半導体装置及び温度センサシステム
【課題】チップ温度検出範囲の拡大に伴って電圧比較器の数が増大するのを抑える。
【解決手段】半導体装置（２００）の温度センサ（４）は、チップ温度に応じた電圧を出力する温度検出回路（４６）と、複数のリファレンス電圧を形成するためのリファレンス電圧形成回路（５０）と、各リファレンス電圧毎に温度検出回路の出力電圧との電圧比較を行うことで、複数ビット構成のチップ温度検出信号を形成するための複数の電圧比較器（５３〜５６）とを含む。さらに上記温度センサは、チップ温度検出信号に基づいてリファレンス電圧を制御することによりチップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフト可能な制御回路（４５）を含む。チップ温度検出範囲の拡大は、チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更すれば良く、電圧比較器の数の増大を伴わない。
【解決手段】半導体装置（２００）の温度センサ（４）は、チップ温度に応じた電圧を出力する温度検出回路（４６）と、複数のリファレンス電圧を形成するためのリファレンス電圧形成回路（５０）と、各リファレンス電圧毎に温度検出回路の出力電圧との電圧比較を行うことで、複数ビット構成のチップ温度検出信号を形成するための複数の電圧比較器（５３〜５６）とを含む。さらに上記温度センサは、チップ温度検出信号に基づいてリファレンス電圧を制御することによりチップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフト可能な制御回路（４５）を含む。チップ温度検出範囲の拡大は、チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更すれば良く、電圧比較器の数の増大を伴わない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及び温度センサシステムに関し、特に温度センサのチップ温度検出範囲の拡大に伴って電圧比較器の数が増大するのを抑えるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、大動作電流の機能モジュールとチップ温度を検出する温度検出回路とを内蔵してシステムボードの雑音による影響が少ない外部の温度制御もしくは温度監視が可能な半導体集積回路が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、半導体基板上の機能回路と、上記機能回路の温度を検知する温度検知素子と、上記機能回路の温度を制御する制御回路とを有し、上記機能回路の温度がその機能の動作保証最低温度より低温のとき、上記制御回路によって、上記機能回路の一部または全部を動作させて、上記機能回路の温度を上昇させるとともに、上記機能回路からの出力を外部に出さないように制御する半導体集積回路が記載されている。
【０００４】
特許文献３には、温度センサで検出した温度のデータをクロック・周辺コントロール回路に送り、クロック・周辺コントロール回路は、その温度データと温度設定回路に保持されている動作温度の上限値と下限値との比較を行い、それから外れている場合には、クロックを下げたり、キャッシュを停止させたりする集積回路が記載されている。
【０００５】
特許文献４には、温度センサにて測定した温度から電源電圧決定回路が最悪動作条件時の性能を予測し、変換テーブルに基づいて半導体集積回路の新たな電源電圧を決定するようにした半導体集積回路システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２８９７９５号公報
【特許文献２】特開２００４−６４７３号公報
【特許文献３】特開平８−５５９６３号公報
【特許文献４】特開２００９−１５２３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体集積回路の一例とされるシステムＬＳＩにおいては、チップ温度が３９８Ｋ(１２５°Ｃ)付近の臨界温度まで上昇すると、スタンバイ時リーク電流の増加とＬＳＩのチップ温度の上昇との反復が際限なく繰り返されて、熱暴走を起こす。そこで、システムＬＳＩのチップに温度センサを内蔵して、温度センサによってチップ温度をモニタして、チップ温度上昇時にシステムＬＳＩの稼働率を低下させることが行われる。
【０００８】
例えば特許文献１では、チップ温度が過温度状態となって電源供給回路３による中央処理ユニット１１への内部動作電源電圧供給停止となる以前に、稼働率コントローラ１４はチップ温度の上昇に応答して中央処理ユニット１１の稼働率を段階的に低減する（段落００９７）。中央処理ユニット１１の稼働率の低減は、ＰＬＬ回路１５から中央処理ユニット１１に供給される動作クロックＣＬの周波数の多段的な低減によって実現する。この中央処理ユニット１１の稼働率の多段制御のために、稼働率コントローラ１４は温度検出回路１０で生成される温度検出信号ＶTSENと参照信号ＶREFとの関係をマルチレベルで弁別する（段落００９８）。例えば単一の参照信号ＶREFからマルチレベルの参照レベルＶREF1、ＶREF2、ＶREF3、ＶREF4が生成される。稼働率コントローラ１４は、マルチレベルの参照レベルＶREF1、ＶREF2、ＶREF3、ＶREF4と温度検出信号ＶTSENとの関係をマルチレベルで弁別する。参照レベルＶREF1、ＶREF2、ＶREF3、ＶREF4の形成には分圧抵抗Ｒｒｅｆ１〜Ｒｒｅｆ５が用いられ、参照レベルと温度検出信号との弁別には電圧比較器ＣＰ１〜ＣＰ４が用いられる（段落００９９）。
【０００９】
本願発明者は、特許文献１に記載されている温度センサを、半導体集積回路の低温時の検出に応用し、特に低温時の温度依存性が大きく、特性マージンの確保が厳しい回路モジュール（単に「モジュール」という）に対してその動作マージンの改善を図ること、また、温度依存度に則して回路定数を動的に変化させて回路動作特性を補正することについて検討した。しかし、特許文献１に記載されている温度センサの構成によれば、所定の検出精度を保ちながら温度検出範囲を例えば−６０°Ｃなどの低温域にまで拡大するには、電圧比較器の数が膨大となり、温度センサのチップ占有面積が無視できなくなることが、本願発明者によって見いだされた。
【００１０】
尚、特許文献２〜４においては、所定の検出精度を保ちながらチップ温度検出範囲を低温域にまで拡大した場合に、電圧比較器の数が膨大となり、温度センサのチップ占有面積が無視できなくなることについては考慮されていない。
【００１１】
本発明の目的は、チップ温度検出範囲の拡大に伴って電圧比較器の数が増大するのを抑えるための技術を提供することにある。
【００１２】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００１４】
すなわち、半導体装置は、チップ温度を検出可能な温度センサと、上記温度センサの出力に基づいて動作制御可能なモジュールとを含む。上記温度センサは、チップ温度に応じた電圧を出力する温度検出回路と、複数のリファレンス電圧を形成するためのリファレンス電圧形成回路と、上記リファレンス電圧形成回路によって得られた各リファレンス電圧毎に上記温度検出回路の出力電圧との電圧比較を行うことで、複数ビット構成のチップ温度検出信号を形成するための複数の電圧比較器とを含む。さらに上記温度センサは、上記チップ温度検出信号に基づいて、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を制御することにより上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフト可能な制御回路を含む。上記制御回路は、上記チップ温度検出範囲のシフト前後で、上記チップ温度検出範囲の一部が重複するように上記リファレンス電圧を制御する。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１６】
すなわち、チップ温度検出範囲の拡大に伴って電圧比較器の数が増大するのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかる半導体装置の一例とされるＬＳＩに含まれる温度センサの構成例ブロック図である。
【図２】本発明にかかる半導体装置の一例とされるＬＳＩのブロック図である。
【図３】図１に示される温度センサにおけるリファレンス電圧形成回路の構成例回路図である。
【図４】図１に示される温度センサにおけるリファレンス電圧形成回路の別の構成例回路図である。
【図５】図１に示される温度センサにおける論理部の構成例ブロック図である。
【図６】図１に示されるＬＳＩにおける主要部の動作を示すフローチャートである。
【図７】図１に示される温度センサにおける第１レジスタ４５１の保持情報と第２レジスタ４５２の保持情報との対応関係の説明図である。
【図８】図１に示される温度センサにおけるリファレンス電圧調整用レジスタの機能説明図である。
【図９】図１に示される温度センサにおける温度上昇時の動作タイミング図である。
【図１０】図１に示される温度センサにおける温度降下時の動作タイミング図である。
【図１１】本発明にかかる半導体装置の一例とされるＬＳＩの別のレイアウトを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
【００１９】
〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係る半導体装置（２００）は、チップ温度を検出可能な温度センサ（４）と、上記温度センサの出力に基づいて動作制御可能なモジュール（２，６〜１７）とを含む。このとき、上記温度センサは、チップ温度に応じた電圧を出力する温度検出回路（４６）と、複数のリファレンス電圧を形成するためのリファレンス電圧形成回路（５０）と、上記リファレンス電圧形成回路によって得られた各リファレンス電圧毎に上記温度検出回路の出力電圧との電圧比較を行うことで、複数ビット構成のチップ温度検出信号を形成するための複数の電圧比較器（５３〜５６）とを含む。さらに上記温度センサは、上記チップ温度検出信号に基づいて、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を制御することにより上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフト可能な制御回路（４５）を含む。上記制御回路は、上記チップ温度検出範囲のシフト前後で、上記チップ温度検出範囲の一部が重複するように上記リファレンス電圧を制御する。
【００２０】
上記の構成によれば、半導体装置における温度センサ内の制御回路は、上記チップ温度検出信号に基づいて、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を制御することにより上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフトすることができ、そのようにチップ温度検出範囲がシフトされることによって、チップ温度検出範囲を拡大することができる。このようにチップ温度検出範囲の拡大は、上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更することで対応することができ、電圧比較器の数の増大を伴わない。これにより、チップ温度検出範囲の拡大に伴って温度センサのチップ占有面積が増大するのを抑えることができる。また、上記チップ温度検出範囲のシフト前後で、上記チップ温度検出範囲の一部が重複するように上記リファレンス電圧を制御することにより、チップ温度検出範囲のシフト直後にシフト方向とは逆の方向にチップ温度（Ｔｊ）が変化した場合でも、その場合のチップ温度検出を正常に行うことができる。
【００２１】
このような半導体装置におけるひとつの具体的な形態として、上記制御回路は、上記リファレンス電圧を制御するためのリファレンス電圧制御信号を保持可能な第１レジスタ（４５１）と、上記チップ温度検出信号を保持可能な第２レジスタ（４５２）とを含んで構成することができる。これにより、リファレンス電圧制御信号を一時的に第１レジスタに保持しておくことができ、チップ温度検出信号を一時的に第２レジスタに保持しておくことができる。このことは、上記制御回路での制御動作の円滑化を図る上で有効とされる。
【００２２】
別の具体的な形態として、上記制御回路には、更に上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とを上記温度センサの外部へ出力するための第３レジスタ（４５３）を含めることができる。第３レジスタを介して、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とを上記温度センサの外部へ出力することができるので、チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更してチップ温度検出範囲がシフトされた場合でも、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて、チップ温度を正しく把握することができる。
【００２３】
別の具体的な形態として、上記リファレンス電圧形成回路は、入力された電圧を分圧するための複数の抵抗（３０１Ａ，３０１Ｂ等）と、上記複数の抵抗のうち、入力された電圧の分圧に関与される抵抗を選択するためのスイッチ（３０２等）とを含んで構成することができる。それによれば、上記複数の抵抗のうち、入力された電圧の分圧に関与される抵抗がスイッチで選択されることにより、入力された電圧を容易に分圧することができる。
【００２４】
別の具体的な形態として、上記制御回路は、上記スイッチの動作を制御するためのスイッチ制御信号を、上記第２レジスタに保持されたチップ温度検出信号に基づいてインクリメント又はディクリメントするスイッチ制御回路（４５５）を含んで構成することができる。このスイッチ制御回路が設けられることにより、スイッチ制御信号のインクリメント又はディクリメントは、上記第２レジスタに保持されたチップ温度検出信号に基づいて行うことができる。
【００２５】
別の具体的な形態として、上記スイッチ制御回路は、上記第２レジスタから伝達された信号の論理値を所定のマスク期間だけ固定するためのマスク機能を有し、上記マスク期間に、上記スイッチ制御信号のインクリメント又はディクリメントを行うように構成することができる。このようなマスク処理が行われることにより、第２レジスタの保持情報が更新されても、所定のマスク期間は、第２レジスタの保持情報の更新がスイッチ制御回路での制御に反映されないので、リファレンス電圧制御信号の安定化を図ることができる。上記マスク期間は、第１レジスタが更新されて、この更新後のリファレンス電圧に従って電圧比較器の出力状態が安定するまでの期間を勘案して設定することができる。
【００２６】
別の具体的な形態として、上記モジュールには、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とを上記第３レジスタを介して取り込み、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて内部回路のトリミングを実行可能な第１モジュール（１５，１６）を含めることができる。それによれば、第１モジュールは、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とを上記第３レジスタを介して取り込むことにより、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて内部回路のトリミングを容易に行うことができる。
【００２７】
別の具体的な形態として、上記制御回路は、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて低温時動作制御信号を形成するための低温時動作制御信号形成回路（４５６）を含み、上記モジュールは、上記低温時動作制御信号に従って、発熱を目的とするダミー動作を実行可能な第２モジュール（１７）を含んで構成することができる。第２モジュールのダミー動作によりチップ温度（Ｔｊ）を上げることができる。このダミー動作によりチップ温度が所定の温度を越えた時点で、第２モジュールの動作モードをそれまでのダミー動作からそれとは別の動作（通常動作）に遷移させることができる。従って第２モジュールが、低温時の温度依存性が大きい場合でも、低温時における第２モジュールの不安定動作を回避することができる。
【００２８】
別の具体的な形態として、上記モジュールには、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とを上記第３レジスタを介して取り込み、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて所定の割込み信号を形成し、上記割込み信号に応じて上記半導体装置内の稼働率を低下させるための制御を実行可能なＣＰＵ（２）を含めることができる。それによれば、ＣＰＵは、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて所定の割込み信号を形成し、上記割込み信号に応じて半導体装置内の稼働率を低下させるので、半導体装置の熱暴走を回避することができる。
【００２９】
別の具体的な形態として、上記温度センサには、上記温度センサの外部から与えられた信号に従って、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を微調整可能なリファレンス電圧調整回路（４８）を設けることができる。それによれば、この半導体装置のユーザ（顧客）は、この半導体装置が搭載されたユーザシステムにおいて、リファレンス電圧調整回路を介してリファレンス電圧の微調整を行うことができる。
【００３０】
〔２〕本発明の代表的な実施の形態に係る温度センサシステム（４）は、半導体装置のチップ温度を検出可能とされる。そしてこの温度センサシステムは、チップ温度に応じた電圧を出力する温度検出回路（４６）と、複数のリファレンス電圧を形成するためのリファレンス電圧形成回路（５０）とを含む。また上記温度センサシステム（４）は、上記リファレンス電圧形成回路によって得られた各リファレンス電圧毎に上記温度検出回路の出力電圧との電圧比較を行うことで、複数ビット構成のチップ温度検出信号を形成するための複数の電圧比較器（５３〜５６）を含む。さらに上記温度センサシステム（４）は、上記チップ温度検出信号に基づいて、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を制御することにより上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフト可能な制御回路（４５）とを含む。このとき、上記制御回路は、上記チップ温度検出範囲のシフト前後で、上記チップ温度検出範囲の一部が重複するように上記リファレンス電圧を制御する。
【００３１】
上記の構成によれば、温度センサシステムにおける制御回路は、上記チップ温度検出信号に基づいて、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を制御することにより上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフトすることができ、そのようにチップ温度検出範囲がシフトされることによって、チップ温度検出範囲を拡大することができる。チップ温度検出範囲の拡大は、上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更することで対応することができ、電圧比較器の数の増大を伴わずに済む。これにより、チップ温度検出範囲の拡大に伴って温度センサのチップ占有面積が増大するのを抑えることができる。また、上記チップ温度検出範囲のシフト前後で、上記チップ温度検出範囲の一部が重複するように上記リファレンス電圧を制御することにより、チップ温度検出範囲のシフト直後にシフト方向とは逆の方向にチップ温度（Ｔｊ）が変化した場合でも、その場合のチップ温度検出を正常に行うことができる。
【００３２】
２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。
【００３３】
《実施の形態１》
図２には、本発明にかかる半導体装置の一例とされるＬＳＩ（Large Scale Integration）が示される。
【００３４】
図２に示されるＬＳＩ２００は、特に制限されないが、自動車に搭載されるカーナビゲーションシステムに用いられるもので、公知の半導体集積回路製造技術により単結晶シリコン基板などの一つの半導体基板に形成される。ＬＳＩ２００は、それぞれ所定の機能を有する複数のモジュールを含み、Ｓｏｃ（System-on-a-chip）として形成される。複数のモジュールには、ＣＰＵ（中央処理装置）２と、その周辺回路とされる複数のモジュール６〜１７とが含まれる。ＣＰＵ２は、予め定められたプログラムに基づいて所定の演算処理を実行する。図示はしないが、ＣＰＵ２は、１つ以上の同じ演算処理を実行するモジュールを含むことができる。複数のモジュール６〜１７のうち、モジュール１１は、割り込みコントローラとされる。割込みコントローラ１１は、周辺回路からの割込み要求を受信してＣＰＵ２に供給される割込み信号をアサートする。また、複数のモジュール６〜１７のうち、モジュール１５は高速シリアルインタフェースの一例であるＳＡＴＡ（Serial Advanced Technology Attachment）インタフェースとされ、モジュール１６はＳＡＴＡ以外の高速シリアルインタフェースとされ、モジュール１７はＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラとされる。ＳＡＴＡインタフェース１５は、磁気ドライブや光学ドライブなどを接続するためのインタフェースとされる。高速シリアルインタフェース１６は、例えばＵＳＢ３．０やＰＣＩ・Ｅｘｐｒｅｓｓなどに対応するインタフェースとされる。ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７は、クロック信号の立ち上がり・立ち下がりのそれぞれでデータをやり取り可能なメモリであるＤＤＲ−ＳＤＲＡＭ（Double-Data-Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory）のコントローラである。ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭは、ＬＳＩ２００の外部に配置されており、その動作は、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７によって制御される。
