JPWO2017018140A1 - 車載制御装置、車載集積回路 - Google Patents

車載制御装置、車載集積回路 Download PDF

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Abstract

出荷後も継続的に安定した出力値を出力することができる半導体集積回路およびそれを用いた車載制御装置を提供する。本発明は、基準信号を出力する基準信号発生部を備え、前記基準信号発生部が異なる２時点において出力した前記基準信号それぞれに対応する半導体回路の出力値間の差分に基づき、前記半導体回路の動作状態を検出する。

Description

本発明は、車載集積回路およびそれを用いた車載制御装置に関する。
近年、車両に搭載される各種機器の電子制御化が進んでおり、車載制御装置の電源発生部、センサ、駆動装置の出力値のモニタ機能などにおいて、半導体集積回路が広く用いられるようになっている。
これら半導体集積回路は動作を続けていくと、ホットキャリア、ＮＢＴＩ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｂｉａｓ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ）、配線マイグレーションなどの影響により次第に特性が変動し、その結果として車両制御装置の特性が劣化して車両制御に影響を及ぼす可能性がある。
従来、出荷後の半導体集積回路のセルフ試験などにより、故障の有無を検出する技術が開示されている。例えば下記特許文献１は、『前記診断信号生成回路から生成された前記高レベル、前記低レベル、前記中間レベルの３状態の前記出力を前記Ａ／Ｄ変換器のアナログ信号入力端子に供給してＡ／Ｄ変換を実行せしめ、前記Ａ／Ｄ変換器のデジタル出力から前記Ａ／Ｄ変換器の良・不良を診断する』半導体集積回路について記載している（請求項１参照）。
特開２００７−３０９７７３号公報
上記特許文献１においては、「Ａ／Ｄ変換器のデジタル出力からＡ／Ｄ変換器の良・不良を診断する」と記載しているように、回路に異常が発生し、正常動作が不能となることは検出できるものの、回路の経年劣化などによる特性の変動を検出することは考慮されていない。そのため、半導体集積回路およびそれを用いた車載制御装置の寿命が、想定しているよりも短くなる可能性がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、出荷後も継続的に安定した出力値を出力することができる半導体集積回路およびそれを用いた車載制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、基準信号を出力する基準信号発生部を備え、前記基準信号発生部が異なる２時点において出力した前記基準信号それぞれに対応する半導体回路の出力値間の差分に基づき、前記半導体回路の動作状態を検出する。
本発明によれば、半導体回路の特性が経年変動した状態においても、その旨を検出して安定した出力値を継続的に出力することができる。上記した以外の課題、構成、および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
実施形態１に係る半導体集積装置１の構成を示すブロック図である。 半導体集積装置１の出荷前における動作を説明するフローチャートである。 半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。 半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。 実施形態２に係る車載制御装置Ｕ１の構成を示すブロック図である。 負荷電流ＩＬの経年変化の例を示すグラフである。 実施形態３に係る車載制御装置の構成を示すブロック図である。 実施形態４に係る車載制御装置の構成を示すブロック図である。 実施形態５に係る半導体集積装置１の構成を示すブロック図である。 半導体集積装置１の出荷前における動作を説明するフローチャートである。 半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。 半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。 実施形態６に係る半導体集積装置１の構成を示すブロック図である。 半導体集積装置１の出荷前における動作を説明するフローチャートである。 半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。 半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。 