專利名稱：半導(dǎo)體集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及片上熱傳感器(裝配在芯片上的溫度計(jì))的溫度控制內(nèi)容的修整。
背景技術(shù)：
高效的半導(dǎo)體集成電路相互之間以高速并行執(zhí)行計(jì)算，由此出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題是芯片溫度的上升。
當(dāng)芯片溫度變得高于某個(gè)極限，芯片上的晶體管變得有破裂或著火的危險(xiǎn)。因此，需要用于控制芯片溫度和防止晶體管的這些故障的技術(shù)。
其中的一種技術(shù)是在半導(dǎo)體集成電路中裝配熱傳感器并由此在當(dāng)芯片溫度超過(guò)一個(gè)預(yù)定值時(shí)降低計(jì)算速度或者自身停止計(jì)算(參考例如日本專利申請(qǐng)KOKAI公開號(hào)No.10-41466)。
在該技術(shù)中，例如在產(chǎn)品被裝運(yùn)之前，確定熱傳感器的溫度控制內(nèi)容的修整數(shù)據(jù)在執(zhí)行了修整測(cè)試以校準(zhǔn)熱傳感器的溫度之后被存儲(chǔ)在保險(xiǎn)電路中。
然而，在常規(guī)的修整測(cè)試中，由于正常操作中使用的信號(hào)路徑是照原樣使用的，在測(cè)試中將電源電壓提供給芯片的核。因此，由于該核內(nèi)發(fā)生的泄漏所生成的熱量而不能精確地執(zhí)行測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容
一種根據(jù)本發(fā)明的一方面的半導(dǎo)體集成電路被應(yīng)用到一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用第一電源電壓和獨(dú)立于該第一電源電壓的第二電源電壓，所述半導(dǎo)體集成電路具有被提供以該第一電源電壓的第一區(qū)域，部署在該第一區(qū)域內(nèi)的熱傳感器，以及將確定該熱傳感器的控制內(nèi)容的修整數(shù)據(jù)提供給該熱傳感器并部署在該第一區(qū)域內(nèi)的第一輸入路徑。


圖1是示意本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體集成電路的視圖；圖2是示意半導(dǎo)體集成電路作為參考實(shí)例的視圖；圖3是示意本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體集成電路的視圖；圖4是示意第二個(gè)實(shí)施例的所述半導(dǎo)體集成電路的視圖；圖5是示意本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體集成電路的視圖；圖6是示意本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體集成電路的視圖；圖7是示意第四個(gè)實(shí)施例的所述半導(dǎo)體集成電路的視圖；圖8是示意本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例的芯片布局的視圖；圖9是示意第五個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體集成電路的視圖；圖10是示意第五個(gè)實(shí)施例的所述半導(dǎo)體集成電路的視圖；圖11是示意第五個(gè)實(shí)施例的所述半導(dǎo)體集成電路的視圖；圖12是示意第五個(gè)實(shí)施例的所述半導(dǎo)體集成電路的視圖；圖13是示意本發(fā)明的第六個(gè)實(shí)施例的芯片布局的視圖；圖14是示意本發(fā)明的第七個(gè)實(shí)施例的芯片布局的視圖；圖15是示意本發(fā)明的第八個(gè)實(shí)施例的芯片布局的視圖；圖16是示意作為應(yīng)用實(shí)例的GPU的芯片布局的視圖；圖17是示意熱傳感器的一個(gè)實(shí)例的視圖；圖18是示意熱傳感器的所述實(shí)例的視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的一個(gè)方面的半導(dǎo)體集成電路。
1.概要在本發(fā)明的實(shí)例中，首先，與核(core)的電源分開地提供熱傳感器的電源，從而提供給熱傳感器的電源電壓獨(dú)立于提供給核的電源電壓。
其次，提供一個(gè)輸入路徑以無(wú)需經(jīng)過(guò)核而輸入修整數(shù)據(jù)(trimming data)到熱傳感器。
根據(jù)上述的方案，由于能夠在不給核提供任何電源電壓的狀態(tài)中為溫度校準(zhǔn)執(zhí)行修整測(cè)試，因此能夠在修整測(cè)試中不在核內(nèi)產(chǎn)生熱量而實(shí)現(xiàn)精確的修整測(cè)試。
2.實(shí)施例接下來(lái)，下面將解釋被認(rèn)為是最佳的幾個(gè)實(shí)施例。
注意，在下面的描述中，術(shù)語(yǔ)“芯片內(nèi)部”意指芯片上的整個(gè)區(qū)域，而術(shù)語(yǔ)“芯片外部”意指除了芯片上的整個(gè)區(qū)域之外的區(qū)域。特別地，當(dāng)有關(guān)于集成電路提到此術(shù)語(yǔ)時(shí)，以襯墊(端子)作為邊界將芯片內(nèi)部與芯片外部區(qū)分開(襯墊(pad)的位置屬于芯片內(nèi)部)。
(1)第一個(gè)實(shí)施例圖1示出了根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體集成電路。
根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的該半導(dǎo)體集成電路由LV(低電壓)區(qū)域11、HV(高電壓)區(qū)域12、以及充當(dāng)它們的接口的電壓轉(zhuǎn)換器27和28構(gòu)成。
