本發明專利技術涉及半導體裝置和溫度傳感器系統。為抑制電壓比較器的數量隨著芯片溫度檢測范圍的擴大而增大，半導體裝置中的溫度傳感器包括根據芯片溫度來輸出電壓的溫度檢測電路、生成多個參考電壓的參考電壓生成電路以及將由參考電壓生成電路獲得的每個參考電壓與溫度檢測電路的輸出電壓進行比較并由此生成配置有多個位的芯片溫度檢測信號的多個電壓比較器。此外，溫度傳感器包括基于芯片溫度檢測信號控制由參考電壓生成電路生成的參考電壓并由此改變芯片溫度檢測信號與芯片溫度之間的對應關系以使芯片溫度檢測范圍移位的控制電路?？梢栽诓辉黾与妷罕容^器的數量的情況下通過改變芯片溫度檢測信號與芯片溫度之間的對應關系擴大芯片溫度檢測范圍。
【技術實現步驟摘要】
半導體裝置和溫度傳感器系統本申請是申請日為2012年8月31日、申請號為201210318974.5、專利技術名稱為“半導體裝置和溫度傳感器系統”的中國專利技術專利申請的分案申請。相關申請的交叉引用在此通過引用全文并入2011年9月20日提交的日本專利申請No.2011-204243的公開內容，包括說明書、附圖和摘要。
本專利技術涉及半導體裝置和溫度傳感器系統，并且更特別地，涉及用于抑制電壓比較器的數量隨溫度傳感器的芯片溫度檢測范圍的擴大而增加的技術。
技術介紹
日本未經審查的專利申請公開No.2009-289795(專利文獻1)描述了用于將大工作電流的功能模塊與用于檢測芯片溫度的溫度檢測電路合并的并且能夠進行外部的溫度控制或者受系統板噪聲影響較少的溫度監控的半導體集成電路。日本未經審查的專利申請公開No.2004-6473(專利文獻2)描述了具有在半導體基板上的功能電路、用于檢測功能電路的溫度的溫度檢測元件以及用于控制功能電路的溫度的控制電路的半導體集成電路。當功能電路的溫度低于功能的最小操作溫度時，控制電路執行控制以便操作功能電路的部分或全部，以提高功能電路的溫度并抑制功能電路的外部輸出。日本未經審查的專利申請公開No.平8(1996)-55963(專利文獻3)描述了其中溫度傳感器所檢測出的溫度數據被發送給時鐘/外圍控制電路的集成電路，并且時鐘/外圍控制電路將溫度數據與保持于溫度設置電路內的操作溫度范圍的上限和下限進行比較，并且如果溫度位于該范圍之外則降低時鐘頻率并停止緩存操作。日本未經審查的專利申請公開No.2009-152311(專利文獻4)描述了其中電源電壓確定電路根據由溫度傳感器測得的溫度來估計具有最差的操作條件的性能的并且基于換算表確定半導體集成電路的新的電源電壓的半導體集成電路系統。
技術實現思路
在作為半導體集成電路的實例的系統LSI中，當芯片溫度上升至接近398K(125℃)的臨界溫度時，待機泄漏電流的增大以及LSI的芯片溫度的升高會不斷地重復，這會導致熱失控(thermalrunaway)。因此，溫度傳感器被并入系統LSI的芯片之內以監控芯片溫度，并且系統LSI的操作速率會在芯片溫度升高時降低。例如，在專利文獻1中，在電源電路3在芯片的溫度過高時停止給中央處理單元11供應內部的操作電源電壓之前，操作速率控制器14響應于芯片溫度的升高而分階段地降低中央處理單元11的操作速率(段落[0097])。中央處理單元11的操作速率的下降通過由PLL電路15供應給中央處理單元11的操作時鐘CL的頻率的多級降低來實現。對于中央處理單元11的操作速率的多級控制，操作速率控制器14在多個電平上識別出由溫度檢測電路10生成的在溫度檢測信號VTSEN和參考信號VREF之間的關系(段落[0098])。例如，多個參考電平VREF1、VREF2、VREF3、VREF4由單個參考信號VREF生成。操作速率控制器14在多個電平上識別出在多個參考電平VREF1、VREF2、VREF3、VREF4與溫度檢測信號VTSEN之間的關系。分壓電阻器Rref1到Rref5被用來生成參考電平VREF1、VREF2、VREF3、VREF4，并且電壓比較器CP1到CP4被用來識別在參考電平與溫度檢測信號之間的關系(段落[0099])。