実施形態７に係る半導体集積装置１の構成を示すブロック図である。 半導体集積装置１の出荷前における動作を説明するフローチャートである。 半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。 半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。 実施形態８に係る半導体集積装置１の構成を示すブロック図である。 半導体集積装置１の出荷前における動作を説明するフローチャートである。 半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。 半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る半導体集積装置１の構成を示すブロック図である。半導体集積装置１は、例えば車両に搭載され、車載機器を制御するために用いる信号を出力する装置である。半導体集積装置１は、入力回路１００、基準信号発生器２００、入力切替回路３００、半導体回路４００、初期値格納回路５００、差分演算回路６００、補正値格納回路７００、書込回路Ｓ３、書込回路Ｓ４、を備える。
入力回路１００は、例えば車両制御装置のセンサ回路、電磁負荷駆装置の駆動電流モニタ回路、などのように、半導体回路４００に対する入力値となる信号を提供する回路である。基準信号発生器２００は、半導体回路４００の特性の経年変動量を計測するための基準として用いる基準信号を発生する。入力切替回路３００は、切替回路Ｓ１とＳ２を備え、入力回路１００の出力１０１と基準信号発生器２００からの基準信号２０１のいずれを半導体回路４００に対して出力するかを切り替える。半導体回路４００は、例えば車載機器を制御するために用いる信号を出力する回路であり、信号処理回路４０１と補正回路８００を備える。初期値格納回路５００は、例えばメモリ素子などの記憶素子であり、補正回路８００からの出力値を格納する。書込回路Ｓ３は、初期値格納回路５００に対して値を書き込むか否かを切り替える。差分演算回路６００は、初期値格納回路５００の出力５０１と、補正回路８００の出力８０１との間の差分を演算する。補正値格納回路７００は、例えばレジスタなどの記憶素子であり、差分演算回路６００の出力６０１を格納する。書込回路Ｓ４は、補正値格納回路７００に対して値を書き込むか否かを切り替える。
信号処理回路４０１は、入力切替回路３００からの出力３０１に対して例えば信号変換処理を実施する回路であり、例えばＡＤ変換器などによって構成される。補正回路８００は、補正値格納回路７００からの出力７０１を用いて信号処理回路４０１からの出力４０３を補正し（例えば両者を加算することにより両出力値間の差分を補正する）、その結果を表す出力８０１を出力する。
図２は、半導体集積装置１の出荷前における動作を説明するフローチャートである。出荷前において半導体集積装置１は、切替回路Ｓ１をオフ状態、切替回路Ｓ２をオン状態、書込回路Ｓ３をオン状態、書込回路Ｓ４をオフ状態、とする（Ｓ２０１）。半導体集積装置１は、基準信号発生器２００を動作状態にする（Ｓ２０２）。半導体集積装置１は、補正値格納回路７００からの出力７０１をゼロとする（Ｓ２０３）。この状態で半導体回路４００を動作させると（Ｓ２０４）、半導体回路４００は基準信号発生器２００からの基準信号２０１に応じた出力値Ｙ１を出力し、Ｙ１が初期値格納回路５００へ格納される（Ｓ２０５）。
図２のフローチャートは、半導体集積装置１の出荷前（すなわち半導体回路４００の特性が経年変動する前）の時点における半導体回路４００の出力値を保存しておく意義がある。したがってこの動作は、例えば半導体集積装置１の出荷試験などにおいて実施することが好ましい。
図３は、半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。図３のフローチャートは、半導体回路４００の出力値に対する補正量を求めるためのものであり、例えば半導体集積装置１を起動したときに実施することが望ましい。
半導体集積装置１は、切替回路Ｓ１をオフ状態、切替回路Ｓ２をオン状態、書込回路Ｓ３をオフ状態、書込回路Ｓ４をオン状態、とする（Ｓ３０１）。半導体集積装置１は、基準信号発生器２００を動作状態にする（Ｓ３０２）。半導体集積装置１は、補正値格納回路７００からの出力７０１をゼロとする（Ｓ３０３）。この状態で半導体回路４００を動作させると、半導体回路４００は基準信号発生器２００からの基準信号２０１に応じた出力値Ｙ２を出力する（Ｓ３０４）。差分演算回路６００は、出荷前の時点において初期値格納回路５００が格納した値を表す出力５０１とＹ２との間の差分を計算し、その結果を表す出力６０１を補正値格納回路７００へ格納する（Ｓ３０５）。半導体集積装置１は、基準信号発生器２００をオフする（Ｓ３０６）。