【００３５】
図２に示されるＬＳＩ２００には、チップ温度を検出可能な温度センサ４が形成される。本例においてこの温度センサ４は、温度上昇を生じやすいＣＰＵ２の近傍に配置される。温度センサ４による温度検出結果は、動作制御のために、割込みコントローラ１１、ＳＡＴＡインタフェース１５、高速シリアルインタフェース１６、及びＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７に伝達される。
【００３６】
例えば１２５°Ｃを越えるような過温度状態が温度センサ４によって検出された場合に、割込みコントローラ１１に対して所定の割込み要求がなされる。この割込み要求に対応する割込み処理がＣＰＵ２で実行されると、ＬＳＩ２００の外部に配置された電源回路に対して、ＣＰＵ２への電源電圧の供給の一部または全部の停止が指示される。ＣＰＵ２への電源電圧の供給が停止されると、ＣＰＵ２の一部または全部の動作が停止されるので、チップ温度が次第に低下される。温度センサ４による温度検出結果が過温度状態でない状態では、ＬＳＩ２００の外部に配置された電源回路からＣＰＵ２の一部または全部に電源電圧が供給される。
【００３７】
ＳＡＴＡインタフェース１５や高速シリアルインタフェース１６には、それぞれ温度依存特性の調整が可能なトリミング回路が内蔵される。ＳＡＴＡインタフェース１５や高速シリアルインタフェース１６では、温度センサ４による温度検出結果に基づいて、内蔵トリミング回路によるトリミングが行われ、それによって、ＳＡＴＡインタフェース１５や高速シリアルインタフェース１６の温度依存特性が補正されるようになっている。上記トリミング回路は、トリミングのための複数の抵抗と、その抵抗の端子を温度センサ４による温度検出結果に基づいて選択的に回路動作に関与させるためのスイッチなどによって形成され、上記抵抗の切り替えによって温度依存特性が補正される構成のものを適用することができる。
【００３８】
ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７は、低温動作マージンの少ないモジュールの一例とされる。ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７のように低温動作マージンの少ないモジュールは、例えば外面保証が−４０°Ｃとされていても、実動はそれよりも高い温度例えば−２０°Ｃを越えてから動作させるのが望ましい。このため本例においてＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７は、温度センサ４から出力された低温時動作制御信号に基づいて、−４０°Ｃ＜Ｔｊ＜−２０°Ｃが成立する状態では、発熱を目的とするダミー動作が行われる。「Ｔｊ」はチップ温度である。そしてこのダミー動作により、チップ温度Ｔｊが−２０°Ｃを越えた時点でダミー動作が停止され、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７の本来の制御動作が行われることで、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭのリード・ライトが可能になる。上記ダミー動作は、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７に対して信号の入出力を伴わない動作とされる。例えばＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７内でテストパターンを発生させ、当該テストパターンをＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７の内部論理に伝達させて発熱させることは、上記ダミー動作として有効とされる。
【００３９】
ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７をダミー動作させただけでは温度が例えば−２０°Ｃを越えない場合は、他のモジュールも合わせてダミー動作させて、必要な熱量を確保する。温度が−２０°Ｃを越えた場合は、他のモジュールを含めたダミー動作は停止させることによって、通常の稼動へ移行する。
【００４０】
次に、上記温度センサ４の詳細に構成について説明する。
【００４１】
図１には、温度センサ４の構成例が示される。
【００４２】
温度センサ４は、論理部４１と、アナログ部４２とを含む。
【００４３】
論理部４１は、制御信号入力回路４３、リファレンス調整用レジスタ４４、制御回路４５を含む。
【００４４】
制御信号入力回路４３は、アイドル状態を示すＤｉｄｌｅ信号を取り込んで、ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４を形成する。
【００４５】
リファレンス調整用レジスタ４４は、このＬＳＩ２００が搭載されるユーザシステムからリファレンス電圧調整用信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ０〜３を保持するために設けられる。リファレンス調整用レジスタ４４に保持されたリファレンス電圧調整用信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ０〜３によってリファレンス電圧の微調整を行うことができる。リファレンス電圧調整用信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ０〜３には、例えば図８に示されるように、１６通りの組み合わせがあり、各組み合わせには、チップ温度検出にけるオフセット調整値が割り当てられている。リファレンス電圧調整用信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ０〜３の１６通りの組み合わせの中から任意に選択してリファレンス調整用レジスタ４４に設定することによってリファレンス電圧の微調整が可能とされる。本例では、リファレンス電圧の微調整により、チップ温度検出のオフセット調整を１°Ｃ単位で実行することができる。尚、リファレンス電圧調整用信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ０〜３のデフォルト値は、「０，０，０，０」とされる。
【００４６】
制御回路４５は、チップ温度検出範囲の拡大に伴って温度センサのチップ占有面積が増大するのを抑えるため、チップ温度検出信号に基づいてリファレンス電圧を制御することにより上記チップ温度検出信号における各ビットとチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフトする機能を有する。このようにチップ温度検出範囲がシフトされることによって、チップ温度検出範囲を拡大することができる。
【００４７】
尚、上記論理部４１における各部の詳細な構成については後に詳述する。
【００４８】
アナログ部４２は、温度検出回路４６、アナログ出力バッファ４７、リファレンス電圧調整回路４８、リファレンス出力バッファ４９、及びチップ温度検出信号形成回路５７を含む。
【００４９】
温度検出回路４６は、ＬＳＩ２００のチップ温度に応答して温度検出信号ｔｈｓｅｎを生成する一方、雑音の影響を低減するために参照電圧Ｖｒｅｆを生成する。この温度検出回路４６には、例えば特許文献１（段落００７７〜００８６）に記載されている回路を適用することができる。温度検出回路４６の動作用電源電圧は、低電位側電源電圧Ｖｓｓｑを基準とする高電位側電源Ｖｄｄｑとされる。高電位側電源Ｖｄｄｑや低電位側電源電圧Ｖｓｓｑは、ＬＳＩ２００に設けられた外部端子１８，２０を介して、ＬＳＩ２００の外部から取り込まれる。制御信号入力回路４３の出力信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４が温度検出回路４６に伝達される。温度検出回路４６は、制御信号入力回路４３の出力信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４がハイレベルのときにアクティブ状態とされる。このとき温度検出信号ｔｈｓｅｎや参照電圧Ｖｒｅｆの生成が行われる。Ｄｉｄｌｅ信号がハイレベルにされた場合、制御信号入力回路４３の出力信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４がローレベルとなり、温度検出信号ｔｈｓｅｎや参照電圧Ｖｒｅｆは生成されない。
【００５０】
アナログ出力バッファ４７は、上記温度検出回路４６の出力を取り込んで、温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅを出力する。この温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅは、ＬＳＩ２００の外部端子１９を介してＬＳＩ２００の外部に出力される。アナログ出力バッファ４７は、出力信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４がハイレベルのときにアクティブ状態とされる。このとき温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅが外部端子１９を介してＬＳＩ２００の外部に出力される。アナログ出力バッファ４７は、出力信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４がローレベルのときに非アクティブ状態とされる。このとき温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅは、ＬＳＩ２００の外部に出力されない。
【００５１】
リファレンス電圧調整回路４８は、リファレンス電圧調整用レジスタ４４の設定情報に従って、チップ温度検出信号形成回路５７に入力されるリファレンス電圧の微調整を行う。リファレンス電圧調整回路４８は、特に制限されないが、可変抵抗回路５８、演算増幅器（ＯＰ）５１、及びｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ５２とを含んで成る。演算増幅器５１には、動作用電源として、高電位側電源電圧Ｖｄｄｑ及び低電位側電源電圧Ｖｓｓｑが供給される。演算増幅器５１の非反転入力端子（＋）には、温度検出回路４６から出力されるリファレンス電圧Ｖｒｅｆが伝達される。可変抵抗回路５８は、リファレンス電圧調整回路４８の出力電圧を分圧するための複数の抵抗と、上記リファレンス電圧調整用レジスタ４４の設定情報に従って、上記複数の抵抗の分圧比を変更可能なスイッチとを含んで成る。この可変抵抗回路５８によって分圧された電圧が演算増幅回路５１の反転入力端子（−）に供給される。
【００５２】
リファレンス出力バッファ４９は、温度検出回路４６から出力されたリファレンス電圧ＶｒｅｆをＶｔｈｒｅｆとしてＬＳＩ２００の外部に出力するために設けられる。リファレンス出力バッファ４９は、出力信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４がハイレベルのときにアクティブ状態とされる。このとき、ＬＳＩ２００の外部端子２１を介してリファレンス電圧ＶｒｅｆがＬＳＩ２００の外部に出力される。リファレンス出力バッファ４９は、出力信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４がローレベルのときに非アクティブ状態とされる。このとき、リファレンス電圧Ｖｒｅｆは、ＬＳＩ２００の外部に出力されない。
【００５３】
チップ温度検出信号形成回路５７は、各ビットがチップ温度に対応する複数ビット構成のチップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０，ｔｈｃｐｏｕｔ５，ｔｈｃｐｏｕｔ１０，ｔｈｃｐｏｕｔ１５（「ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５」と略記する）を形成するために設けられる。チップ温度検出信号形成回路５７は、複数のリファレンス電圧を形成するためのリファレンス電圧形成回路５０と、上記リファレンス電圧形成回路５０によって得られた各リファレンス電圧毎に上記温度検出回路４６の温度検出電圧ｔｈｓｅｎとの電圧比較を行うことで、チップ温度に対応する複数ビット構成のチップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５を形成するための複数の電圧比較器（ＣＰ）５３〜５６とを含む。電圧比較器５３〜５６の非反転入力端子（＋）には、温度検出回路４６の温度検出信号ｔｈｓｅｎが伝達される。電圧比較器５３〜５６の反転入力端子（−）には、リファレンス電圧形成回路５０における複数のリファレンス電圧のうち、対応するものが供給される。温度検出回路４６の温度検出信号ｔｈｓｅｎと、リファレンス電圧形成回路５０における複数のリファレンス電圧との基準レベルは、共通の低電位側電源電圧Ｖｓｓｑである。
【００５４】
ここで、温度検出信号ｔｈｓｅｎは温度に依存して出力電圧が変化する（例えば１．７ｍＶ／°Ｃ）。温度検出信号ｔｈｓｅｎのノイズレベルを現実的な範囲内の±１０〜±５０ｍＶと想定すると、温度検出信号ｔｈｓｅｎでノイズキャンセルされなければ、温度検出信号ｔｈｓｅｎのノイズだけで±５．５°Ｃ〜±３７．７°Ｃの誤差が発生してしまうことになる。本例では、温度検出回路４６の温度検出信号ｔｈｓｅｎと、リファレンス電圧形成回路５０における複数のリファレンス電圧との基準レベルが共通の低電位側電源電圧Ｖｓｓｑとされるため、電圧比較器５３〜５６の差動増幅動作によるコモンモード除去機能によりノイズキャンセルが行われることで、高精度の温度検出結果（チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５）を得ることが可能となる。
【００５５】
図３には、リファレンス電圧形成回路５０の構成例が示される。
【００５６】
リファレンス電圧形成回路５０は、電圧比較器５３〜５６に対応して配置された４個の電圧形成部５０３〜５０６を含む。この電圧形成部５０３〜５０６は、リファレンス電圧調整回路４８の出力電圧ｔｈｒｅｆと、低電位側電源電圧Ｖｓｓｑとに結合され、低電位側電源電圧Ｖｓｓｑを基準としてリファレンス電圧調整回路４８の出力電圧ｔｈｒｅｆを分圧することによって、それぞれ所定レベルのリファレンス電圧を形成する。
【００５７】
電圧形成部５０３は、電圧比較器５６の反転入力端子（−）に供給されるリファレンス電圧を形成する。この電圧形成部５０３は、Ｖｓｓｑ側分圧抵抗群３０１Ａと、ｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群３０１Ｂと、このｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群３０１Ｂにおける各分圧抵抗を選択的に回路動作に関与させることで分圧比の変更を可能とするスイッチ群３０２とを含む。
【００５８】
電圧形成部５０４は、電圧比較器５５の反転入力端子（−）に供給されるリファレンス電圧を形成する。この電圧形成部５０４は、Ｖｓｓｑ側分圧抵抗群３０３Ａと、ｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群３０３Ｂと、このｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群３０３Ｂにおける各分圧抵抗を選択的に回路動作に関与させることで分圧比の変更を可能とするスイッチ群３０４とを含む。
【００５９】
電圧形成部５０５は、電圧比較器５４の反転入力端子（−）に供給されるリファレンス電圧を形成する。この電圧形成部５０５は、Ｖｓｓｑ側分圧抵抗群３０５Ａと、ｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群３０５Ｂと、このｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群３０５Ｂにおける各分圧抵抗を選択的に回路動作に関与させることで分圧比の変更を可能とするスイッチ群３０６とを含む。
【００６０】
電圧形成部５０６は、電圧比較器５３の反転入力端子（−）に供給されるリファレンス電圧を形成する。この電圧形成部５０６は、Ｖｓｓｑ側分圧抵抗群３０７Ａと、ｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群３０７Ｂと、このｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群３０７Ｂにおける各分圧抵抗を選択的に回路動作に関与させることで分圧比の変更を可能とするスイッチ群３０８とを含む。
【００６１】
ここで、電圧形成部５０６におけるＶｓｓｑ側分圧抵抗群３０７Ａにおける各分圧抵抗の値が「Ｒａ」で示されるとき、電圧形成部５０５におけるＶｓｓｑ側分圧抵抗群３０５Ａにおける各分圧抵抗の値は「ｎ×Ｒａ」とされ、電圧形成部５０４におけるＶｓｓｑ側分圧抵抗群３０３Ａにおける各分圧抵抗の値は「２ｎ×Ｒａ」とされ、電圧形成部５０３におけるＶｓｓｑ側分圧抵抗３０１における各分圧抵抗の値は「３ｎ×Ｒａ」とされる。「ｎ」は抵抗比とされ、この抵抗比ｎによって、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の温度差が決定される。本例では、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の温度差が５°Ｃとなるように、抵抗比ｎが決定される。
【００６２】
電圧形成部５０３〜５０６におけるスイッチ群３０２〜３０８の状態は、制御回路４５によって制御される。そしてこのスイッチ制御により、電圧比較器５３〜５６に供給されるリファレンス電圧を変更することができる。電圧比較器５３〜５６に供給されるリファレンス電圧が変更されることによって、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５における各ビットとチップ温度との対応関係が変更される。本例では、電圧形成部５０３〜５０６におけるスイッチ群３０２〜３０８の状態によって、チップ温度検出範囲を１５°Ｃ単位でシフトすることができる。スイッチ群３０２〜３０８は、制御回路４５から出力されるリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３によって動作制御される。
【００６３】
図４には、リファレンス電圧形成回路５０の別の構成例が示される。
【００６４】
図４に示されるリファレンス電圧形成回路５０は、分圧抵抗群３１０，３１１，３１２，３１３，３１４と、スイッチ群３１５とが直列接続されて成る。分圧抵抗群３１０の一端は低電位側電源電圧Ｖｓｓｑに結合される。スイッチ群３１５の一端にはリファレンス電圧調整回路４８の出力電圧ｔｈｒｅｆが印加される。分圧抵抗群３１０，３１１の直列接続ノードから、電圧比較器５３の反転入力端子（−）に供給されるリファレンス電圧が得られる。分圧抵抗群３１１，３１２の直列接続ノードから、電圧比較器５４の反転入力端子（−）に供給されるリファレンス電圧が得られる。分圧抵抗群３１２，３１３の直列接続ノードから、電圧比較器５５の反転入力端子（−）に供給されるリファレンス電圧が得られる。分圧抵抗群３１３，３１４の直列接続ノードから、電圧比較器５６の反転入力端子（−）に供給されるリファレンス電圧が得られる。
【００６５】
分圧抵抗群３１０〜３１３における各分圧抵抗の値は「Ｒｄ」とされ、分圧抵抗群３１４における各分圧抵抗の値は「Ｒｃ」とされる。チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の温度差が５°Ｃとなるように、分圧抵抗群３１０〜３１４における各分圧抵抗の値が設定される。また、スイッチ群３１５の状態は、制御回路４５によって制御される。そしてこのスイッチ制御により、電圧比較器５３〜５６に供給されるリファレンス電圧を変更することができる。電圧比較器５３〜５６に供給されるリファレンス電圧が変更されることによって、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５における各ビットとチップ温度との対応関係が変更される。本例では、スイッチ群３１５の状態によって、チップ温度検出範囲を１５°Ｃ単位でシフトすることができる。スイッチ群３１５は、制御回路４５から出力されるリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３によって動作制御される。
【００６６】
図５には、論理部４１における主要部の構成例が示される。
【００６７】