本專利技術的專利技術人已經研究了專利文獻1所描述的溫度傳感器在半導體集成電路內的低溫檢測中的應用，特別是在低溫下具有大的溫度依賴性的電路模塊(簡稱為“模塊”)的操作裕度的提高，使得難以確保特性裕度，以及通過根據溫度依賴性動態地改變電路常數而進行的電路操作特性的校正。根據專利文獻1所描述的溫度傳感器的配置，本專利技術的專利技術人發現了下列問題。在維持預定的檢測精度的同時將溫度檢測范圍擴大至低溫區(例如，-60℃)會大量地增加電壓比較器的數量，使得溫度傳感器的芯片占用面積不能被忽略。專利文獻2到4沒有考慮以下情況：在維持預定的檢測精度的同時將芯片溫度檢測范圍擴大至低溫區會大量地增加電壓比較器的數量，使得溫度傳感器的芯片占用面積不能被忽略。本專利技術的目的之一是提供一種用于在擴大芯片溫度檢測范圍時抑制電壓比較器的數量增加的技術。本專利技術的以上及其他的目的和新特征根據本說明書的描述和附圖將變得清楚。在本申請中公開的本專利技術的一個典型方面將簡要地描述如下。一種半導體裝置，包括用于檢測芯片溫度的溫度傳感器以及其操作能夠基于溫度傳感器的輸出來控制的模塊。溫度傳感器包括用于根據芯片溫度來輸出電壓的溫度檢測電路、用于生成多個參考電壓的參考電壓生成電路，以及用于將由參考電壓生成電路獲得的每個參考電壓與溫度檢測電路的輸出電壓進行比較并由此生成配置有多個位的芯片溫度檢測信號的多個電壓比較器。此外，溫度傳感器還包括控制電路，該控制電路用于基于芯片溫度檢測信號控制由參考電壓生成電路生成的參考電壓，并由此改變芯片溫度檢測信號和芯片溫度之間的對應關系(correspondence)以使芯片溫度檢測范圍移位。控制電路控制參考電壓，使得芯片溫度檢測范圍的一些部分在芯片溫度檢測范圍的移位(shift)附近彼此重疊。在本申請中公開的由本專利技術的一個典型方面獲得的效果將簡要地描述如下。可以抑制電壓比較器的數量隨芯片溫度檢測范圍的擴大而增加。附圖說明圖1是示出包含于作為根據本專利技術的半導體裝置的實例的LSI內的溫度傳感器的配置實例的框圖。圖2是作為根據本專利技術的半導體裝置的實例的LSI的框圖。圖3是示出在圖1所示的溫度傳感器中的參考電壓生成電路的配置實例的電路圖。圖4是示出在圖1所示的溫度傳感器中的參考電壓生成電路的另一個配置實例的電路圖。圖5是示出在圖1所示的溫度傳感器中的邏輯單元的配置實例的框圖。圖6是示出圖1所示的LSI的主要部件的操作的流程圖。圖7是用于說明在保持于圖1所示的溫度傳感器的第一寄存器內的信息與保持于該溫度傳感器的第二寄存器內的信息之間的對應關系的示意圖。圖8是用于說明在圖1所示的溫度傳感器中的參考電壓調整寄存器的功能的示意圖。圖9是在圖1所示的溫度傳感器的溫度升高期間的操作時序圖。圖10是在圖1所示的溫度傳感器的溫度降低期間的操作時序圖。圖11是示出作為根據本專利技術的半導體裝置的實例的LSI的另一種布局的框圖。具體實施方式1.實施例的概述首先，將對在本申請中公開的本專利技術的示例性實施例進行概述。在示例性實施例的概要描述中以供應到其上的括號引用的在附圖中的參考編號只是在以參考編號標記的構件的概念中所包含的一個構件的例示。[1]根據本專利技術的一種示例性實施例的半導體裝置(半導體芯片)(200)包括用于檢測芯片溫度(半導體裝置溫度)的溫度傳感器(4)以及其操作能夠基于溫度傳感器的輸出來控制的模塊(2，6-17)。溫度傳感器包括用于根據芯片溫度來輸出電壓的溫度檢測電路(46)、用于生成多個參考電壓的參考電壓生成電路(50)以及用于將由參考電壓生成電路獲得的每個參考電壓與溫度檢測電路的輸出電壓進行比較并由此生成配置有多個位的芯片溫度檢測信號的多個電壓比較器(53到56)。此外，溫度傳感器包括用于基于芯片溫度檢測信號控制由參考電壓生成電路而生成的參考電壓并由此改變芯片溫度檢測信號與芯片溫度之間的對應關系以使芯片溫度檢測范圍移位的控制電路(45)?？刂齐娐房刂茀⒖茧妷菏沟眯颈疚臋n來自技高網...