LV區(qū)域11是被提供以第一電源電壓的區(qū)域并且包括例如計(jì)算單元(數(shù)據(jù)路徑單元)和各種控制電路。HV區(qū)域12是被提供以高于該第一電源電壓的第二電源電壓的區(qū)域并且包括熱傳感器18。由于第一和第二電源電壓是由不同的電源生成的，因此它們相互獨(dú)立。
LV區(qū)域11在其內(nèi)部署有修整寄存器控制器13，保險(xiǎn)電路(保險(xiǎn)盒)14，外部輸入/輸出電路15，修整寄存器16A、16B和16C，以及溫度管理模塊17。
保險(xiǎn)電路14存儲(chǔ)由在裝運(yùn)之前執(zhí)行的溫度校準(zhǔn)所確定的修整數(shù)據(jù)。修整寄存器控制器13和修整寄存器16A、16B和16C以環(huán)形相互串聯(lián)連接并且構(gòu)成修整數(shù)據(jù)的一個(gè)串聯(lián)傳送路徑。
修整寄存器16A在正常操作中保持從保險(xiǎn)電路14載入的用于調(diào)整熱傳感器18的修整數(shù)據(jù)。
至于修整寄存器16B和16C，當(dāng)例如存在多個(gè)熱傳感器時(shí)，它們可以被用作保持用于調(diào)整熱傳感器的修整數(shù)據(jù)的電阻器，或者當(dāng)存在將要調(diào)整的電路部件而不是熱傳感器時(shí)，修整寄存器16B和16C可被用作保持調(diào)整該電路部件的修整數(shù)據(jù)的電阻器。
溫度管理模塊17基于例如由熱傳感器18檢測(cè)到的報(bào)警信號(hào)Alert(芯片溫度)降低計(jì)算單元的運(yùn)算速度(提供給該計(jì)算單元的時(shí)鐘頻率)或者停止該計(jì)算單元的計(jì)算本身(時(shí)鐘信號(hào))。
HV區(qū)域12在其內(nèi)部署有熱傳感器18、修整寄存器19、以及選擇器20和21。
提供熱傳感器18以管理LV區(qū)域11內(nèi)的溫度并且由例如報(bào)警電路構(gòu)成。
報(bào)警電路通過(guò)比較參考電勢(shì)(其無(wú)溫度依賴性，由帶隙參考(bandgap referenceBGR)電路創(chuàng)建)和具有溫度依賴性的面結(jié)型二極管的接通電壓(Vf)檢測(cè)芯片溫度上升并且輸出報(bào)警信號(hào)Alert。
當(dāng)在熱傳感器18中使用報(bào)警電路時(shí)，就不可能使得驅(qū)動(dòng)熱傳感器18的電源電壓的值等于或小于面結(jié)型二極管的接通電壓(Vf)。這是為什么熱傳感器18被部署在HV區(qū)域12內(nèi)的其中一個(gè)原因。
修整寄存器19被連接到數(shù)據(jù)輸入端23、電阻器控制信號(hào)輸入端24、以及數(shù)據(jù)輸出端26。
在修整測(cè)試(溫度校準(zhǔn))中，熱傳感器18的修整數(shù)據(jù)被從芯片外部輸入到數(shù)據(jù)輸入端23。修整數(shù)據(jù)通過(guò)從數(shù)據(jù)輸入端23到熱傳感器18的第一輸入路徑(箭頭A1)不經(jīng)過(guò)LV區(qū)域11被直接提供給熱傳感器18。
注意，在正常操作中，存儲(chǔ)在保險(xiǎn)電路14中的熱傳感器18的修整數(shù)據(jù)是通過(guò)從保險(xiǎn)電路14到熱傳感器18的第二輸入路徑(箭頭B1)傳送到熱傳感器18的。
選擇器20連接到模式選擇輸入端22，而選擇器21連接到報(bào)警輸出端25。
當(dāng)測(cè)試模式信號(hào)被輸入到模式選擇輸入端22，由于選擇器20選擇了從數(shù)據(jù)輸入端23到熱傳感器18的第一輸入路徑，該修整數(shù)據(jù)從芯片外部被輸入到熱傳感器18。
此時(shí)，選擇器21選擇第一輸出路徑(箭頭A2)以通過(guò)報(bào)警輸出端25而不經(jīng)過(guò)LV區(qū)域11輸出由熱傳感器18輸出的報(bào)警信號(hào)到芯片外部。
當(dāng)正常操作模式信號(hào)被輸入到模式選擇輸入端22時(shí)，由于選擇器20選擇了經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換器27的從保險(xiǎn)電路14到熱傳感器18的第二輸入路徑，存儲(chǔ)在保險(xiǎn)電路14中的修整數(shù)據(jù)被傳送到熱傳感器18。
此時(shí)，選擇器21選擇經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換器28的從熱傳感器18到溫度管理模塊17的第二輸出路徑(箭頭B2)以將由熱傳感器18輸出的報(bào)警信號(hào)Alert傳送到LV區(qū)域11內(nèi)的溫度管理模塊17。
數(shù)據(jù)輸出端26是在修整測(cè)試中不經(jīng)過(guò)LV區(qū)域11輸出修整電阻器19中保持的修整數(shù)據(jù)到芯片外部的端子。
根據(jù)如上述所排列的半導(dǎo)體集成電路，在產(chǎn)品裝運(yùn)之前針對(duì)溫度校準(zhǔn)所執(zhí)行的修整測(cè)試中，修整數(shù)據(jù)可通過(guò)第一輸入路徑被傳遞，其通過(guò)修整電阻器19和選擇器20從數(shù)據(jù)輸入端23流向熱傳感器18，如由箭頭A1指示無(wú)需經(jīng)過(guò)LV區(qū)域11。
此外，在修整測(cè)試中，由熱傳感器18檢測(cè)的并指示芯片溫度的報(bào)警信號(hào)Alert也可以通過(guò)第一輸出路徑輸出到芯片外部，其通過(guò)選擇器21從熱傳感器18流向報(bào)警輸出端25，如由箭頭A2指示無(wú)需通過(guò)LV區(qū)域11。
因此，由于修整測(cè)試可以以其中沒(méi)有電源電壓被提供給LV區(qū)域11的狀態(tài)被執(zhí)行，在修整測(cè)試中在LV區(qū)域11內(nèi)不產(chǎn)生熱量，從而可以實(shí)現(xiàn)精確的修整測(cè)試。