論理部４１における制御回路４５は、第１レジスタ４５１、第２レジスタ４５２、第３レジスタ４５３、スイッチ制御回路４５５、及び低温度動作信号形成回路４５６を含む。
【００６８】
第１レジスタ４５１は、４ビット構成とされ、リファレンス電圧を制御するためのリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３を保持する。リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３は、リファレンス電圧形成回路５０に伝達される。リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３の初期値は「０，１，０，０」とされる。この初期値は、ＬＳＩの使用環境や、ＬＳＩに搭載するモジュールに必要な温度制御に合わせて変える。チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５は第２レジスタ４５２に伝達される。第２レジスタ４５２は、４ビット構成とされる。スイッチ制御回路４５５は、スイッチ群（３０２，３０４，３０６，３０８，３１５）の動作を制御するためのリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３を、第２レジスタ４５２に保持されたチップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５に基づいてインクリメント又はディクリメントする。本例では、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が、「１，１，１，１」のときにリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメントされ、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が、「０，０，０，０」のときに、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がディクリメントされる。インクリメント値及びディクリメント値は「１」とされる。リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメント又はディクリメントされることによって、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５における各ビットとチップ温度との対応関係が変更されて、チップ温度検出範囲のシフトが行われる。
【００６９】
ここで、チップ温度検出範囲のシフトについて詳述する。
【００７０】
図７には、第１レジスタ４５１の保持情報（ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３）と、第２レジスタ４５２の保持情報（ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５）との対応関係が示される。
【００７１】
本例では、第１レジスタ４５１の初期値が「０，１，０，０」とされる。第１レジスタ４５１が「０，１，０，０」の場合、第２レジスタ４５２に書き込まれるチップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の各ビットとチップ温度との対応関係は、次のようになる。
【００７２】
すなわち、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「０，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−３５°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−３０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１の「１，１，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−２５°Cを示す。また、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，０」はチップ温度Ｔｊ=−２０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」はチップ温度Ｔｊ=−１５°Cを示す。つまり、第１レジスタ４５１の保持情報が「０，１，０，０」の場合のチップ温度検出範囲は、−３５〜１５°Cとされる。
【００７３】
第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「１，１，１，１」となった場合には、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，１，０，０」に変更される。第１レジスタ４５１の保持情報が「１，１，０，０」の状態（Ｎｏ４）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「０，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−２０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−１５°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−１０°Cを示す。また、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，０」はチップ温度Ｔｊ=−５°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」はチップ温度Ｔｊ=０°Cを示す。つまり、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」から「１，１，０，０」に変更されることにより、チップ温度検出範囲が、それまでの「−３５〜−１５°C」から「−２０〜０°C」にシフトされる。
【００７４】
同様にｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「１，１，１，１」となった場合には、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が変更されることにより、チップ温度検出範囲がシフトされる。例えばリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「０，１，１，１」の状態（Ｎｏ１５）になると、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「０，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=１４５°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=１５０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，０，０」はチップ温度Ｔｊ=１５５°Cを示す。また、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，０」はチップ温度Ｔｊ=１６０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」はチップ温度Ｔｊ=１６５°Cを示す。つまり、第１レジスタ４５１の保持情報が「０，１，１，１」の場合のチップ温度検出範囲は、１４５〜１６５°Cとされる。
【００７５】
さらにリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，１，１，１」の状態（Ｎｏ１６）になると、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「０，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=１６０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=１６５°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，０，０」はチップ温度Ｔｊ=１７０°Cを示す。また、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，０」はチップ温度Ｔｊ=１７５°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」はチップ温度Ｔｊ=１８０°Cを示す。つまり、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，１，１，１」の場合の温度検出範囲は、１００〜１８０°Cとされる。
【００７６】
第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「０，０，０，０」となった場合には、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がディクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，０，０，０」に変更される。第１レジスタ４５１の保持情報が「１，０，０，０」の状態（Ｎｏ２）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「０，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−５０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−４５°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−４０°Cを示す。また、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，０」はチップ温度Ｔｊ=−３５°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」はチップ温度Ｔｊ=３０°Cを示す。つまり、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」から「１，０，０，０」に変更されることにより、チップ温度検出範囲が、それまでの「−３５〜−１５°C」から「−５０〜−３０°C」にシフトされる。
【００７７】
同様にリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がディクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「０，０，０，０」の状態（Ｎｏ１）になると、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「０，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−６０°C未満を示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−６０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−５５°Cを示す。また、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，０」はチップ温度Ｔｊ=−５０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」はチップ温度Ｔｊ=−４５°Cを示す。つまり、第１レジスタ４５１の保持情報が「０，０，０，０」の場合の温度検出範囲は、−６０〜−４５°Cとされる。
【００７８】
本例において制御回路４５は、チップ温度検出範囲のシフト前後で、チップ温度検出範囲の一部が重複するようにリファレンス電圧を制御する。例えば第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）から「１，１，０，０」の状態（Ｎｏ４）に変更された場合には、チップ温度検出範囲のシフト前後で、−２０°Ｃと−１５°Ｃとが重複している。同様に、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）から「１，０，０，０」の状態（Ｎｏ２）に変更された場合には、チップ温度検出範囲のシフト前後で、−３０°Ｃと−３５°Ｃとが重複している。このようにチップ温度検出範囲のシフト前後で、チップ温度検出範囲の一部が重複するようにリファレンス電圧を制御するのは、チップ温度検出範囲のシフト直後にシフト方向とは逆の方向にチップ温度Ｔｊが変化した場合を考慮したものである。具体的には以下の通りである。
【００７９】
例えば第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）において、チップ温度Ｔｊが−１５°Ｃで、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「１，１，１，１」となった場合には、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，１，０，０」に変更される。ここで、仮に第１レジスタ４５１の保持情報が「１，１，０，０」の状態（Ｎｏ４）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「０，０，０，０」がチップ温度Ｔｊ=−１５°Cに割り当てられているものとすると、実際のチップ温度がＴｊ=−２０°Ｃになった場合、それを検出することができない。
【００８０】
そこで、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，１，０，０」の状態（Ｎｏ４）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「０，０，０，０」をチップ温度Ｔｊ=−２０°Cに割り当て、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，０，０，０」をチップ温度Ｔｊ=−１５°Cに割り当て、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，０，０」をチップ温度Ｔｊ=−１０°Cに割り当てる。つまり、チップ温度検出範囲のシフト前後で、−２０°Ｃと−１５°Ｃとを重複させる。このようにすると、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）において、チップ温度Ｔｊが−１５°Ｃで、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「１，１，１，１」となった場合には、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，１，０，０」に変更される。これにより、チップ温度検出範囲が、それまでの「−３５〜−１５°C」から「−２０〜０°C」にシフトされた後において、実際のチップ温度がＴｊ＝−２０°Ｃになった場合には、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「０，０，０，０」となり、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がディクリメントされるので、その場合のチップ温度検出を正常に行うことができる。
【００８１】
また、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「０，０，０，０」となった場合には、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がディクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，０，０，０」に変更される。ここで、仮に第１レジスタ４５１の保持情報が「１，０，０，０」の状態（Ｎｏ２）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」がチップ温度Ｔｊ=−３５°Cに割り当てられているものとすると、実際のチップ温度がＴｊ=−３０°Ｃになった場合、それを検出することができない。
【００８２】
そこで、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，０，０，０」の状態（Ｎｏ２）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」をチップ温度Ｔｊ=−３０°Cに割り当て、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，０」をチップ温度Ｔｊ=−３５°Cに割り当て、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，０，０」をチップ温度Ｔｊ=−４０°Cに割り当てる。つまり、チップ温度検出範囲のシフト前後で、−３０°Ｃと−３５°Ｃとを重複させる。このようにすると、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）において、チップ温度Ｔｊが−３５°Ｃで、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「０，０，０，０」となった場合には、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がディクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，０，０，０」に変更される。これにより、チップ温度検出範囲が、それまでの「−３５〜−１５°C」から「−５０〜−３０°C」にシフトされた後において、実際のチップ温度がＴｊ＝−３０°Ｃになった場合には、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「１，１，１，１」となり、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメントされるので、その場合のチップ温度検出を正常に行うことができる。
【００８３】
以上の説明では、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）を基準としたが、第１レジスタ４５１の別の状態においても、同様のことがいえる。
【００８４】
図５に示されるスイッチ制御回路４５５は、第２レジスタ４５２の保持情報（ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５）が「１，１，１，１」のときにリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３をインクリメントし、第２レジスタ４５２の保持情報（ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５）が「０，０，０，０」のときに、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３をディクリメントする。また、スイッチ制御回路４５５は、第２レジスタ４５２の保持情報（ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５）が「１，１，１，１」又は「０，０，０，０」になった場合にマスク処理を開始する。このマスク処理では、第２レジスタ４５２から伝達された信号の論理値が所定のマスク期間だけ固定される。従って、第２レジスタ４５２の保持情報が更新されても、所定のマスク期間は、第２レジスタ４５２の保持情報の更新がスイッチ制御回路４５５での制御に反映されない。そして上記マスク期間は、第１レジスタ４５１が更新されて、この更新後のリファレンス電圧に従って電圧比較器５３〜５６の出力状態が安定するまでの期間を勘案して設定される。本例では、マスク期間を１００〜３００μｓｅｃに設定している。このようなマスク処理が行われることにより、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３の安定化を図ることができる。
【００８５】
図５に示される第３レジスタ４５３には、上記スイッチ回路４５５からリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３とチップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５とが保持される。この第３レジスタ４５３の保持情報は、低温度動作信号形成回路４５６、ＳＡＴＡインタフェース１５、高速シリアルインタフェース１６、論理回路３１などに伝達される。論理回路３１は、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３が「０，０，１，１」となり、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「１，１，０，０」となった場合に、ＣＰＵ２に対する割込み要求信号をアサートする。この割込み要求信号は、過温度状態に対する割込み処理の要求として、割込みコントローラ１１に伝達される。ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３の左から３つ目のビット（ｔｈｃｐｔａｐｉｎ２）がローレベルになると、ＣＰＵ２に対する割込み要求信号はネゲートされる。
【００８６】