図３のフローチャートにおいて、出荷前に求めた初期値Ｙ１に対して、半導体集積装置１が出荷後に動作することによる半導体回路４００の経年変動量を求めることができる。この変動量を補正値として用いることにより、半導体回路４００の特性の経年変動を補正することができる。補正値は例えば下記式（Ａ１）に基づいて算出することができる：
補正値＝Ｙ１−Ｙ２ ・・・（Ａ１）
図４は、半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。図４のフローチャートは、半導体集積装置１が通常動作している間において、半導体回路４００の特性の経年変動を補正するためのものである。
半導体集積装置１は、切替回路Ｓ１をオン状態、切替回路Ｓ２をオフ状態、書込回路Ｓ３をオフ状態、書込回路Ｓ４をオフ状態、とする（Ｓ４０１）。半導体集積装置１は、基準信号発生器２００をオフ状態にする（Ｓ４０２）。補正値格納回路７００は、図３のフローチャートにおいて格納した補正値を出力する（Ｓ４０３）。半導体集積装置１は、入力回路１００と半導体回路４００を動作させる（Ｓ４０４）。補正回路８００は、半導体回路４００からの出力４０３に対して、補正値格納回路７００が出力する補正値を適用することにより、半導体回路４００の出力４０３の経年変動を補正し、補正後の出力８０１を出力する（Ｓ４０５）。
半導体回路４００の経年変動に加えて、基準信号発生器２００、初期値格納回路５００、差分演算回路６００、書込回路Ｓ３、書込回路Ｓ４の経年劣化を抑制することもできる。例えば通常動作状態において、これら回路の動作を停止することにより、これら回路の経年劣化を抑制して図３のフローチャートによる補正量検出動作を正しく実施することができる。具体的手法について以下に説明する。
ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタなどの半導体素子は、ゲート端子に対して電圧が印加された状態において閾値電圧が経年変動することが知られている。基準信号発生器２００に対して供給する電源電圧を遮断することにより、基準信号発生器２００が備えるＭＯＳ素子のゲート電圧がゼロとなり、経年変動を抑制することができる。あるいは電源電圧を遮断せずとも、適当なスイッチを用いてゲート電圧をゼロとすることにより、同じ効果が得られる。
基準信号発生器２００が備えている半導体素子（例えばＭＯＳトランジスタ）は、高温に晒されると経年変動が加速されることが知られている。そこで、基準信号発生器２００と発熱部との間に断熱部を設けることにより、経年劣化を抑制することができる。ここでいう発熱部の代表的なものとしては、制御演算を実行するマイクロコントローラなどが挙げられる。基準信号発生器２００をこれら発熱部からできる限り離して配置することにより、これら回路の間に存在する空気が断熱部として機能する。あるいは基準信号発生器２００と発熱部との間に、耐熱性のあるその他部材（構造部材、熱による特性変動が小さいその他電気部品など）を配置することにより、当該部材を断熱部として機能させることもできる。
＜実施の形態１：まとめ＞
以上のように、本実施形態１に係る半導体集積装置１によれば、半導体回路４００の特性が経年変動しても、半導体集積装置１の出荷時点における初期状態と同等の特性をもって出力８０１を出力することができる。したがって半導体集積装置１は、出荷時点における初期性能を維持することができる。
＜実施の形態２＞
図５は、本発明の実施形態２に係る車載制御装置Ｕ１の構成を示すブロック図である。車載制御装置Ｕ１は、実施形態１で説明した半導体集積装置１、コントローラ９００、電磁負荷駆動回路９０２、電磁負荷９０３、負荷電流モニタ回路９０４を備える。
コントローラ９００は、例えばマイクロコントローラなどの演算制御装置によって構成され、半導体集積装置１が出力する出力８０１にしたがって、電磁負荷駆動回路９０２を制御する制御信号９０１を出力する。電磁負荷駆動回路９０２は、制御信号９０１にしたがって電磁負荷９０３を駆動する。電磁負荷９０３は、例えばソレノイドなどの車両動作を制御する際に使用される負荷回路である。負荷電流モニタ回路９０４は、電磁負荷９０３に流れる負荷電流ＩＬをモニタし、その結果をモニタ信号９０５として半導体集積装置１の入力回路１００に対して出力する。
半導体回路４００は、入力回路１００が受け取ったモニタ信号９０５を例えばデジタル信号に変換するなどの処理を施し、コントローラ９００に対して出力する。コントローラ９００は、半導体回路４００からの出力８０１に基づき負荷電流ＩＬをモニタし、それに応じて制御信号９０１を出力する。これにより、電磁負荷９０３に流す負荷電流ＩＬを高精度で制御することができる。