參考圖2，圖2示出了充當(dāng)本發(fā)明的實(shí)例的基礎(chǔ)的半導(dǎo)體集成電路。在此情況下，在修整測(cè)試中，修整數(shù)據(jù)由外部輸入/輸出電路15輸入，而在正常的操作中，載入存儲(chǔ)在保險(xiǎn)電路14中的修整數(shù)據(jù)。
在任何模式下，修整數(shù)據(jù)被從LV區(qū)域11傳送到HV區(qū)域12，而報(bào)警信號(hào)Alert被從HV區(qū)域12傳送到LV區(qū)域11(箭頭C1和C2)。
特別地，由于在修整測(cè)試中電源電壓還必須提供給除了HV區(qū)域12之外的LV區(qū)域11，由于在LV區(qū)域11中生成的漏電流的熱量使得溫度校準(zhǔn)的精確度惡化。
注意，在本發(fā)明的該實(shí)例中，在正常的操作中載入修整數(shù)據(jù)的方法并不局限于從保險(xiǎn)電路14載入修整數(shù)據(jù)的該方法。例如，可以在初始化過(guò)程中從芯片外部的ROM載入修整數(shù)據(jù)或者也可從測(cè)試管腳載入。
如上所述，根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體集成電路，由于可以精確地執(zhí)行熱傳感器的修整測(cè)試，可以增強(qiáng)芯片的性能和可靠性。
(2)第二個(gè)實(shí)施例第二個(gè)實(shí)施例是第一個(gè)實(shí)施例的實(shí)例并且與應(yīng)用電源電壓到LV區(qū)域和HV區(qū)域有關(guān)。
如在概要部分中所描述的，在本發(fā)明的實(shí)例中，熱傳感器的電壓與到核的電源分開布置使得提供給熱傳感器的電源電壓獨(dú)立于提供給核的電源電壓。
為了獨(dú)立于提供給核的電源電壓為熱傳感器提供電源電壓，包含核(例如，ALU(算術(shù)和邏輯單元))的LV區(qū)域11可以被連接到電源端P1，而包含熱傳感器的HV區(qū)域12可如例如在圖3中所示的被連接到不同于電源端P1的電源端P2。
在此情況下，在產(chǎn)品被裝運(yùn)之前執(zhí)行的修整測(cè)試中，電源端P1被置于打開狀態(tài)并且電源電壓HV被提供給電源端P2，由此無(wú)需給LV區(qū)域11提供電源電壓LV就可以執(zhí)行HV區(qū)域12內(nèi)的熱傳感器的修整測(cè)試。
注意，在產(chǎn)品被裝運(yùn)之后，可以通過(guò)提供電源電壓LV給電源端P1以及提供電源電壓HV給電源端P2執(zhí)行正常的操作。
此外，為了獨(dú)立于提供給核的電源電壓為熱傳感器提供電源電壓，可以在芯片上部署電壓生成電路34以便如例如圖4中所示的分別相互獨(dú)立地控制電源電壓LV的生成/切斷和電源電壓HV的生成/切斷。
在此情況下，在產(chǎn)品被裝運(yùn)之前執(zhí)行的修整測(cè)試中，電源電壓LV被切斷或設(shè)置為0V而由電壓生成電路34生成電源電壓HV，由此可以無(wú)需給LV區(qū)域11提供電源電壓LV而執(zhí)行HV區(qū)域12內(nèi)的熱傳感器的修整測(cè)試。
注意，在產(chǎn)品被裝運(yùn)之后，可以通過(guò)提供電源電壓LV給LV區(qū)域11以及提供電源電壓HV給HV區(qū)域12執(zhí)行正常的操作。
(3)第三個(gè)實(shí)施例第三個(gè)實(shí)施例是第一個(gè)實(shí)施例的修正并且具有僅使用電源電壓Vcc的特點(diǎn)。即，當(dāng)?shù)谝浑娫措妷旱扔诘诙娫措妷簳r(shí)第三個(gè)實(shí)施例與第一個(gè)實(shí)施例中的半導(dǎo)體集成電路有關(guān)。
圖5示出了根據(jù)第三個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體集成電路。
根據(jù)第三個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體集成電路由核區(qū)域11A和傳感器區(qū)域12A構(gòu)成。因?yàn)閮H使用了電源電壓Vcc，所以第三個(gè)實(shí)施例沒(méi)有在該兩個(gè)區(qū)域之間充當(dāng)接口的電壓轉(zhuǎn)換器。
核區(qū)域11A是包括算術(shù)單元(例如，ALU)、各種控制電路等的區(qū)域，而傳感器區(qū)域12A是其中部署有熱傳感器18的區(qū)域。盡管僅使用了一種類型的電源電壓(Vcc)，提供給核區(qū)域11A的第一電源電壓獨(dú)立于提供給傳感器區(qū)域12A的第二電源電壓。
核區(qū)域11A在其內(nèi)部署修整寄存器控制器13，保險(xiǎn)電路14，外部輸入/輸出電路15，修整寄存器16A、16B和16C，以及溫度管理模塊17。
保險(xiǎn)電路14存儲(chǔ)由在裝運(yùn)之前執(zhí)行的溫度校準(zhǔn)所確定的修整數(shù)據(jù)。修整寄存器控制器13和修整寄存器16A、16B和16C以環(huán)形相互串聯(lián)連接并且構(gòu)成修整數(shù)據(jù)的一個(gè)串聯(lián)傳送路徑。
修整寄存器16A在正常操作中保持從保險(xiǎn)電路14載入的修整數(shù)據(jù)以調(diào)整熱傳感器18。
至于修整寄存器16B和16C，當(dāng)例如存在多個(gè)熱傳感器時(shí)，它們可以被用作保持用于調(diào)整熱傳感器的修整數(shù)據(jù)的電阻器，或者當(dāng)存在將要調(diào)整的電路部件而不是熱傳感器時(shí)，修整寄存器16B和16C可被用作保持調(diào)整所述電路部件的修整數(shù)據(jù)的電阻器。
溫度管理模塊17基于例如由熱傳感器18檢測(cè)到的報(bào)警信號(hào)Alert(芯片溫度)降低計(jì)算單元的運(yùn)算速度(提供給該計(jì)算單元的時(shí)鐘頻率)或者停止該計(jì)算單元的計(jì)算本身(時(shí)鐘信號(hào))。