図５に示される低温度動作信号形成回路４５６は、第３レジスタ４５３からリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３とチップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５とを取り込み、それに基づいて低温度動作信号を形成する。この低温度動作信号は、４ｂｉｔ構成とされる。低温度動作信号の１ビット目は、−２５°Ｃ未満でローレベル、−２５°Ｃ以上でハイレベルとされる。低温度動作信号の２ビット目は、−２０°Ｃ未満でローレベル、−２０°Ｃ以上でハイレベルとされる。低温度動作信号の３ビット目は、−１５°Ｃ未満でローレベル、−１５°Ｃ以上でハイレベルとされる。低温度動作信号の４ビット目は、−１０°Ｃ未満でローレベル、−１０°Ｃ以上でハイレベルとされる。このように低温度動作信号の形成において、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の他にリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３が必要となるのは、スイッチ制御回路４５５でのスイッチ制御によってチップ温度検出信号における各ビットとチップ温度との対応関係が変更されていても、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３を参照することで、対応するチップ温度を正しく把握することができるからである。低温度動作信号形成回路４５６によって得られた低温度動作信号は、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７へ伝達される。ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７は、−４０°Ｃ＜Ｔｊ＜−２０°Ｃが成立する状態では、発熱を目的とするダミー動作を行う。Ｔｊはチップ温度である。ダミー動作期間中は、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭのリード・ライトは不可能とされる。そしてこのダミー動作によりチップ温度Ｔｊが−２０°Ｃを越えると、その時点でダミー動作が停止され、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７の本来の制御動作が行われることで、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭのリード・ライトが可能になる。これによりチップ温度Ｔｊが−２０°Ｃを越えてからＤＤＲ−ＳＤＲＡＭのリード・ライトが行われるため、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７の不安定動作を回避することができる。ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７をダミー動作させただけでは温度が例えば−２０°Ｃを越えない場合は、他のモジュールも合わせてダミー動作させて、必要な熱量を確保する。温度が−２０°Ｃを越えた場合は、ダミー動作は停止させることによって、通常の稼動へ移行する。
【００８７】
図５に示される制御信号入力回路４３は、入力されたＤｉｄｌｅ信号の論理を反転するためのインバータ４３２を含む。このインバータ４３２の出力が、ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４としてアナログ部４２へ伝達される。
【００８８】
次に、上記のように構成されたＬＳＩ２００の作用について説明する。
【００８９】
図６には、ＬＳＩ２００における主要部の動作の流れが示される。
【００９０】
ＬＳＩ２００の電源投入（６０１）後のパワーオンリセット前において、温度センサ４のアナログ部４２では、リファレンス電圧調整用信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ０〜３とリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３の初期値が確定されるものとする（６０２）。また、アナログ部４２において、アナログ出力バッファ４７から外部端子２９を介して温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅが出力され、リファレンス出力バッファ４９から外部端子２１を介してリファレンス電圧Ｖｔｈｒｅｆが出力される。温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅやリファレンス電圧Ｖｔｈｒｅｆは、ＬＳＩ２００が熱暴走した場合においても出力され（６０３）、このＬＳＩ２００が搭載されるユーザシステムでの制御に利用される。
【００９１】
ＬＳＩ２００の電源投入（６０１）後のパワーオンリセット後において、温度センサ４の論理部４１の動作が開始される（６０４）。例えば低温度動作信号形成回路４５６によって低温度動作信号が形成され、それがＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７に伝達される。温度センサ４から出力された低温時動作制御信号は、チップ温度Ｔｊが、−４０°Ｃ＜Ｔｊ＜−２０°Ｃが成立する状態ではハイレベルとされるので（６０５）、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７は、発熱を目的とするダミー動作を行う。チップ温度Ｔｊが−２０°Ｃを越えた時点で、低温時動作制御信号はローレベルにされる。これによりＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７はダミー動作から通常動作に遷移される。
【００９２】
ユーザ（顧客）にとって温度センサ４の動作が不要の場合がある（６０６）。例えばメモリやロジックに対してＢＩＳＴ（built-in self-test）が実行されている状態や、ＬＳＩ２００のアイドル時にはＤｉｄｌｅ信号がアサートされる。リファレンス電圧Ｖｔｈｒｅｆや温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅの外部出力が停止される（６０７）。このとき、リファレンス電圧Ｖｔｈｒｅｆや温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅは、ローレベルに固定される。
【００９３】
ユーザ（顧客）が温度センサ４の動作を望む場合には、リファレンス電圧調整用信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ０〜３の設定が行われる（６０８）。尚、リファレンス電圧調整用信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ６０７の設定が行われない場合は、デフォルト値「０，０，０，０」が採用される。
【００９４】
温度センサ４の論理部４１及びアナログ部４２の動作により、チップ温度Ｔｊに応じて、ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３とｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が変動される（６０９）。
【００９５】
図９には、チップ温度上昇時の動作タイミングが示される。
【００９６】
例えばリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎが「０，０，０，０」の状態において、電圧比較器５３〜５６での電圧比較動作により、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の値は、チップ温度Ｔｊが５°Ｃ上昇される毎に更新される（９０１）。そして、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「１，１，１，１」になった場合、スイッチ制御回路４５５によりリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎがインクリメントされて、「１，０，０，０」に変更される。このとき、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３の安定化のため、第２レジスタ４５２の出力が１００〜３００μｓｅｃだけマスクされる（９０２）。マスク期間中は、マスク開始前の第２レジスタ４５２の出力状態「１，１，１，１」が保持される。マスク開始から１００〜３００μｓｅｃ経過後にマスクが解除される。すると、チップ温度検出範囲が＋１５°Ｃシフトされた状態（ｔｈｃｐｔａｐｉｎが「１，０，０，０」の状態）で、再び電圧比較器５３〜５６での電圧比較動作により、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の値は、チップ温度Ｔｊが５°Ｃ上昇される毎に更新される（９０３）。そして、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「１，１，１，１」になった場合、スイッチ制御回路４５５によりリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎがインクリメントされて、「０，１，０，０」に変更される。このとき、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３の安定化のため、第２レジスタ４５２の出力が１００〜３００μｓｅｃだけマスクされる。マスクが解除されると、チップ温度検出範囲が＋１５°Ｃシフトされた状態（ｔｈｃｐｔａｐｉｎが「０，１，０，０」の状態）で、再び電圧比較器５３〜５６での電圧比較動作により、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の値は、チップ温度Ｔｊが５°Ｃ上昇される毎に更新される。温度上昇の場合、ｔｈｃｐｏｕｔ０は常にハイレベル（論理値‘１’）とされる。
【００９７】
図１０には、チップ温度降下時の動作タイミングが示される。
【００９８】
例えばリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎが「１，１，１，１」の状態において、電圧比較器５３〜５６での電圧比較動作により、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の値は、チップ温度Ｔｊが５°Ｃ降下される毎に更新される（１０１）。そして、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「０，０，０，０」になった場合、スイッチ制御回路４５５によりリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎがディクリメントされて、「０，１，１，１」に変更される。このとき、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３の安定化のため、第２レジスタ４５２の出力が１００〜３００μｓｅｃだけマスクされる（１０２）。マスク期間中は、マスク開始前の第２レジスタ４５２の出力状態「０，０，０，０」が保持される。マスク開始から１００〜３００μｓｅｃ経過後にマスクが解除される。すると、チップ温度検出範囲が−１５°Ｃシフトされた状態（ｔｈｃｐｔａｐｉｎが「０，１，１，１」の状態）で、再び電圧比較器５３〜５６での電圧比較動作により、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の値は、チップ温度Ｔｊが５°Ｃ降下される毎に更新される（９０３）。そして、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「０，０，０，０」になった場合、スイッチ制御回路４５５によりリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎがディクリメントされて、「０，１，０，０」に変更される。このとき、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３の安定化のため、第２レジスタ４５２の出力が１００〜３００μｓｅｃだけマスクされる。マスクが解除されると、チップ温度検出範囲が−１５°Ｃシフトされた状態で、再び電圧比較器５３〜５６での電圧比較動作により、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の値は、チップ温度Ｔｊが５°Ｃ降下される毎に更新される。温度降下の場合、ｔｈｃｐｏｕｔ１５は常にローレベル（論理値‘０’）とされる。
【００９９】
尚、チップ温度Ｔｊが急激に上昇した場合あるいは、システム稼動時に既にチップ温度Ｔｊが十分に高くなっている場合には、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）から、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」によって、ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３が、対応するチップ温度検出範囲に到達するまで、１５°Ｃ刻みで順次インクリメントされるだけであり、回路動作上、不都合は生じない。
【０１００】
このような温度センサ４の出力信号に基づいてＬＳＩ２００における各部の動作が制御される。
【０１０１】
例えば低温度動作信号形成回路４５６によって形成される低温度動作信号によって、引き続きＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７の動作が制御される（６１０）。
【０１０２】
チップ温度が例えば１２５°Ｃを越えるような過温度状態が温度センサ４によって検出された場合に、割込みコントローラ１１に対して所定の割込み要求がなされる（６１１）。この割込み要求に対応する割込み処理がＣＰＵ２で実行されると、ＬＳＩ２００の外部に配置された電源回路に対して、ＣＰＵ２（マルチコアの場合、１部あるいは全部のコア）への電源電圧の供給が停止される。ＣＰＵ２への電源電圧の供給が停止されると、ＣＰＵ２（マルチコアの場合、１部あるいは全部のコア）の動作が停止されるので、チップ温度が次第に低下される。温度センサ４による温度検出結果が過温度状態でない状態では、ＬＳＩ２００の外部に配置された電源回路からＣＰＵ２に電源電圧が供給される。また、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ１〜３と、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５のビット情報をＣＰＵ２へ伝達して、ＣＰＵ２でのプログラム実行によって適宜処理することもできる（６１１）。
【０１０３】
温度センサ４の出力信号に基づいて、さらに様々な動作制御を行うことができる（６１２）。例えばリファレンス電圧Ｖｔｈｒｅｆ及び温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅは、ＬＳＩ２００が熱暴走した場合でも有効とされるので、この信号をＬＳＩ２００の外部に出力することにより、ＬＳＩ２００の外部で、ＬＳＩ２００への電源電圧の供給を遮断するように構成しても良い（６１４）。また、ＬＳＩ２００の外部で、ＬＳＩ２００への電源電圧の供給を遮断する場合には、温度センサ４の動作も停止される（６１５）。尚、ＬＳＩ２００への電源電圧の再開は、このＬＳＩ２００が搭載されるユーザシステムによって制御するのが望ましい。
【０１０４】
また、ＬＳＩ２００が低温異常動作をした場合でも、リファレンス電圧Ｖｔｈｒｅｆ及び温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅを得ることができるので、この信号を利用して、ＬＳＩ２００のリセット状態を維持させるように制御しても良い（６１３）。
【０１０５】
さらに、温度センサ４の出力信号に基づいて、ＬＳＩ２００が常温動作していることが確認できた場合に、ＬＳＩ２００におけるクロック信号の周波数を上げるようにしても良い。このようにすることで、ＬＳＩ２００での処理速度の向上を図ることができる。
【０１０６】
《実施の形態２》
図１１には、本発明にかかる半導体装置の一例とされるＬＳＩの別の構成例が示される。
【０１０７】
図１１に示されるＬＳＩ２００が、図２に示されるのと大きく相違するのは、温度センサ４とは別に、温度センサ４０１，４０２が設けられている点である。温度センサ４０１は、ＳＡＴＡインタフェース１５や高速シリアルインタフェース１６の近傍に配置され、この温度センサ４０１の出力信号は、ＳＡＴＡインタフェース１５や高速シリアルインタフェース１６に伝達される。温度センサ４０２は、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７の近傍に配置され、この温度センサ４０２の出力信号は、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７に伝達される。このように主要部モジュール毎に、それに対応する温度センサを当該主要モジュールの近傍に配置し、対応する温度センサの出力信号に基づいて各モジュール毎に動作制御を行うようにしても良い。温度センサ４０１，４０２は、温度センサ４と同様に構成される。尚、温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅやリファレンス電圧Ｖｒｅｆの外部出力は、温度センサ４でのみ行えば十分であり、温度センサ４０１，４０１においては、温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅやリファレンス電圧Ｖｒｅｆの外部出力を省略することができる。
【０１０８】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１０９】
例えば、温度センサ４は、Ｓｏｃ（System-on-a-chip）手法によるＬＳＩ以外にも適用することができる。また、図１において電圧比較器（５３〜５６）を４個としたが、これに限定されない。電圧比較器は３個以下でも良いし、５個以上としても良い。
【符号の説明】
【０１１０】
２ ＣＰＵ
４，４０１，４０２ 温度センサ
１１ 割込みコントローラ
１５ ＳＡＴＡインタフェース
１６ 高速シリアルインタフェース
１７ ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ
４１ 論理部
４２ アナログ部
４３ 制御信号入力回路
４４ リファレンス電圧調整用レジスタ
４５ 制御回路
４６ 温度検出回路
４７ アナログ出力バッファ
４８ リファレンス電圧調整回路
４９ リファレンス出力バッファ
５０ リファレンス電圧形成回路
５１ 演算増幅器
５２ ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ
５３〜５６ 電圧比較器
５７ チップ温度検出信号形成回路
５８ 可変抵抗回路
２００ ＬＳＩ
３０２，３０４，３０６，３０８ スイッチ群
３０１Ａ，３０３Ａ，３０５Ａ，３０７Ａ Ｖｓｓｑ側分圧抵抗群
３０１Ｂ，３０３Ｂ，３０５Ｂ，３０７Ｂ ｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群
５０３〜５０６ 電圧形成部
３１０〜３１４ 分圧抵抗群
３１５ スイッチ群
４５１ 第１レジスタ
４５２ 第２レジスタ
４５３ 第３レジスタ
４５５ スイッチ制御回路
４５６ 低温度動作信号形成回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及び温度センサシステムに関し、特に温度センサのチップ温度検出範囲の拡大に伴って電圧比較器の数が増大するのを抑えるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、大動作電流の機能モジュールとチップ温度を検出する温度検出回路とを内蔵してシステムボードの雑音による影響が少ない外部の温度制御もしくは温度監視が可能な半導体集積回路が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、半導体基板上の機能回路と、上記機能回路の温度を検知する温度検知素子と、上記機能回路の温度を制御する制御回路とを有し、上記機能回路の温度がその機能の動作保証最低温度より低温のとき、上記制御回路によって、上記機能回路の一部または全部を動作させて、上記機能回路の温度を上昇させるとともに、上記機能回路からの出力を外部に出さないように制御する半導体集積回路が記載されている。
【０００４】
特許文献３には、温度センサで検出した温度のデータをクロック・周辺コントロール回路に送り、クロック・周辺コントロール回路は、その温度データと温度設定回路に保持されている動作温度の上限値と下限値との比較を行い、それから外れている場合には、クロックを下げたり、キャッシュを停止させたりする集積回路が記載されている。
【０００５】
特許文献４には、温度センサにて測定した温度から電源電圧決定回路が最悪動作条件時の性能を予測し、変換テーブルに基づいて半導体集積回路の新たな電源電圧を決定するようにした半導体集積回路システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２８９７９５号公報
【特許文献２】特開２００４−６４７３号公報
【特許文献３】特開平８−５５９６３号公報