図６は、負荷電流ＩＬの経年変化の例を示すグラフである。半導体回路４００は、稼働時間の経過にともなう経年変動などにより特性が変化し、入力回路１００が受け取ったモニタ信号９０５とは異なる値を表す出力８０１（図６の補正前電流）を出力する場合がある。そうするとコントローラ９００は、実際の負荷電流ＩＬとは異なった値に基づき制御信号９０１を出力してしまう。
実施形態１で説明した構成を用いて半導体回路４００の出力４０３を補正することにより（図６の補正後電流）、半導体集積装置１の出力を初期出荷時と同等の精度で出力することができる。これにより、車載制御装置Ｕ１の出力である負荷電流ＩＬのモニタ結果の精度を維持し続けることができる。
図３で説明した補正値を求める動作は、例えば車載制御装置Ｕ１が起動する時に実施する、またはコントローラ９００が必要に応じて半導体集積装置１を制御して同フローチャートを実施させることが望ましい。
＜実施の形態２：まとめ＞
以上のように、本実施形態２に係る車載制御装置Ｕ１によれば、半導体回路４００の特性が経年変動しても、出荷前と同等の精度で出力８０１を得ることができる。これにより、コントローラ９００の不具合やこれにともなう車両／車載機器の誤動作などを抑制することができる
＜実施の形態３＞
図７は、本発明の実施形態３に係る車載制御装置の構成を示すブロック図である。図７に示す車載制御装置は、検出回路ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１、コントローラＩＣ２を備える。検出回路ＩＣ１は、実施形態１で説明した半導体集積装置１を備える。コントローラＩＣ２は、実施形態２で説明したコントローラ９００を備える。これら回路をそれぞれＩＣ内に集約することにより、車載制御装置の信号線を少なくして装置を小型化することができる。
＜実施の形態４＞
図８は、本発明の実施形態４に係る車載制御装置の構成を示すブロック図である。図８に示す車載制御装置は、検出回路ＩＣ３、コントローラＩＣ４を備える。検出回路ＩＣ３は、実施形態１で説明した構成のうち、入力回路１００、基準信号発生器２００、入力切替回路３００、半導体回路４００の一部（例えば増幅回路４０４）を備える。コントローラＩＣ４は、半導体回路４００の残り（例えばＡＤ変換器４０５）、初期値格納回路５００、差分演算回路６００、補正値格納回路７００、補正回路８００、書込回路Ｓ３、書込回路Ｓ４を備え、さらに実施形態２で説明したコントローラ９００を備える。本実施形態４に係る車載制御装置は、実施形態１〜３と同様の効果を発揮することができる。
＜実施の形態５＞
図９は、本発明の実施形態５に係る半導体集積装置１の構成を示すブロック図である。本実施形態５に係る半導体集積装置１は、実施形態１で説明した構成に加えて温度モニタ回路５０３とセレクタ回路５０５を備える。また初期値格納回路５００は、複数の初期値（Ｙ１＿１〜Ｙ１＿ｎ）を格納することができる。その他の構成は概ね実施形態１と同様であるため、以下では差異点を中心に説明する。
温度モニタ回路５０３は、半導体集積装置１の温度（特に半導体回路４００の温度）を測定し、その結果を出力５０４として出力する。セレクタ回路５０５は、温度モニタ回路５０３からの出力５０４に対応する初期値を、初期値格納回路５００が格納している複数の初期値のなかから選択し、これを出力５０１として出力する。
図１０は、半導体集積装置１の出荷前における動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１００２において半導体集積装置１の温度を複数回測定し、ステップＳ１００６においてそれぞれの測定に対応する初期値を初期値格納回路５００に格納する。その他のステップについては図２と同様である。多様な初期値を準備するためには、例えば半導体集積装置１（特に半導体回路４００）の動作温度範囲内においてできる限り広範囲の温度条件下で初期値を格納しておくことが望ましい。初期値格納回路５００は、各初期値とその初期値を取得したときの温度モニタ回路５０３による測定結果とをペアにして、記憶することができる。
図１１は、半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１１０５において、セレクタ回路５０５は、温度モニタ回路５０３の測定結果を取得し、その測定結果に対応する初期値を選択する。ステップＳ１１０６において、差分演算回路６００は、セレクタ回路５０５が選択した初期値とＹ２との間の差分を演算する。その他のステップは図３と同様である。