傳感器區(qū)域12A在其內(nèi)部署有熱傳感器18、修整寄存器19、以及選擇器20和21。
提供熱傳感器18以管理LV區(qū)域11內(nèi)的溫度并且由例如報(bào)警電路構(gòu)成。
修整寄存器19被連接到數(shù)據(jù)輸入端23、電阻器控制信號(hào)輸入端24、以及數(shù)據(jù)輸出端26。
在修整測(cè)試(溫度校準(zhǔn))中，熱傳感器18的修整數(shù)據(jù)被從芯片外部輸入到數(shù)據(jù)輸入端23。修整數(shù)據(jù)通過(guò)從數(shù)據(jù)輸入端23到熱傳感器18的第一輸入路徑(箭頭A1)不經(jīng)過(guò)核區(qū)域11A被直接提供給熱傳感器18。
注意，在正常操作中，存儲(chǔ)在保險(xiǎn)電路14中的熱傳感器18的修整數(shù)據(jù)是通過(guò)從保險(xiǎn)電路14到熱傳感器18的第二輸入路徑(箭頭B1)提供給熱傳感器18的。
選擇器20連接到模式選擇輸入端22，而選擇器21連接到報(bào)警輸出端25。
當(dāng)測(cè)試模式信號(hào)被輸入到模式選擇輸入端22，由于選擇器20選擇了從數(shù)據(jù)輸入端23到熱傳感器18的第一輸入路徑，該修整數(shù)據(jù)從芯片外部被輸入到熱傳感器18。
此時(shí)，選擇器21選擇第一輸出路徑(箭頭A2)以通過(guò)報(bào)警輸出端25而不經(jīng)過(guò)核區(qū)域11A輸出由熱傳感器18輸出的報(bào)警信號(hào)到芯片外部。
當(dāng)正常操作模式信號(hào)被輸入到模式選擇輸入端22，由于選擇器20選擇了從保險(xiǎn)電路14到熱傳感器18的第二輸入路徑，存儲(chǔ)在保險(xiǎn)電路14中的修整數(shù)據(jù)被提供給熱傳感器18。
此時(shí)，選擇器21選擇從熱傳感器18到溫度管理模塊17的第二輸出路徑(箭頭B2)以將由熱傳感器18輸出的報(bào)警信號(hào)Alert傳送到核區(qū)域11A內(nèi)的溫度管理模塊17。
數(shù)據(jù)輸出端26是在修整測(cè)試中不經(jīng)過(guò)核區(qū)域11A輸出修整電阻器19中保持的修整數(shù)據(jù)到芯片外部的端子。
在如上所述排列的半導(dǎo)體集成電路中也可獲得如第一個(gè)實(shí)施例的同樣的優(yōu)點(diǎn)。
(4)第四個(gè)實(shí)施例第四個(gè)實(shí)施例示出了第三個(gè)實(shí)施例的實(shí)例并且與應(yīng)用電源電壓到核區(qū)域和傳感器區(qū)域有關(guān)。
在圖6所示的實(shí)例中，為了獨(dú)立于提供給核區(qū)域的電源電壓為傳感器區(qū)域提供電源電壓，核區(qū)域11A連接到電源端P1，傳感器區(qū)域12A連接到不同于電源端P1的電源端P2。
利用這種方案，在產(chǎn)品裝運(yùn)之前執(zhí)行的修整測(cè)試中，電源端P1被置于打開狀態(tài)，并且電源電壓HV可被提供給電源端P2，由此無(wú)需給核區(qū)域11A提供電源電壓Vcc就可以執(zhí)行傳感器區(qū)域12A內(nèi)的熱傳感器的修整測(cè)試。
注意，在產(chǎn)品被裝運(yùn)之后，可以通過(guò)提供電源電壓Vcc給電源端P1和P2執(zhí)行正常的操作。
此外，在圖7所示的實(shí)例中，為了獨(dú)立于提供給核區(qū)域的電源電壓為傳感器區(qū)域提供電源電壓，在芯片上部署電壓生成電路34以便相互獨(dú)立地控制到核區(qū)域11A的電源電壓Vcc的生成/切斷和到傳感器區(qū)域12A的電源電壓Vcc的生成/切斷。
利用這種方案，在產(chǎn)品被裝運(yùn)之前執(zhí)行的修整測(cè)試中，到核區(qū)域11A的電源電壓Vcc被切斷(shut-off)或設(shè)置為0V而由電壓生成電路34生成到傳感器區(qū)域12A的電源電壓Vcc，由此可以無(wú)需給核區(qū)域11A提供電源電壓Vcc而執(zhí)行傳感器區(qū)域12A內(nèi)的熱傳感器的修整測(cè)試。
注意，在產(chǎn)品被裝運(yùn)之后，可以通過(guò)提供電源電壓Vcc給核區(qū)域11A以及提供給傳感器區(qū)域12A執(zhí)行正常的操作。
(5)第五個(gè)實(shí)施例第五個(gè)實(shí)施例是第一到第四個(gè)實(shí)施例的修正，并且當(dāng)在芯片中部署有多個(gè)熱傳感器時(shí)與芯片上的熱傳感器的布局和電路排列有關(guān)。
圖8示出了根據(jù)第五個(gè)實(shí)施例的芯片布局。
在芯片10上部署有四個(gè)核31A、31B、31C和31D，以一一對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)應(yīng)于這些核31A、31B、31C和31D的四個(gè)存儲(chǔ)器32A、32B、32C和32D，以及I/O(輸入/輸出)電路33。
每個(gè)包含熱傳感器的溫度傳感電路30A、30B、30C和30D被插入到核31A、31B、31C和31D和存儲(chǔ)器32A、32B、32C和32D之間。溫度傳感電路30A、30B、30C和30D通過(guò)例如信號(hào)路徑PATH相互串聯(lián)連接。
每個(gè)核31A、31B、31C和31D包括諸如圖形處理單元(GPU)和中央處理單元(CPU)的處理器中的算術(shù)單元。此外，存儲(chǔ)器32A、32B、32C和32D為例如嵌入式DRAM(eDRAM)。
諸如片上熱二極管(OTD)的檢測(cè)單元和報(bào)警電路可用作溫度傳感電路30A、30B、30C和30D內(nèi)的熱傳感器。溫度傳感電路30A、30B、30C和30D被放置在第一和第二個(gè)實(shí)施例中的HV區(qū)域內(nèi)或者放置在第三和第四個(gè)實(shí)施例中的傳感器區(qū)域內(nèi)。