【特許文献４】特開２００９−１５２３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体集積回路の一例とされるシステムＬＳＩにおいては、チップ温度が３９８Ｋ(１２５°Ｃ)付近の臨界温度まで上昇すると、スタンバイ時リーク電流の増加とＬＳＩのチップ温度の上昇との反復が際限なく繰り返されて、熱暴走を起こす。そこで、システムＬＳＩのチップに温度センサを内蔵して、温度センサによってチップ温度をモニタして、チップ温度上昇時にシステムＬＳＩの稼働率を低下させることが行われる。
【０００８】
例えば特許文献１では、チップ温度が過温度状態となって電源供給回路３による中央処理ユニット１１への内部動作電源電圧供給停止となる以前に、稼働率コントローラ１４はチップ温度の上昇に応答して中央処理ユニット１１の稼働率を段階的に低減する（段落００９７）。中央処理ユニット１１の稼働率の低減は、ＰＬＬ回路１５から中央処理ユニット１１に供給される動作クロックＣＬの周波数の多段的な低減によって実現する。この中央処理ユニット１１の稼働率の多段制御のために、稼働率コントローラ１４は温度検出回路１０で生成される温度検出信号ＶTSENと参照信号ＶREFとの関係をマルチレベルで弁別する（段落００９８）。例えば単一の参照信号ＶREFからマルチレベルの参照レベルＶREF1、ＶREF2、ＶREF3、ＶREF4が生成される。稼働率コントローラ１４は、マルチレベルの参照レベルＶREF1、ＶREF2、ＶREF3、ＶREF4と温度検出信号ＶTSENとの関係をマルチレベルで弁別する。参照レベルＶREF1、ＶREF2、ＶREF3、ＶREF4の形成には分圧抵抗Ｒｒｅｆ１〜Ｒｒｅｆ５が用いられ、参照レベルと温度検出信号との弁別には電圧比較器ＣＰ１〜ＣＰ４が用いられる（段落００９９）。
【０００９】
本願発明者は、特許文献１に記載されている温度センサを、半導体集積回路の低温時の検出に応用し、特に低温時の温度依存性が大きく、特性マージンの確保が厳しい回路モジュール（単に「モジュール」という）に対してその動作マージンの改善を図ること、また、温度依存度に則して回路定数を動的に変化させて回路動作特性を補正することについて検討した。しかし、特許文献１に記載されている温度センサの構成によれば、所定の検出精度を保ちながら温度検出範囲を例えば−６０°Ｃなどの低温域にまで拡大するには、電圧比較器の数が膨大となり、温度センサのチップ占有面積が無視できなくなることが、本願発明者によって見いだされた。
【００１０】
尚、特許文献２〜４においては、所定の検出精度を保ちながらチップ温度検出範囲を低温域にまで拡大した場合に、電圧比較器の数が膨大となり、温度センサのチップ占有面積が無視できなくなることについては考慮されていない。
【００１１】
本発明の目的は、チップ温度検出範囲の拡大に伴って電圧比較器の数が増大するのを抑えるための技術を提供することにある。
【００１２】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００１４】
すなわち、半導体装置は、チップ温度を検出可能な温度センサと、上記温度センサの出力に基づいて動作制御可能なモジュールとを含む。上記温度センサは、チップ温度に応じた電圧を出力する温度検出回路と、複数のリファレンス電圧を形成するためのリファレンス電圧形成回路と、上記リファレンス電圧形成回路によって得られた各リファレンス電圧毎に上記温度検出回路の出力電圧との電圧比較を行うことで、複数ビット構成のチップ温度検出信号を形成するための複数の電圧比較器とを含む。さらに上記温度センサは、上記チップ温度検出信号に基づいて、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を制御することにより上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフト可能な制御回路を含む。上記制御回路は、上記チップ温度検出範囲のシフト前後で、上記チップ温度検出範囲の一部が重複するように上記リファレンス電圧を制御する。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１６】
すなわち、チップ温度検出範囲の拡大に伴って電圧比較器の数が増大するのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかる半導体装置の一例とされるＬＳＩに含まれる温度センサの構成例ブロック図である。
【図２】本発明にかかる半導体装置の一例とされるＬＳＩのブロック図である。
【図３】図１に示される温度センサにおけるリファレンス電圧形成回路の構成例回路図である。
【図４】図１に示される温度センサにおけるリファレンス電圧形成回路の別の構成例回路図である。
【図５】図１に示される温度センサにおける論理部の構成例ブロック図である。
【図６】図１に示されるＬＳＩにおける主要部の動作を示すフローチャートである。
【図７】図１に示される温度センサにおける第１レジスタ４５１の保持情報と第２レジスタ４５２の保持情報との対応関係の説明図である。
【図８】図１に示される温度センサにおけるリファレンス電圧調整用レジスタの機能説明図である。
【図９】図１に示される温度センサにおける温度上昇時の動作タイミング図である。
【図１０】図１に示される温度センサにおける温度降下時の動作タイミング図である。
【図１１】本発明にかかる半導体装置の一例とされるＬＳＩの別のレイアウトを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
【００１９】
〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係る半導体装置（２００）は、チップ温度を検出可能な温度センサ（４）と、上記温度センサの出力に基づいて動作制御可能なモジュール（２，６〜１７）とを含む。このとき、上記温度センサは、チップ温度に応じた電圧を出力する温度検出回路（４６）と、複数のリファレンス電圧を形成するためのリファレンス電圧形成回路（５０）と、上記リファレンス電圧形成回路によって得られた各リファレンス電圧毎に上記温度検出回路の出力電圧との電圧比較を行うことで、複数ビット構成のチップ温度検出信号を形成するための複数の電圧比較器（５３〜５６）とを含む。さらに上記温度センサは、上記チップ温度検出信号に基づいて、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を制御することにより上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフト可能な制御回路（４５）を含む。上記制御回路は、上記チップ温度検出範囲のシフト前後で、上記チップ温度検出範囲の一部が重複するように上記リファレンス電圧を制御する。
【００２０】
上記の構成によれば、半導体装置における温度センサ内の制御回路は、上記チップ温度検出信号に基づいて、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を制御することにより上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフトすることができ、そのようにチップ温度検出範囲がシフトされることによって、チップ温度検出範囲を拡大することができる。このようにチップ温度検出範囲の拡大は、上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更することで対応することができ、電圧比較器の数の増大を伴わない。これにより、チップ温度検出範囲の拡大に伴って温度センサのチップ占有面積が増大するのを抑えることができる。また、上記チップ温度検出範囲のシフト前後で、上記チップ温度検出範囲の一部が重複するように上記リファレンス電圧を制御することにより、チップ温度検出範囲のシフト直後にシフト方向とは逆の方向にチップ温度（Ｔｊ）が変化した場合でも、その場合のチップ温度検出を正常に行うことができる。
【００２１】
このような半導体装置におけるひとつの具体的な形態として、上記制御回路は、上記リファレンス電圧を制御するためのリファレンス電圧制御信号を保持可能な第１レジスタ（４５１）と、上記チップ温度検出信号を保持可能な第２レジスタ（４５２）とを含んで構成することができる。これにより、リファレンス電圧制御信号を一時的に第１レジスタに保持しておくことができ、チップ温度検出信号を一時的に第２レジスタに保持しておくことができる。このことは、上記制御回路での制御動作の円滑化を図る上で有効とされる。
【００２２】
別の具体的な形態として、上記制御回路には、更に上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とを上記温度センサの外部へ出力するための第３レジスタ（４５３）を含めることができる。第３レジスタを介して、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とを上記温度センサの外部へ出力することができるので、チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更してチップ温度検出範囲がシフトされた場合でも、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて、チップ温度を正しく把握することができる。
【００２３】
別の具体的な形態として、上記リファレンス電圧形成回路は、入力された電圧を分圧するための複数の抵抗（３０１Ａ，３０１Ｂ等）と、上記複数の抵抗のうち、入力された電圧の分圧に関与される抵抗を選択するためのスイッチ（３０２等）とを含んで構成することができる。それによれば、上記複数の抵抗のうち、入力された電圧の分圧に関与される抵抗がスイッチで選択されることにより、入力された電圧を容易に分圧することができる。
【００２４】
別の具体的な形態として、上記制御回路は、上記スイッチの動作を制御するためのスイッチ制御信号を、上記第２レジスタに保持されたチップ温度検出信号に基づいてインクリメント又はディクリメントするスイッチ制御回路（４５５）を含んで構成することができる。このスイッチ制御回路が設けられることにより、スイッチ制御信号のインクリメント又はディクリメントは、上記第２レジスタに保持されたチップ温度検出信号に基づいて行うことができる。
【００２５】
別の具体的な形態として、上記スイッチ制御回路は、上記第２レジスタから伝達された信号の論理値を所定のマスク期間だけ固定するためのマスク機能を有し、上記マスク期間に、上記スイッチ制御信号のインクリメント又はディクリメントを行うように構成することができる。このようなマスク処理が行われることにより、第２レジスタの保持情報が更新されても、所定のマスク期間は、第２レジスタの保持情報の更新がスイッチ制御回路での制御に反映されないので、リファレンス電圧制御信号の安定化を図ることができる。上記マスク期間は、第１レジスタが更新されて、この更新後のリファレンス電圧に従って電圧比較器の出力状態が安定するまでの期間を勘案して設定することができる。
【００２６】
別の具体的な形態として、上記モジュールには、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とを上記第３レジスタを介して取り込み、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて内部回路のトリミングを実行可能な第１モジュール（１５，１６）を含めることができる。それによれば、第１モジュールは、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とを上記第３レジスタを介して取り込むことにより、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて内部回路のトリミングを容易に行うことができる。
【００２７】
別の具体的な形態として、上記制御回路は、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて低温時動作制御信号を形成するための低温時動作制御信号形成回路（４５６）を含み、上記モジュールは、上記低温時動作制御信号に従って、発熱を目的とするダミー動作を実行可能な第２モジュール（１７）を含んで構成することができる。第２モジュールのダミー動作によりチップ温度（Ｔｊ）を上げることができる。このダミー動作によりチップ温度が所定の温度を越えた時点で、第２モジュールの動作モードをそれまでのダミー動作からそれとは別の動作（通常動作）に遷移させることができる。従って第２モジュールが、低温時の温度依存性が大きい場合でも、低温時における第２モジュールの不安定動作を回避することができる。
【００２８】
別の具体的な形態として、上記モジュールには、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とを上記第３レジスタを介して取り込み、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて所定の割込み信号を形成し、上記割込み信号に応じて上記半導体装置内の稼働率を低下させるための制御を実行可能なＣＰＵ（２）を含めることができる。それによれば、ＣＰＵは、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて所定の割込み信号を形成し、上記割込み信号に応じて半導体装置内の稼働率を低下させるので、半導体装置の熱暴走を回避することができる。
【００２９】
別の具体的な形態として、上記温度センサには、上記温度センサの外部から与えられた信号に従って、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を微調整可能なリファレンス電圧調整回路（４８）を設けることができる。それによれば、この半導体装置のユーザ（顧客）は、この半導体装置が搭載されたユーザシステムにおいて、リファレンス電圧調整回路を介してリファレンス電圧の微調整を行うことができる。
【００３０】
〔２〕本発明の代表的な実施の形態に係る温度センサシステム（４）は、半導体装置のチップ温度を検出可能とされる。そしてこの温度センサシステムは、チップ温度に応じた電圧を出力する温度検出回路（４６）と、複数のリファレンス電圧を形成するためのリファレンス電圧形成回路（５０）とを含む。また上記温度センサシステム（４）は、上記リファレンス電圧形成回路によって得られた各リファレンス電圧毎に上記温度検出回路の出力電圧との電圧比較を行うことで、複数ビット構成のチップ温度検出信号を形成するための複数の電圧比較器（５３〜５６）を含む。さらに上記温度センサシステム（４）は、上記チップ温度検出信号に基づいて、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を制御することにより上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフト可能な制御回路（４５）とを含む。このとき、上記制御回路は、上記チップ温度検出範囲のシフト前後で、上記チップ温度検出範囲の一部が重複するように上記リファレンス電圧を制御する。
【００３１】
上記の構成によれば、温度センサシステムにおける制御回路は、上記チップ温度検出信号に基づいて、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を制御することにより上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフトすることができ、そのようにチップ温度検出範囲がシフトされることによって、チップ温度検出範囲を拡大することができる。チップ温度検出範囲の拡大は、上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更することで対応することができ、電圧比較器の数の増大を伴わずに済む。これにより、チップ温度検出範囲の拡大に伴って温度センサのチップ占有面積が増大するのを抑えることができる。また、上記チップ温度検出範囲のシフト前後で、上記チップ温度検出範囲の一部が重複するように上記リファレンス電圧を制御することにより、チップ温度検出範囲のシフト直後にシフト方向とは逆の方向にチップ温度（Ｔｊ）が変化した場合でも、その場合のチップ温度検出を正常に行うことができる。
【００３２】
２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。
【００３３】
《実施の形態１》
図２には、本発明にかかる半導体装置の一例とされるＬＳＩ（Large Scale Integration）が示される。
【００３４】
図２に示されるＬＳＩ２００は、特に制限されないが、自動車に搭載されるカーナビゲーションシステムに用いられるもので、公知の半導体集積回路製造技術により単結晶シリコン基板などの一つの半導体基板に形成される。ＬＳＩ２００は、それぞれ所定の機能を有する複数のモジュールを含み、Ｓｏｃ（System-on-a-chip）として形成される。複数のモジュールには、ＣＰＵ（中央処理装置）２と、その周辺回路とされる複数のモジュール６〜１７とが含まれる。ＣＰＵ２は、予め定められたプログラムに基づいて所定の演算処理を実行する。図示はしないが、ＣＰＵ２は、１つ以上の同じ演算処理を実行するモジュールを含むことができる。複数のモジュール６〜１７のうち、モジュール１１は、割り込みコントローラとされる。割込みコントローラ１１は、周辺回路からの割込み要求を受信してＣＰＵ２に供給される割込み信号をアサートする。また、複数のモジュール６〜１７のうち、モジュール１５は高速シリアルインタフェースの一例であるＳＡＴＡ（Serial Advanced Technology Attachment）インタフェースとされ、モジュール１６はＳＡＴＡ以外の高速シリアルインタフェースとされ、モジュール１７はＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラとされる。ＳＡＴＡインタフェース１５は、磁気ドライブや光学ドライブなどを接続するためのインタフェースとされる。高速シリアルインタフェース１６は、例えばＵＳＢ３．０やＰＣＩ・Ｅｘｐｒｅｓｓなどに対応するインタフェースとされる。ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７は、クロック信号の立ち上がり・立ち下がりのそれぞれでデータをやり取り可能なメモリであるＤＤＲ−ＳＤＲＡＭ（Double-Data-Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory）のコントローラである。ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭは、ＬＳＩ２００の外部に配置されており、その動作は、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７によって制御される。
【００３５】
図２に示されるＬＳＩ２００には、チップ温度を検出可能な温度センサ４が形成される。本例においてこの温度センサ４は、温度上昇を生じやすいＣＰＵ２の近傍に配置される。温度センサ４による温度検出結果は、動作制御のために、割込みコントローラ１１、ＳＡＴＡインタフェース１５、高速シリアルインタフェース１６、及びＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７に伝達される。
【００３６】
例えば１２５°Ｃを越えるような過温度状態が温度センサ４によって検出された場合に、割込みコントローラ１１に対して所定の割込み要求がなされる。この割込み要求に対応する割込み処理がＣＰＵ２で実行されると、ＬＳＩ２００の外部に配置された電源回路に対して、ＣＰＵ２への電源電圧の供給の一部または全部の停止が指示される。ＣＰＵ２への電源電圧の供給が停止されると、ＣＰＵ２の一部または全部の動作が停止されるので、チップ温度が次第に低下される。温度センサ４による温度検出結果が過温度状態でない状態では、ＬＳＩ２００の外部に配置された電源回路からＣＰＵ２の一部または全部に電源電圧が供給される。
【００３７】
ＳＡＴＡインタフェース１５や高速シリアルインタフェース１６には、それぞれ温度依存特性の調整が可能なトリミング回路が内蔵される。ＳＡＴＡインタフェース１５や高速シリアルインタフェース１６では、温度センサ４による温度検出結果に基づいて、内蔵トリミング回路によるトリミングが行われ、それによって、ＳＡＴＡインタフェース１５や高速シリアルインタフェース１６の温度依存特性が補正されるようになっている。上記トリミング回路は、トリミングのための複数の抵抗と、その抵抗の端子を温度センサ４による温度検出結果に基づいて選択的に回路動作に関与させるためのスイッチなどによって形成され、上記抵抗の切り替えによって温度依存特性が補正される構成のものを適用することができる。
【００３８】
ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７は、低温動作マージンの少ないモジュールの一例とされる。ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７のように低温動作マージンの少ないモジュールは、例えば外面保証が−４０°Ｃとされていても、実動はそれよりも高い温度例えば−２０°Ｃを越えてから動作させるのが望ましい。このため本例においてＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７は、温度センサ４から出力された低温時動作制御信号に基づいて、−４０°Ｃ＜Ｔｊ＜−２０°Ｃが成立する状態では、発熱を目的とするダミー動作が行われる。「Ｔｊ」はチップ温度である。そしてこのダミー動作により、チップ温度Ｔｊが−２０°Ｃを越えた時点でダミー動作が停止され、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７の本来の制御動作が行われることで、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭのリード・ライトが可能になる。上記ダミー動作は、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７に対して信号の入出力を伴わない動作とされる。例えばＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７内でテストパターンを発生させ、当該テストパターンをＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７の内部論理に伝達させて発熱させることは、上記ダミー動作として有効とされる。
【００３９】
ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７をダミー動作させただけでは温度が例えば−２０°Ｃを越えない場合は、他のモジュールも合わせてダミー動作させて、必要な熱量を確保する。温度が−２０°Ｃを越えた場合は、他のモジュールを含めたダミー動作は停止させることによって、通常の稼動へ移行する。
【００４０】
次に、上記温度センサ４の詳細に構成について説明する。
【００４１】
図１には、温度センサ４の構成例が示される。
【００４２】
温度センサ４は、論理部４１と、アナログ部４２とを含む。
【００４３】
論理部４１は、制御信号入力回路４３、リファレンス調整用レジスタ４４、制御回路４５を含む。
【００４４】
制御信号入力回路４３は、アイドル状態を示すＤｉｄｌｅ信号を取り込んで、ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４を形成する。
【００４５】
リファレンス調整用レジスタ４４は、このＬＳＩ２００が搭載されるユーザシステムからリファレンス電圧調整用信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ０〜３を保持するために設けられる。リファレンス調整用レジスタ４４に保持されたリファレンス電圧調整用信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ０〜３によってリファレンス電圧の微調整を行うことができる。リファレンス電圧調整用信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ０〜３には、例えば図８に示されるように、１６通りの組み合わせがあり、各組み合わせには、チップ温度検出にけるオフセット調整値が割り当てられている。リファレンス電圧調整用信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ０〜３の１６通りの組み合わせの中から任意に選択してリファレンス調整用レジスタ４４に設定することによってリファレンス電圧の微調整が可能とされる。本例では、リファレンス電圧の微調整により、チップ温度検出のオフセット調整を１°Ｃ単位で実行することができる。尚、リファレンス電圧調整用信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ０〜３のデフォルト値は、「０，０，０，０」とされる。
【００４６】
制御回路４５は、チップ温度検出範囲の拡大に伴って温度センサのチップ占有面積が増大するのを抑えるため、チップ温度検出信号に基づいてリファレンス電圧を制御することにより上記チップ温度検出信号における各ビットとチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフトする機能を有する。このようにチップ温度検出範囲がシフトされることによって、チップ温度検出範囲を拡大することができる。
【００４７】
尚、上記論理部４１における各部の詳細な構成については後に詳述する。
【００４８】
アナログ部４２は、温度検出回路４６、アナログ出力バッファ４７、リファレンス電圧調整回路４８、リファレンス出力バッファ４９、及びチップ温度検出信号形成回路５７を含む。
【００４９】
温度検出回路４６は、ＬＳＩ２００のチップ温度に応答して温度検出信号ｔｈｓｅｎを生成する一方、雑音の影響を低減するために参照電圧Ｖｒｅｆを生成する。この温度検出回路４６には、例えば特許文献１（段落００７７〜００８６）に記載されている回路を適用することができる。温度検出回路４６の動作用電源電圧は、低電位側電源電圧Ｖｓｓｑを基準とする高電位側電源Ｖｄｄｑとされる。高電位側電源Ｖｄｄｑや低電位側電源電圧Ｖｓｓｑは、ＬＳＩ２００に設けられた外部端子１８，２０を介して、ＬＳＩ２００の外部から取り込まれる。制御信号入力回路４３の出力信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４が温度検出回路４６に伝達される。温度検出回路４６は、制御信号入力回路４３の出力信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４がハイレベルのときにアクティブ状態とされる。このとき温度検出信号ｔｈｓｅｎや参照電圧Ｖｒｅｆの生成が行われる。Ｄｉｄｌｅ信号がハイレベルにされた場合、制御信号入力回路４３の出力信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４がローレベルとなり、温度検出信号ｔｈｓｅｎや参照電圧Ｖｒｅｆは生成されない。
【００５０】
アナログ出力バッファ４７は、上記温度検出回路４６の出力を取り込んで、温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅを出力する。この温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅは、ＬＳＩ２００の外部端子１９を介してＬＳＩ２００の外部に出力される。アナログ出力バッファ４７は、出力信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４がハイレベルのときにアクティブ状態とされる。このとき温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅが外部端子１９を介してＬＳＩ２００の外部に出力される。アナログ出力バッファ４７は、出力信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４がローレベルのときに非アクティブ状態とされる。このとき温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅは、ＬＳＩ２００の外部に出力されない。
【００５１】
リファレンス電圧調整回路４８は、リファレンス電圧調整用レジスタ４４の設定情報に従って、チップ温度検出信号形成回路５７に入力されるリファレンス電圧の微調整を行う。リファレンス電圧調整回路４８は、特に制限されないが、可変抵抗回路５８、演算増幅器（ＯＰ）５１、及びｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ５２とを含んで成る。演算増幅器５１には、動作用電源として、高電位側電源電圧Ｖｄｄｑ及び低電位側電源電圧Ｖｓｓｑが供給される。演算増幅器５１の非反転入力端子（＋）には、温度検出回路４６から出力されるリファレンス電圧Ｖｒｅｆが伝達される。可変抵抗回路５８は、リファレンス電圧調整回路４８の出力電圧を分圧するための複数の抵抗と、上記リファレンス電圧調整用レジスタ４４の設定情報に従って、上記複数の抵抗の分圧比を変更可能なスイッチとを含んで成る。この可変抵抗回路５８によって分圧された電圧が演算増幅回路５１の反転入力端子（−）に供給される。
【００５２】
リファレンス出力バッファ４９は、温度検出回路４６から出力されたリファレンス電圧ＶｒｅｆをＶｔｈｒｅｆとしてＬＳＩ２００の外部に出力するために設けられる。リファレンス出力バッファ４９は、出力信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４がハイレベルのときにアクティブ状態とされる。このとき、ＬＳＩ２００の外部端子２１を介してリファレンス電圧ＶｒｅｆがＬＳＩ２００の外部に出力される。リファレンス出力バッファ４９は、出力信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４がローレベルのときに非アクティブ状態とされる。このとき、リファレンス電圧Ｖｒｅｆは、ＬＳＩ２００の外部に出力されない。
【００５３】
チップ温度検出信号形成回路５７は、各ビットがチップ温度に対応する複数ビット構成のチップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０，ｔｈｃｐｏｕｔ５，ｔｈｃｐｏｕｔ１０，ｔｈｃｐｏｕｔ１５（「ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５」と略記する）を形成するために設けられる。チップ温度検出信号形成回路５７は、複数のリファレンス電圧を形成するためのリファレンス電圧形成回路５０と、上記リファレンス電圧形成回路５０によって得られた各リファレンス電圧毎に上記温度検出回路４６の温度検出電圧ｔｈｓｅｎとの電圧比較を行うことで、チップ温度に対応する複数ビット構成のチップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５を形成するための複数の電圧比較器（ＣＰ）５３〜５６とを含む。電圧比較器５３〜５６の非反転入力端子（＋）には、温度検出回路４６の温度検出信号ｔｈｓｅｎが伝達される。電圧比較器５３〜５６の反転入力端子（−）には、リファレンス電圧形成回路５０における複数のリファレンス電圧のうち、対応するものが供給される。温度検出回路４６の温度検出信号ｔｈｓｅｎと、リファレンス電圧形成回路５０における複数のリファレンス電圧との基準レベルは、共通の低電位側電源電圧Ｖｓｓｑである。
【００５４】
ここで、温度検出信号ｔｈｓｅｎは温度に依存して出力電圧が変化する（例えば１．７ｍＶ／°Ｃ）。温度検出信号ｔｈｓｅｎのノイズレベルを現実的な範囲内の±１０〜±５０ｍＶと想定すると、温度検出信号ｔｈｓｅｎでノイズキャンセルされなければ、温度検出信号ｔｈｓｅｎのノイズだけで±５．５°Ｃ〜±３７．７°Ｃの誤差が発生してしまうことになる。本例では、温度検出回路４６の温度検出信号ｔｈｓｅｎと、リファレンス電圧形成回路５０における複数のリファレンス電圧との基準レベルが共通の低電位側電源電圧Ｖｓｓｑとされるため、電圧比較器５３〜５６の差動増幅動作によるコモンモード除去機能によりノイズキャンセルが行われることで、高精度の温度検出結果（チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５）を得ることが可能となる。
【００５５】
図３には、リファレンス電圧形成回路５０の構成例が示される。
【００５６】
リファレンス電圧形成回路５０は、電圧比較器５３〜５６に対応して配置された４個の電圧形成部５０３〜５０６を含む。この電圧形成部５０３〜５０６は、リファレンス電圧調整回路４８の出力電圧ｔｈｒｅｆと、低電位側電源電圧Ｖｓｓｑとに結合され、低電位側電源電圧Ｖｓｓｑを基準としてリファレンス電圧調整回路４８の出力電圧ｔｈｒｅｆを分圧することによって、それぞれ所定レベルのリファレンス電圧を形成する。
【００５７】
電圧形成部５０３は、電圧比較器５６の反転入力端子（−）に供給されるリファレンス電圧を形成する。この電圧形成部５０３は、Ｖｓｓｑ側分圧抵抗群３０１Ａと、ｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群３０１Ｂと、このｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群３０１Ｂにおける各分圧抵抗を選択的に回路動作に関与させることで分圧比の変更を可能とするスイッチ群３０２とを含む。
【００５８】
電圧形成部５０４は、電圧比較器５５の反転入力端子（−）に供給されるリファレンス電圧を形成する。この電圧形成部５０４は、Ｖｓｓｑ側分圧抵抗群３０３Ａと、ｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群３０３Ｂと、このｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群３０３Ｂにおける各分圧抵抗を選択的に回路動作に関与させることで分圧比の変更を可能とするスイッチ群３０４とを含む。
【００５９】
電圧形成部５０５は、電圧比較器５４の反転入力端子（−）に供給されるリファレンス電圧を形成する。この電圧形成部５０５は、Ｖｓｓｑ側分圧抵抗群３０５Ａと、ｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群３０５Ｂと、このｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群３０５Ｂにおける各分圧抵抗を選択的に回路動作に関与させることで分圧比の変更を可能とするスイッチ群３０６とを含む。
【００６０】
電圧形成部５０６は、電圧比較器５３の反転入力端子（−）に供給されるリファレンス電圧を形成する。この電圧形成部５０６は、Ｖｓｓｑ側分圧抵抗群３０７Ａと、ｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群３０７Ｂと、このｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群３０７Ｂにおける各分圧抵抗を選択的に回路動作に関与させることで分圧比の変更を可能とするスイッチ群３０８とを含む。
【００６１】
ここで、電圧形成部５０６におけるＶｓｓｑ側分圧抵抗群３０７Ａにおける各分圧抵抗の値が「Ｒａ」で示されるとき、電圧形成部５０５におけるＶｓｓｑ側分圧抵抗群３０５Ａにおける各分圧抵抗の値は「ｎ×Ｒａ」とされ、電圧形成部５０４におけるＶｓｓｑ側分圧抵抗群３０３Ａにおける各分圧抵抗の値は「２ｎ×Ｒａ」とされ、電圧形成部５０３におけるＶｓｓｑ側分圧抵抗３０１における各分圧抵抗の値は「３ｎ×Ｒａ」とされる。「ｎ」は抵抗比とされ、この抵抗比ｎによって、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の温度差が決定される。本例では、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の温度差が５°Ｃとなるように、抵抗比ｎが決定される。
【００６２】
電圧形成部５０３〜５０６におけるスイッチ群３０２〜３０８の状態は、制御回路４５によって制御される。そしてこのスイッチ制御により、電圧比較器５３〜５６に供給されるリファレンス電圧を変更することができる。電圧比較器５３〜５６に供給されるリファレンス電圧が変更されることによって、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５における各ビットとチップ温度との対応関係が変更される。本例では、電圧形成部５０３〜５０６におけるスイッチ群３０２〜３０８の状態によって、チップ温度検出範囲を１５°Ｃ単位でシフトすることができる。スイッチ群３０２〜３０８は、制御回路４５から出力されるリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３によって動作制御される。
【００６３】
図４には、リファレンス電圧形成回路５０の別の構成例が示される。
【００６４】
図４に示されるリファレンス電圧形成回路５０は、分圧抵抗群３１０，３１１，３１２，３１３，３１４と、スイッチ群３１５とが直列接続されて成る。分圧抵抗群３１０の一端は低電位側電源電圧Ｖｓｓｑに結合される。スイッチ群３１５の一端にはリファレンス電圧調整回路４８の出力電圧ｔｈｒｅｆが印加される。分圧抵抗群３１０，３１１の直列接続ノードから、電圧比較器５３の反転入力端子（−）に供給されるリファレンス電圧が得られる。分圧抵抗群３１１，３１２の直列接続ノードから、電圧比較器５４の反転入力端子（−）に供給されるリファレンス電圧が得られる。分圧抵抗群３１２，３１３の直列接続ノードから、電圧比較器５５の反転入力端子（−）に供給されるリファレンス電圧が得られる。分圧抵抗群３１３，３１４の直列接続ノードから、電圧比較器５６の反転入力端子（−）に供給されるリファレンス電圧が得られる。
【００６５】
分圧抵抗群３１０〜３１３における各分圧抵抗の値は「Ｒｄ」とされ、分圧抵抗群３１４における各分圧抵抗の値は「Ｒｃ」とされる。チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の温度差が５°Ｃとなるように、分圧抵抗群３１０〜３１４における各分圧抵抗の値が設定される。また、スイッチ群３１５の状態は、制御回路４５によって制御される。そしてこのスイッチ制御により、電圧比較器５３〜５６に供給されるリファレンス電圧を変更することができる。電圧比較器５３〜５６に供給されるリファレンス電圧が変更されることによって、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５における各ビットとチップ温度との対応関係が変更される。本例では、スイッチ群３１５の状態によって、チップ温度検出範囲を１５°Ｃ単位でシフトすることができる。スイッチ群３１５は、制御回路４５から出力されるリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３によって動作制御される。
【００６６】
図５には、論理部４１における主要部の構成例が示される。
【００６７】
論理部４１における制御回路４５は、第１レジスタ４５１、第２レジスタ４５２、第３レジスタ４５３、スイッチ制御回路４５５、及び低温度動作信号形成回路４５６を含む。
【００６８】
第１レジスタ４５１は、４ビット構成とされ、リファレンス電圧を制御するためのリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３を保持する。リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３は、リファレンス電圧形成回路５０に伝達される。リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３の初期値は「０，１，０，０」とされる。この初期値は、ＬＳＩの使用環境や、ＬＳＩに搭載するモジュールに必要な温度制御に合わせて変える。チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５は第２レジスタ４５２に伝達される。第２レジスタ４５２は、４ビット構成とされる。スイッチ制御回路４５５は、スイッチ群（３０２，３０４，３０６，３０８，３１５）の動作を制御するためのリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３を、第２レジスタ４５２に保持されたチップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５に基づいてインクリメント又はディクリメントする。本例では、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が、「１，１，１，１」のときにリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメントされ、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が、「０，０，０，０」のときに、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がディクリメントされる。インクリメント値及びディクリメント値は「１」とされる。リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメント又はディクリメントされることによって、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５における各ビットとチップ温度との対応関係が変更されて、チップ温度検出範囲のシフトが行われる。
【００６９】
ここで、チップ温度検出範囲のシフトについて詳述する。
【００７０】
図７には、第１レジスタ４５１の保持情報（ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３）と、第２レジスタ４５２の保持情報（ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５）との対応関係が示される。
【００７１】
本例では、第１レジスタ４５１の初期値が「０，１，０，０」とされる。第１レジスタ４５１が「０，１，０，０」の場合、第２レジスタ４５２に書き込まれるチップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の各ビットとチップ温度との対応関係は、次のようになる。
【００７２】