図１２は、半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１２０３において、補正値格納回路７００は、セレクタ回路５０５が選択した初期値に対応する（温度モニタ回路５０３の測定結果に対応する）補正値を出力する。その他のステップは図４と同様である。
＜実施の形態５：まとめ＞
以上のように、本実施形態５に係る半導体集積装置１は、動作時の温度に対応する補正値を用いて、半導体回路４００の出力を補正することができる。これにより、特性変動量の温度依存性を補正することができる。
＜実施の形態６＞
図１３は、本発明の実施形態６に係る半導体集積装置１の構成を示すブロック図である。本実施形態６に係る半導体集積装置１は、実施形態１で説明した構成に加えて第２基準信号発生器２０２を備える。第２基準信号発生器２０２は、基準信号発生器２００とは異なる信号レベルを有する第２基準信号２０３を出力する。入力切替回路３００は、実施形態１で説明した構成に加えて切替回路Ｓ５を備える。初期値格納回路５００は、２つの初期値（Ｙ１およびＹ１'）を格納することができる。差分演算回路６００は、上記構成に関連して後述する補正値を求める。その他の構成は概ね実施形態１と同様であるため、以下では差異点を中心に説明する。
図１４は、半導体集積装置１の出荷前における動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１４０１において、入力切替回路３００は、基準信号発生器２００に対応する切替回路Ｓ２のみをＯＮとする。ステップＳ１４０２において基準信号発生器２００と第２基準信号発生器２０２を動作させる。これにより初期値格納回路５００は、基準信号２０１に対応する初期値Ｙ１を格納する。ステップＳ１４０６において、入力切替回路３００は、第２基準信号発生器２０２に対応する切替回路Ｓ５のみをＯＮとする。この状態で半導体回路４００を動作させると（Ｓ１４０７）、初期値格納回路５００は第２基準信号２０３に対応する初期値Ｙ１'を格納する。
後述する補正値演算の観点から、基準信号発生器２００は半導体回路４００に対する入力範囲内の最大値に対応する基準信号２０１を出力し、第２基準信号発生器２０２は半導体回路４００に対する入力範囲内の最小値に対応する第２基準信号２０３を出力することが望ましい。
図１５は、半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１５０１〜Ｓ１５０４において、半導体集積装置１は、基準信号２０１に対応する半導体回路４００の出力値Ｙ２を取得する。同様にステップＳ１５０５〜Ｓ１５０７において、半導体集積装置１は、第２基準信号２０３に対応する半導体回路４００の出力値Ｙ２'を取得する。ステップＳ１５０８において、差分演算回路６００は、下記式Ａ２とＡ３にしたがって、半導体回路４００の特性の経年変動によるオフセット変動量とゲイン変動量を算出する。補正値格納回路７００は、これらオフセット変動量とゲイン変動量を補正値として格納する。
オフセット変動量＝Ｙ１−Ｙ２ ・・・（Ａ２）
ゲイン変動量＝（Ｙ２−Ｙ２'）／（Ｙ１−Ｙ１'） ・・・（Ａ３）
図１６は、半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１６０３において、補正回路８００は、補正値格納回路７００が格納しているオフセット変動量とゲイン変動量を用いて、半導体回路４００のオフセットとゲインを補正する。その他のステップは図４と同様である。
＜実施の形態７＞
図１７は、本発明の実施形態７に係る半導体集積装置１の構成を示すブロック図である。本実施形態７に係る半導体集積装置１は、自ら信号を生成して出力する装置であり、半導体回路４００、初期値格納回路５００、差分演算回路６００、補正値格納回路７００、書込回路Ｓ３、書込回路Ｓ４、を備える。
本実施形態７において、半導体回路４００は、出力４０７を発生する信号発生器４０２、出力４０７を調整する調整回路４０６、を備える。調整回路４０６は、補正値格納回路７００からの出力７０１、即ち、補正値にしたがって、信号発生器４０２が出力する出力４０７を補正する。初期値格納回路５００、差分演算回路６００、補正値格納回路７００、書込回路Ｓ３、書込回路Ｓ４の機能は実施形態１と同様である。
図１８は、半導体集積装置１の出荷前における動作を説明するフローチャートである。出荷前において半導体集積装置１は、書込回路Ｓ３をオン状態、書込回路Ｓ４をオフ状態、とする（Ｓ１８０１）。半導体集積装置１は、補正値格納回路７００からの出力７０１をゼロとする（Ｓ１８０２）。調整回路４０６は、その補正値に対応する調整を実施する（例えば調整を何も実施しない）。この状態で半導体回路４００を動作させると（Ｓ１８０３）、初期値格納回路５００は信号発生器４０２からの出力４０７に対応する値を格納する（Ｓ１８０４）。図１８のフローチャートは、図２と同様に例えば半導体集積装置１の出荷試験などにおいて実施することが好ましい。