在HV區(qū)域或在傳感器區(qū)域內(nèi)還部署了信號(hào)路徑PATH。即，在信號(hào)路徑PATH內(nèi)不存在要求提供給LV區(qū)域或核區(qū)域的電源電壓LV的電路(中繼器等)。
圖9到12示出了根據(jù)第五個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體集成電路。
圖9和10對(duì)應(yīng)第一和第二個(gè)實(shí)施例的修正，并且如圖1、3、4和8中所示的那些相同的組件由與在這些圖中使用的那些組件相同的參考數(shù)字表示。此外，圖11和12對(duì)應(yīng)第三和第四個(gè)實(shí)施例的修正，并且如圖5、6、7和8中所示的那些相同的組件由與在這些圖中使用的那些組件的相同的參考數(shù)字表示。
LV區(qū)域11和核區(qū)域11A在其內(nèi)分別部署有修整寄存器控制器13，保險(xiǎn)電路14，外部輸入/輸出電路15，修整寄存器16A、16B、16C，16D、16E和16F，以及溫度管理模塊17。
保險(xiǎn)電路14存儲(chǔ)由在裝運(yùn)之前執(zhí)行的溫度校準(zhǔn)所確定的修整數(shù)據(jù)。修整寄存器控制器13和修整寄存器16A、16B、16C、16D、16E和16F以環(huán)形相互串聯(lián)連接并且構(gòu)成修整數(shù)據(jù)的一個(gè)串聯(lián)傳送路徑。
在正常操作中，修整寄存器16A、16B、16C和16D保持從保險(xiǎn)電路14載入的修整數(shù)據(jù)以調(diào)整熱傳感器18A、18B、18C和18D。修整電阻器16E和16F是保持用于調(diào)整除熱傳感器外的電路部件的修整數(shù)據(jù)的電阻器。
溫度管理模塊17基于例如由熱傳感器18A、18B、18C和18D檢測(cè)到的報(bào)警信號(hào)Alert(芯片溫度)降低計(jì)算單元的運(yùn)算速度(提供給該計(jì)算單元的時(shí)鐘頻率)或者停止該計(jì)算單元的計(jì)算本身(時(shí)鐘信號(hào))。
HV區(qū)域12和傳感器區(qū)域12A具有熱傳感器18A、18B、18C和18D，修整電阻器19A、19B、19C和19D，以及選擇器20A、20B、20C、20D、21A、21B、21C和21D。
修整電阻器19A、19B、19C和19D在修整測(cè)試(溫度校準(zhǔn))中保持通過(guò)數(shù)據(jù)輸入端23從芯片外部輸入的修整數(shù)據(jù)。修整電阻器19A、19B、19C和19D在數(shù)據(jù)輸入端23和數(shù)據(jù)輸出端26之間以串聯(lián)連接并且構(gòu)成修整數(shù)據(jù)的一個(gè)串聯(lián)傳送路徑。
在修整測(cè)試中，熱傳感器18A、18B、18C和18D的修整數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)輸入端23輸入。修整數(shù)據(jù)通過(guò)第一輸入路徑被傳送到各自的熱傳感器18A、18B、18C和18D，其從數(shù)據(jù)輸入端23流向熱傳感器18A、18B、18C和18D，無(wú)需經(jīng)過(guò)LV區(qū)域11或者核區(qū)域11A。
在正常操作中，存儲(chǔ)在保險(xiǎn)電路14中的熱傳感器18A、18B、18C和18D的修整數(shù)據(jù)通過(guò)第二輸入路徑被傳送到各自的熱傳感器18A、18B、18C和18D，其從保險(xiǎn)電路14流向熱傳感器18A、18B、18C和18D。
選擇器20A、20B、20C和20D連接到模式選擇輸入端22。選擇器21A、21B、21C和21D可以如圖9和11所示分別連接到報(bào)警輸出端25A、25B、25C和25D，或者可以如圖10和12所示通過(guò)選擇器29連接到單個(gè)公共報(bào)警輸出端25。
當(dāng)測(cè)試模式信號(hào)被輸入到模式選擇端22時(shí)，由于選擇器20A、20B、20C和20D選擇了從數(shù)據(jù)輸入端23到熱傳感器18A、18B、18C和18D的第一輸入路徑，修整數(shù)據(jù)從芯片外部分別輸入到熱傳感器18A、18B、18C和18D。
此時(shí)，選擇器21A、21B、21C和21D選擇第一輸出路徑以通過(guò)報(bào)警輸出端25A、25B、25C和25D而不經(jīng)過(guò)LV區(qū)域11或者核區(qū)域11A輸出由熱傳感器18A、18B、18C和18D輸出的報(bào)警信號(hào)Alert到芯片外部。
當(dāng)正常操作模式信號(hào)被輸入到模式選擇輸入端22時(shí)，由于選擇器20A、20B、20C和20D選擇了經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換器27A、27B、27C和27D的從保險(xiǎn)電路14流向熱傳感器18A、18B、18C和18D的第二輸入路徑，存儲(chǔ)在保險(xiǎn)電路14中的修整數(shù)據(jù)被分別傳送到熱傳感器18A、18B、18C和18D。
此時(shí)，選擇器21A、21B、21C和21D選擇經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換器28A、28B、28C和28D的從熱傳感器18A、18B、18C和18D流向溫度管理模塊17的第二輸出路徑，以便將由熱傳感器18A、18B、18C和18D輸出的報(bào)警信號(hào)Alert傳送到LV區(qū)域11或者核區(qū)域11A內(nèi)的溫度管理模塊17。
數(shù)據(jù)輸出端26是在修整測(cè)試中不經(jīng)過(guò)LV區(qū)域11或核區(qū)域11A輸出在修整電阻器19A、19B、19C和19D中保持的修整數(shù)據(jù)到芯片外部的端子。