すなわち、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「０，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−３５°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−３０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１の「１，１，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−２５°Cを示す。また、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，０」はチップ温度Ｔｊ=−２０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」はチップ温度Ｔｊ=−１５°Cを示す。つまり、第１レジスタ４５１の保持情報が「０，１，０，０」の場合のチップ温度検出範囲は、−３５〜１５°Cとされる。
【００７３】
第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「１，１，１，１」となった場合には、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，１，０，０」に変更される。第１レジスタ４５１の保持情報が「１，１，０，０」の状態（Ｎｏ４）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「０，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−２０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−１５°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−１０°Cを示す。また、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，０」はチップ温度Ｔｊ=−５°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」はチップ温度Ｔｊ=０°Cを示す。つまり、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」から「１，１，０，０」に変更されることにより、チップ温度検出範囲が、それまでの「−３５〜−１５°C」から「−２０〜０°C」にシフトされる。
【００７４】
同様にｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「１，１，１，１」となった場合には、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が変更されることにより、チップ温度検出範囲がシフトされる。例えばリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「０，１，１，１」の状態（Ｎｏ１５）になると、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「０，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=１４５°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=１５０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，０，０」はチップ温度Ｔｊ=１５５°Cを示す。また、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，０」はチップ温度Ｔｊ=１６０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」はチップ温度Ｔｊ=１６５°Cを示す。つまり、第１レジスタ４５１の保持情報が「０，１，１，１」の場合のチップ温度検出範囲は、１４５〜１６５°Cとされる。
【００７５】
さらにリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，１，１，１」の状態（Ｎｏ１６）になると、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「０，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=１６０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=１６５°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，０，０」はチップ温度Ｔｊ=１７０°Cを示す。また、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，０」はチップ温度Ｔｊ=１７５°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」はチップ温度Ｔｊ=１８０°Cを示す。つまり、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，１，１，１」の場合の温度検出範囲は、１００〜１８０°Cとされる。
【００７６】
第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「０，０，０，０」となった場合には、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がディクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，０，０，０」に変更される。第１レジスタ４５１の保持情報が「１，０，０，０」の状態（Ｎｏ２）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「０，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−５０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−４５°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−４０°Cを示す。また、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，０」はチップ温度Ｔｊ=−３５°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」はチップ温度Ｔｊ=３０°Cを示す。つまり、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」から「１，０，０，０」に変更されることにより、チップ温度検出範囲が、それまでの「−３５〜−１５°C」から「−５０〜−３０°C」にシフトされる。
【００７７】
同様にリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がディクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「０，０，０，０」の状態（Ｎｏ１）になると、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「０，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−６０°C未満を示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，０，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−６０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，０，０」はチップ温度Ｔｊ=−５５°Cを示す。また、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，０」はチップ温度Ｔｊ=−５０°Cを示し、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」はチップ温度Ｔｊ=−４５°Cを示す。つまり、第１レジスタ４５１の保持情報が「０，０，０，０」の場合の温度検出範囲は、−６０〜−４５°Cとされる。
【００７８】
本例において制御回路４５は、チップ温度検出範囲のシフト前後で、チップ温度検出範囲の一部が重複するようにリファレンス電圧を制御する。例えば第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）から「１，１，０，０」の状態（Ｎｏ４）に変更された場合には、チップ温度検出範囲のシフト前後で、−２０°Ｃと−１５°Ｃとが重複している。同様に、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）から「１，０，０，０」の状態（Ｎｏ２）に変更された場合には、チップ温度検出範囲のシフト前後で、−３０°Ｃと−３５°Ｃとが重複している。このようにチップ温度検出範囲のシフト前後で、チップ温度検出範囲の一部が重複するようにリファレンス電圧を制御するのは、チップ温度検出範囲のシフト直後にシフト方向とは逆の方向にチップ温度Ｔｊが変化した場合を考慮したものである。具体的には以下の通りである。
【００７９】
例えば第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）において、チップ温度Ｔｊが−１５°Ｃで、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「１，１，１，１」となった場合には、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，１，０，０」に変更される。ここで、仮に第１レジスタ４５１の保持情報が「１，１，０，０」の状態（Ｎｏ４）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「０，０，０，０」がチップ温度Ｔｊ=−１５°Cに割り当てられているものとすると、実際のチップ温度がＴｊ=−２０°Ｃになった場合、それを検出することができない。
【００８０】
そこで、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，１，０，０」の状態（Ｎｏ４）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「０，０，０，０」をチップ温度Ｔｊ=−２０°Cに割り当て、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，０，０，０」をチップ温度Ｔｊ=−１５°Cに割り当て、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，０，０」をチップ温度Ｔｊ=−１０°Cに割り当てる。つまり、チップ温度検出範囲のシフト前後で、−２０°Ｃと−１５°Ｃとを重複させる。このようにすると、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）において、チップ温度Ｔｊが−１５°Ｃで、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「１，１，１，１」となった場合には、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，１，０，０」に変更される。これにより、チップ温度検出範囲が、それまでの「−３５〜−１５°C」から「−２０〜０°C」にシフトされた後において、実際のチップ温度がＴｊ＝−２０°Ｃになった場合には、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「０，０，０，０」となり、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がディクリメントされるので、その場合のチップ温度検出を正常に行うことができる。
【００８１】
また、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「０，０，０，０」となった場合には、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がディクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，０，０，０」に変更される。ここで、仮に第１レジスタ４５１の保持情報が「１，０，０，０」の状態（Ｎｏ２）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」がチップ温度Ｔｊ=−３５°Cに割り当てられているものとすると、実際のチップ温度がＴｊ=−３０°Ｃになった場合、それを検出することができない。
【００８２】
そこで、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，０，０，０」の状態（Ｎｏ２）において、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」をチップ温度Ｔｊ=−３０°Cに割り当て、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，０」をチップ温度Ｔｊ=−３５°Cに割り当て、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，０，０」をチップ温度Ｔｊ=−４０°Cに割り当てる。つまり、チップ温度検出範囲のシフト前後で、−３０°Ｃと−３５°Ｃとを重複させる。このようにすると、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）において、チップ温度Ｔｊが−３５°Ｃで、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「０，０，０，０」となった場合には、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がディクリメントされて、第１レジスタ４５１の保持情報が「１，０，０，０」に変更される。これにより、チップ温度検出範囲が、それまでの「−３５〜−１５°C」から「−５０〜−３０°C」にシフトされた後において、実際のチップ温度がＴｊ＝−３０°Ｃになった場合には、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「１，１，１，１」となり、スイッチ制御回路４５５によってリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３がインクリメントされるので、その場合のチップ温度検出を正常に行うことができる。
【００８３】
以上の説明では、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）を基準としたが、第１レジスタ４５１の別の状態においても、同様のことがいえる。
【００８４】
図５に示されるスイッチ制御回路４５５は、第２レジスタ４５２の保持情報（ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５）が「１，１，１，１」のときにリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３をインクリメントし、第２レジスタ４５２の保持情報（ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５）が「０，０，０，０」のときに、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３をディクリメントする。また、スイッチ制御回路４５５は、第２レジスタ４５２の保持情報（ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５）が「１，１，１，１」又は「０，０，０，０」になった場合にマスク処理を開始する。このマスク処理では、第２レジスタ４５２から伝達された信号の論理値が所定のマスク期間だけ固定される。従って、第２レジスタ４５２の保持情報が更新されても、所定のマスク期間は、第２レジスタ４５２の保持情報の更新がスイッチ制御回路４５５での制御に反映されない。そして上記マスク期間は、第１レジスタ４５１が更新されて、この更新後のリファレンス電圧に従って電圧比較器５３〜５６の出力状態が安定するまでの期間を勘案して設定される。本例では、マスク期間を１００〜３００μｓｅｃに設定している。このようなマスク処理が行われることにより、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３の安定化を図ることができる。
【００８５】
図５に示される第３レジスタ４５３には、上記スイッチ回路４５５からリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３とチップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５とが保持される。この第３レジスタ４５３の保持情報は、低温度動作信号形成回路４５６、ＳＡＴＡインタフェース１５、高速シリアルインタフェース１６、論理回路３１などに伝達される。論理回路３１は、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３が「０，０，１，１」となり、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「１，１，０，０」となった場合に、ＣＰＵ２に対する割込み要求信号をアサートする。この割込み要求信号は、過温度状態に対する割込み処理の要求として、割込みコントローラ１１に伝達される。ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３の左から３つ目のビット（ｔｈｃｐｔａｐｉｎ２）がローレベルになると、ＣＰＵ２に対する割込み要求信号はネゲートされる。
【００８６】
図５に示される低温度動作信号形成回路４５６は、第３レジスタ４５３からリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３とチップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５とを取り込み、それに基づいて低温度動作信号を形成する。この低温度動作信号は、４ｂｉｔ構成とされる。低温度動作信号の１ビット目は、−２５°Ｃ未満でローレベル、−２５°Ｃ以上でハイレベルとされる。低温度動作信号の２ビット目は、−２０°Ｃ未満でローレベル、−２０°Ｃ以上でハイレベルとされる。低温度動作信号の３ビット目は、−１５°Ｃ未満でローレベル、−１５°Ｃ以上でハイレベルとされる。低温度動作信号の４ビット目は、−１０°Ｃ未満でローレベル、−１０°Ｃ以上でハイレベルとされる。このように低温度動作信号の形成において、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の他にリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３が必要となるのは、スイッチ制御回路４５５でのスイッチ制御によってチップ温度検出信号における各ビットとチップ温度との対応関係が変更されていても、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３を参照することで、対応するチップ温度を正しく把握することができるからである。低温度動作信号形成回路４５６によって得られた低温度動作信号は、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７へ伝達される。ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７は、−４０°Ｃ＜Ｔｊ＜−２０°Ｃが成立する状態では、発熱を目的とするダミー動作を行う。Ｔｊはチップ温度である。ダミー動作期間中は、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭのリード・ライトは不可能とされる。そしてこのダミー動作によりチップ温度Ｔｊが−２０°Ｃを越えると、その時点でダミー動作が停止され、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７の本来の制御動作が行われることで、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭのリード・ライトが可能になる。これによりチップ温度Ｔｊが−２０°Ｃを越えてからＤＤＲ−ＳＤＲＡＭのリード・ライトが行われるため、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７の不安定動作を回避することができる。ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７をダミー動作させただけでは温度が例えば−２０°Ｃを越えない場合は、他のモジュールも合わせてダミー動作させて、必要な熱量を確保する。温度が−２０°Ｃを越えた場合は、ダミー動作は停止させることによって、通常の稼動へ移行する。
【００８７】
図５に示される制御信号入力回路４３は、入力されたＤｉｄｌｅ信号の論理を反転するためのインバータ４３２を含む。このインバータ４３２の出力が、ｔｈｒｆｔａｐｉｎ４としてアナログ部４２へ伝達される。
【００８８】
次に、上記のように構成されたＬＳＩ２００の作用について説明する。
【００８９】
図６には、ＬＳＩ２００における主要部の動作の流れが示される。
【００９０】