図１９は、半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。図１９のフローチャートは、図３と同様に例えば半導体集積装置１を起動したときに実施することが望ましい。
半導体集積装置１は、書込回路Ｓ３をオフ状態、書込回路Ｓ４をオン状態、とする（Ｓ１９０１）。半導体集積装置１は、補正値格納回路７００からの出力７０１をゼロとする（Ｓ１９０２）。この状態で半導体回路４００を動作させると、半導体回路４００は出力値Ｙ２を出力する（Ｓ１９０３）。差分演算回路６００は、出荷前の時点において初期値格納回路５００が格納した値を表す出力５０１とＹ２との間の差分を計算し、その結果を表す出力６０１を補正値格納回路７００へ格納する（Ｓ１９０４）。図１９のフローチャートにより、出荷前に求めた初期値Ｙ１に対して、半導体集積装置１が出荷後に動作することによる半導体回路４００の経年変動量を求めることができる。
図２０は、半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。図２０のフローチャートは、図４と同様に、半導体集積装置１が通常動作している間において、半導体回路４００の特性の経年変動を補正するためのものである。半導体集積装置１は、書込回路Ｓ３をオフ状態、書込回路Ｓ４をオフ状態、とする（Ｓ２００１）。ステップＳ２００２〜Ｓ２００４は、ステップＳ４０３〜Ｓ４０５と同様である。
＜実施の形態７：まとめ＞
以上のように、本実施形態７に係る半導体集積装置１は、実施形態１と同様に、半導体回路４００と補正値格納回路７００の特性が経年変動しても、出荷時における出力４０７の特性を維持することができる。また実施形態１と同様に、初期値格納回路５００、差分演算回路６００、書込回路Ｓ３、書込回路Ｓ４の動作を停止させることにより、これら回路の経年劣化を抑制することもできる。
＜実施の形態８＞
図２１は、本発明の実施形態８に係る半導体集積装置１の構成を示すブロック図である。本実施形態８に係る半導体集積装置１は、入力回路１００、基準信号発生器２００、入力切替回路３００、半導体回路４００、初期値格納回路５００、差分演算回路６００、閾値発生回路７０２、判定回路７０３、書込回路Ｓ３、を備える。入力回路１００、基準信号発生器２００、入力切替回路３００、初期値格納回路５００、差分演算回路６００、書込回路Ｓ３の機能は実施形態１と概ね同様であるので、以下ではその他構成に関する差異点について説明する。
本実施形態８において、半導体回路４００は、実施形態１とは異なり補正回路８００を備えていない。したがって差分演算回路６００は、半導体回路４００からの出力４０３と、初期値格納回路５００が格納している初期値Ｙ１との間の差分を計算する。
閾値発生回路７０２は、あらかじめ設定されている閾値を発生させ、その閾値を表す出力７０４を出力する。判定回路７０３は、差分演算回路６００からの出力６０１と、閾値発生回路７０２からの出力７０４とを比較し、判定結果７０５を出力する。
図２２は、半導体集積装置１の出荷前における動作を説明するフローチャートである。出荷前において半導体集積装置１は、切替回路Ｓ１をオフ状態、切替回路Ｓ２をオン状態、書込回路Ｓ３をオン状態、とする（Ｓ２２０１）。半導体集積装置１は、基準信号発生器２００を動作状態にし、判定回路７０３をオフ状態にする（Ｓ２２０２）。この状態で半導体回路４００を動作させると（Ｓ２２０３）、半導体回路４００は基準信号発生器２００からの基準信号２０１に応じた出力値Ｙ１を出力し、Ｙ１が初期値格納回路５００へ格納される（Ｓ２２０４）。図２２のフローチャートは、図２と同様に例えば半導体集積装置１の出荷試験などにおいて実施することが好ましい。
図２３は、半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。図２３のフローチャートは、図３と同様に例えば半導体集積装置１を起動したときに実施することが望ましい。
半導体集積装置１は、切替回路Ｓ１をオフ状態、切替回路Ｓ２をオン状態、書込回路Ｓ３をオフ状態、とする（Ｓ２３０１）。半導体集積装置１は、基準信号発生器２００と判定回路７０３を動作状態にする（Ｓ２３０２）。この状態で半導体回路４００を動作させると、半導体回路４００は基準信号発生器２００からの基準信号２０１に応じた出力値Ｙ２を出力する（Ｓ２３０３）。差分演算回路６００は、出荷前の時点において初期値格納回路５００が格納した値を表す出力５０１とＹ２との間の差分を計算し、その結果を表す出力６０１を判定回路７０３に対して出力する（Ｓ２３０４）。判定回路７０３は、出力６０１と７０４を比較した結果を出力する（Ｓ２３０５）。半導体集積装置１は、基準信号発生器２００と判定回路７０３をオフする（Ｓ２３０６）。