由于如上所述的排列的半導(dǎo)體集成電路可以在芯片上部署多個(gè)熱傳感器，除了如第一到第四個(gè)實(shí)施例的那些相同的優(yōu)點(diǎn)之外，其還可以更精確地管理芯片上的溫度。
(6)第六到第八個(gè)實(shí)施例第六到第八個(gè)實(shí)施例是第五個(gè)實(shí)施例的修正并且與芯片上的熱傳感器的布局有關(guān)。
圖13示出了根據(jù)第六個(gè)實(shí)施例的芯片布局。
在第六個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感電路30A、30B、30C和30D的電源由存儲(chǔ)器(嵌入式DRAM)32A、32B、32C和32D共享。因此，類似于溫度傳感電路30A、30B、30C和30D，存儲(chǔ)器32A、32B、32C和32D被部署在第一和第二個(gè)實(shí)施例中的HV區(qū)域內(nèi)或者第三和第四個(gè)實(shí)施例中的傳感器區(qū)域內(nèi)。
當(dāng)存儲(chǔ)器32A、32B、32C和32D的電源的電壓不能被降低時(shí)這個(gè)實(shí)施例是有效的。通過(guò)將它們相互鄰近地部署，溫度傳感電路30A、30B、30C和30D以及存儲(chǔ)器32A、32B、32C和32D可以容易地共享電源。
圖14示出了根據(jù)第七個(gè)實(shí)施例的芯片布局。
在第七個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感電路30A、30B、30C和30D的電源由I/O電路33共享。因此，類似于溫度傳感電路30A、30B、30C和30D，I/O電路33被部署在第一和第二個(gè)實(shí)施例中的HV區(qū)域內(nèi)或者第三和第四個(gè)實(shí)施例中的傳感器區(qū)域內(nèi)。
當(dāng)I/O電路33的電源不能被降低時(shí)這個(gè)實(shí)施例是有效的。通過(guò)將溫度傳感電路30A、30B、30C和30D部署在I/O電路33的鄰近可以容易地共享電源。
圖15示出了根據(jù)第八個(gè)實(shí)施例的芯片布局。
在第八個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感電路30A、30B、30C和30D的電源由存儲(chǔ)器(嵌入式DRAM)32A、32B、32C和32D以及I/O電路33共享。因此，類似于溫度傳感電路30A、30B、30C和30D，存儲(chǔ)器32A、32B、32C和32D以及I/O電路33被部署在第一和第二個(gè)實(shí)施例中的HV區(qū)域內(nèi)或者第三和第四個(gè)實(shí)施例中的傳感器區(qū)域內(nèi)。
當(dāng)存儲(chǔ)器32A、32B、32C和32D以及I/O電路33的電源電壓不能隨著核31A、31B、31C和31D的電壓降低時(shí)這個(gè)實(shí)施例是有效的。當(dāng)溫度傳感電路30A、30B、30C和30D，存儲(chǔ)器32A、32B、32C和32D，以及I/O電路33在很小的位置內(nèi)部署在一起時(shí)，電源可以容易地被它們共享。
3.應(yīng)用實(shí)例接下來(lái)將描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路的應(yīng)用實(shí)例。
圖16示出了圖形處理單元(GPU)的芯片布局。
芯片10包括算術(shù)單元塊41A、41B、41C和41D，在其中將消耗大量功率并且由此溫度必須被監(jiān)視，在其中部署有熱傳感器18(OTD)，熱傳感器18(Alert)，嵌入式DRAM(eDRAM)42A、42B、42C和42D，以及高速I/O電路43。
熱傳感器18(OTD)是由OTD構(gòu)成的傳感器并且沿芯片10的邊緣放置在算術(shù)單元塊41A、41B、41C和41D的對(duì)稱軸上。
熱傳感器18(Alert)是每個(gè)均由報(bào)警電路構(gòu)成的傳感器并且對(duì)稱放置在芯片10內(nèi)。
此外，熱傳感器18(Alert)被放置在算術(shù)單元塊41A、41B、41C和41D與嵌入式DRAM 42A、42B、42C和42D之間，也以與算術(shù)單元塊41A、41B、41C和41D的對(duì)稱軸線對(duì)稱放置或者以與算術(shù)單元塊41A、41B、41C和41D的對(duì)稱軸的交叉點(diǎn)點(diǎn)對(duì)稱放置。
注意，本發(fā)明的實(shí)例也可以應(yīng)用于諸如中央處理單元(CPU)以及GPU的普通處理器。
圖17示出了熱傳感器(報(bào)警電路)的一個(gè)實(shí)例。
OTD具有2mv/℃或更低的溫度依賴性。當(dāng)通過(guò)偏置電路44應(yīng)用一個(gè)偏置(bias)到電流源45時(shí)，電流流向OTD，依賴于芯片溫度的檢測(cè)信號(hào)被輸入到差分(differential)放大器46的“負(fù)”輸入端。此外，由修整電路47輸出的參考電壓Vtemp被輸入到差分放大器46的“正”輸入端。
參考電壓Vtemp的值是根據(jù)熱傳感器18(Alert)的修整電路中的修整數(shù)據(jù)輸入確定的。
當(dāng)使能信號(hào)Enable被設(shè)置為“H”時(shí)，NAND電路48被啟動(dòng)，并且作為從NAND電路48輸出的檢測(cè)信號(hào)的報(bào)警信號(hào)Alert被設(shè)置為依照來(lái)自差分放大器46的輸出信號(hào)的值。
圖18示出了圖17所示的熱傳感器的電路實(shí)例。
BGR電路例如被用作偏置電路44。電流源45由P溝道MOS晶體管構(gòu)成。