【技術保護點】
一種使半導體芯片的溫度檢測范圍移位的方法，包括：使用溫度傳感器檢測半導體芯片的溫度；生成對應于所檢測的芯片溫度的電壓信號；生成多個參考電壓信號；將所述多個參考電壓信號與對應于所檢測的芯片溫度的所述電壓信號進行比較，由此生成配置有多個位的芯片溫度檢測信號；以及通過基于具有多個位的所述芯片溫度檢測信號調整所述多個參考電壓來使所述芯片的溫度檢測范圍移位。
【技術特征摘要】
2011.09.20 JP 2011-2042431.一種使半導體芯片的溫度檢測范圍移位的方法，包括：使用溫度傳感器檢測半導體芯片的溫度；生成對應于所檢測的芯片溫度的電壓信號；生成多個參考電壓信號；將所述多個參考電壓信號與對應于所檢測的芯片溫度的所述電壓信號進行比較，由此生成配置有多個位的芯片溫度檢測信號；以及通過基于具有多個位的所述芯片溫度檢測信號調整所述多個參考電壓來使所述芯片的溫度檢測范圍移位。2.根據權利要求1所述的方法，其中所述調整使得所述芯片溫度檢測范圍的一些部分在所述芯片溫度檢測范圍的移位附近彼此重疊。3.根據權利要求1所述的方法，進一步包括：將用于控制所述多個參考電壓的參考電壓控制信號保持于第一寄存器中，以及在所述調整之前將具有多個位的所述芯片溫度檢測信號保持于第二寄存器中。4.根據權利要求3所述的方法，進一步包括：將所述參考電壓控制信號和具有多個位的所述芯片溫度檢測信號輸出到所述溫度傳感器的外部，其中所述輸出使用第三寄存器進行。5.根據權利要求3所述的方法，其中所述多個參考電壓通過使用多個電阻器對輸入電壓進行分壓以及從所述多個電阻器當中選擇與所述輸入電壓的分壓有關的電阻器來生成。6.根據權利要求5所述的方法，其中所述選擇基于保持于所述第二寄存器中的具有多個位的所述芯片溫度檢測信號。7.根據權利要求6所述的方法，其中所述選擇在預定的掩蔽時段內進行。8.根據權利要求7所述的方法，進一步包括：基于所述參考電壓控制信號和具有多個位的所述芯片溫度檢測信號來微調內部電路。9.根據權利要求8所述的方法，進一步包括：基于所述參考電壓控制信號和具有多個位的所述芯片溫度檢測信號來生成低溫操作信號；以及根據所述低溫操作信號來執行用于產生熱量的虛擬操作。10.根據權利要求9所述的方法，進一步包括：基于所述參考電壓控制信號和具有多個位的所述芯片溫度檢測信號來生成中斷信號；以及根據所述中斷信號來控制與所述芯片相關聯的半導體裝置的操作速率。11.一種用于使半導體裝置中的半導體芯片的溫度檢測范圍移位的系統，所述系統包括：根據溫度傳感器檢測的芯片溫度來輸出電壓信號的溫度檢測電路；生成多個參考電壓信號的參考電壓生成電路；將由所述參考電壓生成電路獲得的每個參考電壓信號與所述溫度檢測電路的電壓信號進行比較并由此生成配置有多個位的芯片溫度檢測信號的多個電壓比較器；以及基于具有多個位的所述芯片...
【專利技術屬性】
技術研發人員：亀山禎史，成瀨峰信，伊藤崇泰，
申請(專利權)人：瑞薩電子株式會社，
類型：發明
國別省市：日本,JP
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