本実施形態８に係る半導体集積装置１を、例えば車載制御装置へ搭載することにより、車載制御装置のコントローラは判定結果７０５に基づき半導体集積装置１の異常を判断することができる。これにより、例えば警告ランプを点灯させるなどのエラー報知をすることができる。
図２４は、半導体集積装置１の出荷後における動作を説明するフローチャートである。図２４のフローチャートは、半導体集積装置１が通常動作している間において、半導体回路４００の特性の経年変動を補正するためのものである。
半導体集積装置１は、切替回路Ｓ１をオン状態、切替回路Ｓ２をオフ状態、書込回路Ｓ３をオフ状態、とする（Ｓ２４０１）。半導体集積装置１は、基準信号発生器２００と判定回路７０３をオフ状態にする（Ｓ２４０２）。半導体集積装置１は、入力回路１００と半導体回路４００を動作させる（Ｓ２４０３）。実施形態１と同様に、初期値格納回路５００、差分演算回路６００、判定回路７０３、閾値発生回路７０２の動作を停止させることにより、これら回路の経年劣化を抑制することもできる。
＜実施の形態８：まとめ＞
以上のように、本実施形態８に係る半導体集積装置１は、判定回路７０３によって半導体回路４００の経年劣化を検出することができる。さらに検出結果に基づき、（ａ）半導体回路４００の異常を車両の運転者に対して通知する、（ｂ）異常ログを記録する、（ｃ）フェールセーフ処理を実施する（例えば車載機器や車両の制御を一時停止する）、などの措置を取ることができる。
＜本発明の変形例について＞
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換える事が可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について他の構成の追加・削除・置換をすることができる。
以上の実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。各構成回路の入出力はアナログ信号、デジタル信号何れの場合においても同様の効果が得られる。半導体集積装置１が備える各構成要素は、全て同じ半導体チップに形成された集積回路として構成することもできるし、それぞれの構成要素を複数の部品に分割して実装することもできる。
以上の実施形態において、半導体集積装置１の動作は、例えばコントローラ９００などの演算制御装置の指示にしたがって制御することもできるし、半導体集積装置１自身が自らの動作を制御する制御装置を備えることもできる。
１：半導体集積装置、１００：入力回路、２００：基準信号発生器、３００：入力切替回路、４００：半導体回路、５００：初期値格納回路、５０３：温度モニタ回路、５０５：セレクタ回路、６００：差分演算回路、７００：補正値格納回路、７０２：閾値発生回路、７０３：判定回路、８００：補正回路、９００：コントローラ。

Claims (15)

  1. 車両が搭載する車載機器の動作を制御する車載制御装置であって、
    前記制御のために用いられる出力値を出力する半導体回路、
    前記半導体回路の入力値として基準信号を生成する基準信号発生部、
    前記基準信号発生部が前記基準信号を前記半導体回路に対して入力したとき前記半導体回路が出力する第１出力値と、前記半導体回路が前記第１出力値を出力した時点より後の時点において前記基準信号発生部が前記基準信号を前記半導体回路に対して入力したとき前記半導体回路が出力する第２出力値との間の差分を求める比較部、
    を備えることを特徴とする車載制御装置。
  2. 前記比較部が求めた前記差分に基づき前記半導体回路からの出力値を補正する補正部を備える
    ことを特徴とする請求項１記載の車載制御装置。
  3. 前記車載制御装置は、前記第１出力値を格納する初期値格納部を備え、
    前記比較部は、前記初期値格納部が格納している前記第１出力値と、前記車載制御装置が起動した時点において前記半導体回路が出力する前記第２出力値との間の前記差分を求め、
    前記補正部は、前記比較部が求めた前記差分に基づき、前記車載制御装置が起動した後の時点において前記半導体回路が出力する出力値を補正する
    ことを特徴とする請求項２記載の車載制御装置。
  4. 前記車載制御装置は、
    前記基準信号発生部が前記半導体回路に対して前記基準信号を出力しない間は前記基準信号発生部の動作を停止させることにより前記基準信号発生部の経年劣化を抑制する、経年劣化抑制部を備える
    ことを特徴とする請求項１記載の車載制御装置。
  5. 前記経年劣化抑制部は、