修整電路47由具有不同尺寸(驅(qū)動(dòng)力)的多個(gè)P溝道MOS晶體管構(gòu)成。由于多個(gè)比特，例如6-比特修整數(shù)據(jù)Trim<0>、Trim<1>…、Trim<5>被輸入到修整電路47中，可以執(zhí)行64種類別的修整。
4.其它根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)例，由于可以精確地修整熱傳感器的溫度控制內(nèi)容，可以增強(qiáng)芯片性能和可靠性。
盡管已經(jīng)在上述的各實(shí)施例中描述了其中LV區(qū)域和HV區(qū)域被包含在同一個(gè)芯片上的情形以及其中核區(qū)域和傳感器區(qū)域被包含在同一個(gè)芯片上的情形，本發(fā)明的各實(shí)例也可以應(yīng)用于其中這些區(qū)域存在于不同芯片上的情形。
在其中多個(gè)芯片在一個(gè)包(package)內(nèi)被調(diào)節(jié)的多芯片模塊(MCM)的情形中，也可能將LV區(qū)域和HV區(qū)域部署到不同的芯片中，將核區(qū)域和傳感器區(qū)域部署到不同的芯片中，以及獨(dú)立地將電源部署到相應(yīng)的芯片中。
同樣在這種情形中，由于電源是分別部署的，當(dāng)執(zhí)行熱傳感器的修整測(cè)試時(shí)核內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)泄漏，由此可精確地執(zhí)行修整測(cè)試。
此外，在所描述的各實(shí)施例中，第一輸入路徑和第一輸出路徑被部署在HV區(qū)域內(nèi)或傳感器區(qū)域內(nèi)。即，在第一輸入路徑和第一輸出路徑中，沒(méi)有需要電源電壓LV進(jìn)行工作的電路(如中繼器)。
在上述的各實(shí)施例中已經(jīng)解釋了其中系統(tǒng)由兩種不同類型的電源電壓(除了地電壓Vss外)LV和HV構(gòu)成的實(shí)例，本發(fā)明的實(shí)例也可應(yīng)用于其中存在多于兩種類型的電源電壓的情形。
此外，在本發(fā)明的實(shí)例中，并沒(méi)有特別限制諸如熱傳感器18的模式和電路排列的元素。
當(dāng)例如通過(guò)在芯片外部監(jiān)視電流和電壓特性檢測(cè)到芯片上的溫度部分上升，片上熱二極管(OTD)可被用作熱傳感器。
此外，當(dāng)例如在芯片上檢測(cè)到溫度，報(bào)警電路可被用作熱傳感器。
報(bào)警電路是片上溫度檢測(cè)電路，其比較具有溫度依賴性的面結(jié)型二極管(OTD)的接通電壓(Vf)與由帶隙參考(BGR)電路創(chuàng)建的沒(méi)有溫度依賴性的參考電勢(shì)。當(dāng)溫度超過(guò)預(yù)定值時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)Alert。
此外，核電源的電源電壓被設(shè)置為例如1V或更低，而熱傳感器的電源的電源電壓被設(shè)置為例如2.8V。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易想到另外的優(yōu)點(diǎn)和修改。因此，本發(fā)明在其更為廣泛的方面并不局限于在此示意和描述的特定細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施例。因此，可以不偏離如所附權(quán)利要求書和它們的等同物所定義的一般發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍作各種各樣的修改。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體集成電路，具有獨(dú)立地使用第一和第二電源電壓的系統(tǒng)，該半導(dǎo)體集成電路包括被提供以第一電源電壓的第一區(qū)域；放置在所述第一區(qū)域中的熱傳感器；以及部署在所述第一區(qū)域中并且將確定所述熱傳感器的控制內(nèi)容的修整數(shù)據(jù)傳送到所述熱傳感器的第一輸入路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路，還包括被提供以第二電源電壓的第二區(qū)域；放置在所述第二區(qū)域中并且將所述修整數(shù)據(jù)傳送到所述熱傳感器的第二輸入路徑；以及放置在所述第一區(qū)域中并且選擇所述第一和第二輸入路徑之一的選擇器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體集成電路，其中所述選擇器在測(cè)試中選擇所述第一輸入路徑，在正常操作中選擇所述第二輸入路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路，還包括放置在所述第一區(qū)域中并且輸出由所述第一輸入路徑輸入的修整數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路，還包括放置在所述第一區(qū)域中并且輸出由所述熱傳感器檢測(cè)的報(bào)警信號(hào)的第一輸出路徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體集成電路，還包括將所述報(bào)警信號(hào)傳送到所述第二區(qū)域中的溫度管理模塊的第二輸出路徑；以及放置在所述第一區(qū)域中并且選擇所述第一和第二輸出路徑之一的選擇器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體集成電路，其中所述選擇器在測(cè)試中選擇所述第一輸出路徑，在正常操作中選擇所述第二輸出路徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路，還包括被施加以所述第一電源電壓的第一電源端；以及被提供以所述第二電源電壓的第二電源端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路，還包括生成所述第一和第二電源電壓的電壓生成電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路，其中所述第一電源電壓高于所述第二電源電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體集成電路，還包括在所述第一和第二區(qū)域之間充當(dāng)接口的電壓轉(zhuǎn)換器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路，其中所述第一和第二電源電壓具有相同的值。