの内部半導体の温度上
昇による状態変化を検出することにより、内部の温度状
態を直接測定できるため測定誤差が小さくなる。さら
に、被測定LSIを温度センサとして使用するととも
に、もしも、このLSIに動作の不具合いが発生した場
合には、動作確認プログラムで不具合いを容易に発見で
きるため、測定データの信頼性が向上するという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を説明するための図である。
【図2】本発明の一実施の形態を示す構成図である。
【図3】LSIの接続先を考慮した内部抵抗の等価回路
図である。
【図4】LSIの動作温度と消費電流との関係を示す図
である。
【図5】本発明の別の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
1 電流計測器 2,7 比較器 3 制御装置 4 被測定LSI 5 電源ユニット 6 ディジタル電流計 8 外部制御素子 9 動作周波数制御器 10 冷却ファン 11 冷却ファン用電源スイッチ Ra,Rb,Rc 内部抵抗

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定半導体集積回路の電源ラインに所
    定の電圧を印加し、通電時間の経過に伴う通電電流の変
    化から前記被測定半導体集積回路の内部温度を算出する
    ことを特徴とする半導体集積回路の内部温度測定方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の方法を用い、集積回路内
    部温度が所定の値を超えると、前記半導体集積回路の動
    作基準クロックの周波数を低下させることを特徴とする
    半導体集積回路の冷却方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の方法を用い、半導体集積
    回路の内部温度が所定の温度を超えことを検出する検出
    手段と、この検出手段の出力する検出信号により制御さ
    れる冷却手段とを備え、前記半導体集積回路を冷却する
    ようにしたことを特徴とする半導体集積回路の冷却装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の半導体集積回路の冷却装
    置において、前記検出手段の検出信号により前記半導体
    集積回路の温度異常を表示する表示手段を備えることを
    特徴する半導体集積回路の冷却装置。
JP8126929A 1996-05-22 1996-05-22 半導体集積回路の内部温度測定方法ならびにこれを用い た半導体集積回路の冷却方法および冷却装置 Pending JPH09312359A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7301361B2 (en) 2005-10-11 2007-11-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Logic circuit for board power-supply evaluation and board power-supply evaluating method
JPWO2007023557A1 (ja) * 2005-08-25 2009-02-26 株式会社アドバンテスト 電子部品試験装置および電子部品試験装置における温度制御方法

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19981215