    前記基準信号発生部に対する電源供給を停止するか、または前記基準信号発生部が備えるスイッチング素子を駆動することを停止することにより、前記基準信号発生部の動作を停止させる
    ことを特徴とする請求項４記載の車載制御装置。
  6. 前記車載制御装置は、前記車載機器の動作を制御するための制御演算を実施する演算部を備え、
    前記基準信号発生部と前記演算部との間には、前記演算部から発生する熱が前記基準信号発生部に対して伝搬することを抑制する断熱部が配置されている
    ことを特徴とする請求項１記載の車載制御装置。
  7. 前記半導体回路は、アナログ信号を出力する回路として構成されており、
    前記車載制御装置は、前記半導体回路が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器を備え、
    前記比較部は、前記ＡＤ変換器がデジタル信号に変換した前記第１および第２出力値の間の前記差分を求める
    ことを特徴とする請求項１記載の車載制御装置。
  8. 前記車載制御装置は、
    前記半導体回路の温度を測定する温度モニタ、
    前記第１出力値と、前記半導体回路が前記第１出力値を出力したときの前記半導体回路の温度とのペアを１以上格納する初期値格納部、
    前記初期値格納部が格納している各前記ペアのうち、前記温度モニタの測定結果に対応するものを選択するセレクタ、
    を備え、
    前記比較部は、前記セレクタが選択した前記ペアが有する前記第１出力値と、前記第２出力値との間の前記差分を求める
    ことを特徴とする請求項１記載の車載制御装置。
  9. 前記車載制御装置は、
    前記半導体回路の入力値として第２基準信号を生成する第２基準信号発生部、
    前記第１出力値を格納するとともに、前記第２基準信号発生部が前記第２基準信号を前記半導体回路に対して入力したとき前記半導体回路が出力する第３出力値を格納する、初期値格納部、
    を備え、
    前記比較部は、
    前記第２出力値と、前記半導体回路が前記第３出力値を出力した時点より後の時点において前記第２基準信号発生部が前記第２基準信号を前記半導体回路に対して入力したとき前記半導体回路が出力する第４出力値との間の第２差分を求め、
    前記第１出力値と前記第３出力値との間の第３差分を求め、
    前記半導体回路が前記第１出力値を出力してから前記第２出力値を出力するまでの間における前記半導体回路のゲインの変動量、または前記半導体回路が前記第３出力値を出力してから前記第４出力値を出力するまでの間における前記半導体回路のゲインの変動量を、前記第２差分と前記第３差分の比に基づき求める
    ことを特徴とする請求項１記載の車載制御装置。
  10. 前記補正部は、
    前記比較部が求めた前記差分に基づき前記半導体回路からの出力値を補正する補正値を出力し、
    前記半導体回路は、
    前記補正部が出力する前記補正値にしたがって出力値を調整する調整部を備える
    ことを特徴とする請求項２記載の車載制御装置。
  11. 前記車載制御装置は、
    前記比較部が求めた前記差分が所定閾値を超えたか否かを判定しその結果を出力する判定器を備える
    ことを特徴とする請求項１記載の車載制御装置。
  12. 前記車載制御装置は、
    前記比較部が求めた前記差分が所定閾値を超えた旨を前記判定器が判定したとき、前記制御の中止、フェールセーフ処理、異常ログの記録、前記車両の運転者に対する報知、のうち少なくともいずれかを実行する
    ことを特徴とする請求項１１記載の車載制御装置。
  13. 前記車載制御装置は、前記車載機器を制御するための制御演算処理を実行する演算部を備え、
    前記補正部は、前記演算部の内部に実装されている
    ことを特徴とする請求項２記載の車載制御装置。
  14. 前記半導体回路、前記比較部、および前記経年劣化抑制部は、同一の半導体集積回路内に実装されている
    ことを特徴とする請求項４記載の車載制御装置。
  15. 車両に搭載される車載集積回路であって、
    出力値を出力する半導体回路、
    前記半導体回路の入力値として基準信号を生成する基準信号発生部、
    前記基準信号発生部が前記基準信号を前記半導体回路に対して入力したとき前記半導体回路が出力する第１出力値と、前記半導体回路が前記第１出力値を出力した時点より後の時点において前記基準信号発生部が前記基準信号を前記半導体回路に対して入力したとき前記半導体回路が出力する第２出力値との間の差分を求める比較部、
    を備えることを特徴とする車載集積回路。
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