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路，其中所述第一輸入路徑包括含有串聯(lián)連接的多個(gè)電阻器的一部分串聯(lián)傳送路徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路，其中所述第二輸入路徑包括含有串聯(lián)連接的多個(gè)電阻器的一部分串聯(lián)傳送路徑。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路，還包括放置在所述第二區(qū)域中的算術(shù)單元。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體集成電路，其中所述熱傳感器靠近所述算術(shù)單元設(shè)置。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路，還包括在所述第二區(qū)域中放置的存儲(chǔ)器和I/O電路的至少其中一個(gè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體集成電路，其中所述熱傳感器靠近所述存儲(chǔ)器和所述I/O電路的至少其中一個(gè)設(shè)置。
19.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路的圖形處理單元。
20.一種包括含有根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路的中央處理單元的處理器。
21.一種在不同于第二區(qū)域的第一區(qū)域中提供的熱傳感器的修整測(cè)試方法，包括給所述第一區(qū)域提供第一電源電壓；利用部署在所述第一區(qū)域中的第一輸入路徑將修整數(shù)據(jù)輸入到所述熱傳感器；以及基于所述修整數(shù)據(jù)校準(zhǔn)所述熱傳感器的溫度。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的修整測(cè)試方法，其中利用部署在所述第一區(qū)域中的數(shù)據(jù)輸出端輸出所述修整數(shù)據(jù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的修整測(cè)試方法，還包括在正常操作中將所述第一電源電壓提供到所述第一區(qū)域；將第二電源電壓提供到所述第二區(qū)域；以及利用部署在所述第二區(qū)域中的第二輸入路徑將所述修整數(shù)據(jù)輸入到所述熱傳感器。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的修整測(cè)試方法，其中所述第一電源電壓被提供給第一電源端，所述第二電源電壓被提供給第二電源端。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的修整測(cè)試方法，其中所述第一和第二電源電壓是由電壓生成電路生成的。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的修整測(cè)試方法，其中所述第一電源電壓高于所述第二電源電壓。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的修整測(cè)試方法，其中通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換器在所述第一和第二區(qū)域之間傳送數(shù)據(jù)。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的修整測(cè)試方法，其中所述第一和第二電源電壓具有相同的值。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的修整測(cè)試方法，其中利用部署在所述第一區(qū)域中的第一輸出路徑輸出由所述熱傳感器檢測(cè)的報(bào)警信號(hào)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的修整測(cè)試方法，還包括在正常操作中將所述第一電源電壓提供到所述第一區(qū)域；將第二電源電壓提供到所述第二區(qū)域；以及將由所述熱傳感器檢測(cè)的報(bào)警信號(hào)輸出到所述第二區(qū)域中的溫度管理模塊。
全文摘要
一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例的半導(dǎo)體集成電路被應(yīng)用到使用第一電源電壓和獨(dú)立于所述第一電源電壓的第二電源電壓的系統(tǒng)，并且所述半導(dǎo)體集成電路包括被提供以所述第一電源電壓的第一區(qū)域，放置在所述第一區(qū)域內(nèi)的熱傳感器；以及放置在所述第一區(qū)域內(nèi)用于傳送確定所述熱傳感器的控制內(nèi)容的修整數(shù)據(jù)到所述熱傳感器的第一輸入路徑。
文檔編號(hào)H01L23/34GK101031784SQ20058003334
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者犬飼貴士, 浦川幸宏 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