ＬＳＩ２００の電源投入（６０１）後のパワーオンリセット前において、温度センサ４のアナログ部４２では、リファレンス電圧調整用信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ０〜３とリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３の初期値が確定されるものとする（６０２）。また、アナログ部４２において、アナログ出力バッファ４７から外部端子２９を介して温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅが出力され、リファレンス出力バッファ４９から外部端子２１を介してリファレンス電圧Ｖｔｈｒｅｆが出力される。温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅやリファレンス電圧Ｖｔｈｒｅｆは、ＬＳＩ２００が熱暴走した場合においても出力され（６０３）、このＬＳＩ２００が搭載されるユーザシステムでの制御に利用される。
【００９１】
ＬＳＩ２００の電源投入（６０１）後のパワーオンリセット後において、温度センサ４の論理部４１の動作が開始される（６０４）。例えば低温度動作信号形成回路４５６によって低温度動作信号が形成され、それがＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７に伝達される。温度センサ４から出力された低温時動作制御信号は、チップ温度Ｔｊが、−４０°Ｃ＜Ｔｊ＜−２０°Ｃが成立する状態ではハイレベルとされるので（６０５）、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７は、発熱を目的とするダミー動作を行う。チップ温度Ｔｊが−２０°Ｃを越えた時点で、低温時動作制御信号はローレベルにされる。これによりＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７はダミー動作から通常動作に遷移される。
【００９２】
ユーザ（顧客）にとって温度センサ４の動作が不要の場合がある（６０６）。例えばメモリやロジックに対してＢＩＳＴ（built-in self-test）が実行されている状態や、ＬＳＩ２００のアイドル時にはＤｉｄｌｅ信号がアサートされる。リファレンス電圧Ｖｔｈｒｅｆや温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅの外部出力が停止される（６０７）。このとき、リファレンス電圧Ｖｔｈｒｅｆや温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅは、ローレベルに固定される。
【００９３】
ユーザ（顧客）が温度センサ４の動作を望む場合には、リファレンス電圧調整用信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ０〜３の設定が行われる（６０８）。尚、リファレンス電圧調整用信号ｔｈｒｆｔａｐｉｎ６０７の設定が行われない場合は、デフォルト値「０，０，０，０」が採用される。
【００９４】
温度センサ４の論理部４１及びアナログ部４２の動作により、チップ温度Ｔｊに応じて、ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３とｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が変動される（６０９）。
【００９５】
図９には、チップ温度上昇時の動作タイミングが示される。
【００９６】
例えばリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎが「０，０，０，０」の状態において、電圧比較器５３〜５６での電圧比較動作により、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の値は、チップ温度Ｔｊが５°Ｃ上昇される毎に更新される（９０１）。そして、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「１，１，１，１」になった場合、スイッチ制御回路４５５によりリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎがインクリメントされて、「１，０，０，０」に変更される。このとき、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３の安定化のため、第２レジスタ４５２の出力が１００〜３００μｓｅｃだけマスクされる（９０２）。マスク期間中は、マスク開始前の第２レジスタ４５２の出力状態「１，１，１，１」が保持される。マスク開始から１００〜３００μｓｅｃ経過後にマスクが解除される。すると、チップ温度検出範囲が＋１５°Ｃシフトされた状態（ｔｈｃｐｔａｐｉｎが「１，０，０，０」の状態）で、再び電圧比較器５３〜５６での電圧比較動作により、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の値は、チップ温度Ｔｊが５°Ｃ上昇される毎に更新される（９０３）。そして、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「１，１，１，１」になった場合、スイッチ制御回路４５５によりリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎがインクリメントされて、「０，１，０，０」に変更される。このとき、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３の安定化のため、第２レジスタ４５２の出力が１００〜３００μｓｅｃだけマスクされる。マスクが解除されると、チップ温度検出範囲が＋１５°Ｃシフトされた状態（ｔｈｃｐｔａｐｉｎが「０，１，０，０」の状態）で、再び電圧比較器５３〜５６での電圧比較動作により、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の値は、チップ温度Ｔｊが５°Ｃ上昇される毎に更新される。温度上昇の場合、ｔｈｃｐｏｕｔ０は常にハイレベル（論理値‘１’）とされる。
【００９７】
図１０には、チップ温度降下時の動作タイミングが示される。
【００９８】
例えばリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎが「１，１，１，１」の状態において、電圧比較器５３〜５６での電圧比較動作により、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の値は、チップ温度Ｔｊが５°Ｃ降下される毎に更新される（１０１）。そして、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「０，０，０，０」になった場合、スイッチ制御回路４５５によりリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎがディクリメントされて、「０，１，１，１」に変更される。このとき、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３の安定化のため、第２レジスタ４５２の出力が１００〜３００μｓｅｃだけマスクされる（１０２）。マスク期間中は、マスク開始前の第２レジスタ４５２の出力状態「０，０，０，０」が保持される。マスク開始から１００〜３００μｓｅｃ経過後にマスクが解除される。すると、チップ温度検出範囲が−１５°Ｃシフトされた状態（ｔｈｃｐｔａｐｉｎが「０，１，１，１」の状態）で、再び電圧比較器５３〜５６での電圧比較動作により、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の値は、チップ温度Ｔｊが５°Ｃ降下される毎に更新される（９０３）。そして、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５が「０，０，０，０」になった場合、スイッチ制御回路４５５によりリファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎがディクリメントされて、「０，１，０，０」に変更される。このとき、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３の安定化のため、第２レジスタ４５２の出力が１００〜３００μｓｅｃだけマスクされる。マスクが解除されると、チップ温度検出範囲が−１５°Ｃシフトされた状態で、再び電圧比較器５３〜５６での電圧比較動作により、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の値は、チップ温度Ｔｊが５°Ｃ降下される毎に更新される。温度降下の場合、ｔｈｃｐｏｕｔ１５は常にローレベル（論理値‘０’）とされる。
【００９９】
尚、チップ温度Ｔｊが急激に上昇した場合あるいは、システム稼動時に既にチップ温度Ｔｊが十分に高くなっている場合には、第１レジスタ４５１が初期値「０，１，０，０」の状態（Ｎｏ３）から、ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５の「１，１，１，１」によって、ｔｈｃｐｔａｐｉｎ０〜３が、対応するチップ温度検出範囲に到達するまで、１５°Ｃ刻みで順次インクリメントされるだけであり、回路動作上、不都合は生じない。
【０１００】
このような温度センサ４の出力信号に基づいてＬＳＩ２００における各部の動作が制御される。
【０１０１】
例えば低温度動作信号形成回路４５６によって形成される低温度動作信号によって、引き続きＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７の動作が制御される（６１０）。
【０１０２】
チップ温度が例えば１２５°Ｃを越えるような過温度状態が温度センサ４によって検出された場合に、割込みコントローラ１１に対して所定の割込み要求がなされる（６１１）。この割込み要求に対応する割込み処理がＣＰＵ２で実行されると、ＬＳＩ２００の外部に配置された電源回路に対して、ＣＰＵ２（マルチコアの場合、１部あるいは全部のコア）への電源電圧の供給が停止される。ＣＰＵ２への電源電圧の供給が停止されると、ＣＰＵ２（マルチコアの場合、１部あるいは全部のコア）の動作が停止されるので、チップ温度が次第に低下される。温度センサ４による温度検出結果が過温度状態でない状態では、ＬＳＩ２００の外部に配置された電源回路からＣＰＵ２に電源電圧が供給される。また、リファレンス電圧制御信号ｔｈｃｐｔａｐｉｎ１〜３と、チップ温度検出信号ｔｈｃｐｏｕｔ０〜１５のビット情報をＣＰＵ２へ伝達して、ＣＰＵ２でのプログラム実行によって適宜処理することもできる（６１１）。
【０１０３】
温度センサ４の出力信号に基づいて、さらに様々な動作制御を行うことができる（６１２）。例えばリファレンス電圧Ｖｔｈｒｅｆ及び温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅは、ＬＳＩ２００が熱暴走した場合でも有効とされるので、この信号をＬＳＩ２００の外部に出力することにより、ＬＳＩ２００の外部で、ＬＳＩ２００への電源電圧の供給を遮断するように構成しても良い（６１４）。また、ＬＳＩ２００の外部で、ＬＳＩ２００への電源電圧の供給を遮断する場合には、温度センサ４の動作も停止される（６１５）。尚、ＬＳＩ２００への電源電圧の再開は、このＬＳＩ２００が搭載されるユーザシステムによって制御するのが望ましい。
【０１０４】
また、ＬＳＩ２００が低温異常動作をした場合でも、リファレンス電圧Ｖｔｈｒｅｆ及び温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅを得ることができるので、この信号を利用して、ＬＳＩ２００のリセット状態を維持させるように制御しても良い（６１３）。
【０１０５】
さらに、温度センサ４の出力信号に基づいて、ＬＳＩ２００が常温動作していることが確認できた場合に、ＬＳＩ２００におけるクロック信号の周波数を上げるようにしても良い。このようにすることで、ＬＳＩ２００での処理速度の向上を図ることができる。
【０１０６】
《実施の形態２》
図１１には、本発明にかかる半導体装置の一例とされるＬＳＩの別の構成例が示される。
【０１０７】
図１１に示されるＬＳＩ２００が、図２に示されるのと大きく相違するのは、温度センサ４とは別に、温度センサ４０１，４０２が設けられている点である。温度センサ４０１は、ＳＡＴＡインタフェース１５や高速シリアルインタフェース１６の近傍に配置され、この温度センサ４０１の出力信号は、ＳＡＴＡインタフェース１５や高速シリアルインタフェース１６に伝達される。温度センサ４０２は、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７の近傍に配置され、この温度センサ４０２の出力信号は、ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ１７に伝達される。このように主要部モジュール毎に、それに対応する温度センサを当該主要モジュールの近傍に配置し、対応する温度センサの出力信号に基づいて各モジュール毎に動作制御を行うようにしても良い。温度センサ４０１，４０２は、温度センサ４と同様に構成される。尚、温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅやリファレンス電圧Ｖｒｅｆの外部出力は、温度センサ４でのみ行えば十分であり、温度センサ４０１，４０１においては、温度検出結果アナログ信号Ｖｔｈｓｅｎｓｅやリファレンス電圧Ｖｒｅｆの外部出力を省略することができる。
【０１０８】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１０９】
例えば、温度センサ４は、Ｓｏｃ（System-on-a-chip）手法によるＬＳＩ以外にも適用することができる。また、図１において電圧比較器（５３〜５６）を４個としたが、これに限定されない。電圧比較器は３個以下でも良いし、５個以上としても良い。
【符号の説明】
【０１１０】
２ ＣＰＵ
４，４０１，４０２ 温度センサ
１１ 割込みコントローラ
１５ ＳＡＴＡインタフェース
１６ 高速シリアルインタフェース
１７ ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭコントローラ
４１ 論理部
４２ アナログ部
４３ 制御信号入力回路
４４ リファレンス電圧調整用レジスタ
４５ 制御回路
４６ 温度検出回路
４７ アナログ出力バッファ
４８ リファレンス電圧調整回路
４９ リファレンス出力バッファ
５０ リファレンス電圧形成回路
５１ 演算増幅器
５２ ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ
５３〜５６ 電圧比較器
５７ チップ温度検出信号形成回路
５８ 可変抵抗回路
２００ ＬＳＩ
３０２，３０４，３０６，３０８ スイッチ群
３０１Ａ，３０３Ａ，３０５Ａ，３０７Ａ Ｖｓｓｑ側分圧抵抗群
３０１Ｂ，３０３Ｂ，３０５Ｂ，３０７Ｂ ｔｈｒｅｆ側分圧抵抗群
５０３〜５０６ 電圧形成部
３１０〜３１４ 分圧抵抗群
３１５ スイッチ群
４５１ 第１レジスタ
４５２ 第２レジスタ
４５３ 第３レジスタ
４５５ スイッチ制御回路
４５６ 低温度動作信号形成回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ温度を検出可能な温度センサと、上記温度センサの出力に基づいて動作制御可能なモジュールと、を備えた半導体装置であって、
上記温度センサは、チップ温度に応じた電圧を出力する温度検出回路と、
複数のリファレンス電圧を形成するためのリファレンス電圧形成回路と、
上記リファレンス電圧形成回路によって得られた各リファレンス電圧毎に上記温度検出回路の出力電圧との電圧比較を行うことで、複数ビット構成のチップ温度検出信号を形成するための複数の電圧比較器と、
上記チップ温度検出信号に基づいて、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を制御することにより上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフト可能な制御回路と、を含み、
上記制御回路は、上記チップ温度検出範囲のシフト前後で、上記チップ温度検出範囲の一部が重複するように上記リファレンス電圧を制御することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記制御回路は、上記リファレンス電圧を制御するためのリファレンス電圧制御信号を保持可能な第１レジスタと、
上記チップ温度検出信号を保持可能な第２レジスタと、を含む請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
上記制御回路は、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とを上記温度センサの外部へ出力するための第３レジスタを含む請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
上記リファレンス電圧形成回路は、入力された電圧を分圧するための複数の抵抗と、上記複数の抵抗のうち、入力された電圧の分圧に関与される抵抗を選択するためのスイッチと、を含む請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
上記制御回路は、上記スイッチの動作を制御するためのスイッチ制御信号を、上記第２レジスタに保持されたチップ温度検出信号に基づいてインクリメント又はディクリメントするスイッチ制御回路を含む請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
上記スイッチ制御回路は、上記第２レジスタから伝達された信号の論理値を所定のマスク期間だけ固定するためのマスク機能を有し、上記マスク期間に、上記スイッチ制御信号のインクリメント又はディクリメントを行う請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
上記モジュールは、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とを上記第３レジスタを介して取り込み、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて、内部回路のトリミングを実行可能な第１モジュールを含む請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
上記制御回路は、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて低温時動作制御信号を形成するための低温時動作制御信号形成回路を含み、
上記モジュールは、上記低温時動作制御信号に従って、発熱を目的とするダミー動作を実行可能な第２モジュールを含む請求項７記載の半導体装置。
【請求項９】
上記モジュールは、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とを上記第３レジスタを介して取り込み、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて所定の割込み信号を形成し、上記割込み信号に応じて上記半導体装置内の稼働率を低下させるための制御を実行可能なＣＰＵを含む請求項８記載の半導体装置。
【請求項１０】
上記温度センサは、上記温度センサの外部から与えられた信号に従って、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を微調整可能なリファレンス電圧調整回路を含む請求項９記載の半導体装置。
【請求項１１】
半導体装置のチップ温度を検出可能な温度センサシステムであって、
チップ温度に応じた電圧を出力する温度検出回路と、
複数のリファレンス電圧を形成するためのリファレンス電圧形成回路と、
上記リファレンス電圧形成回路によって得られた各リファレンス電圧毎に上記温度検出回路の出力電圧との電圧比較を行うことで、複数ビット構成のチップ温度検出信号を形成するための複数の電圧比較器と、
上記チップ温度検出信号に基づいて、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を制御することにより上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフト可能な制御回路と、を含み、
上記制御回路は、上記チップ温度検出範囲のシフト前後で、上記チップ温度検出範囲の一部が重複するように上記リファレンス電圧を制御することを特徴とする温度センサシステム。
【請求項１】
チップ温度を検出可能な温度センサと、上記温度センサの出力に基づいて動作制御可能なモジュールと、を備えた半導体装置であって、
上記温度センサは、チップ温度に応じた電圧を出力する温度検出回路と、
複数のリファレンス電圧を形成するためのリファレンス電圧形成回路と、
上記リファレンス電圧形成回路によって得られた各リファレンス電圧毎に上記温度検出回路の出力電圧との電圧比較を行うことで、複数ビット構成のチップ温度検出信号を形成するための複数の電圧比較器と、
上記チップ温度検出信号に基づいて、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を制御することにより上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフト可能な制御回路と、を含み、
上記制御回路は、上記チップ温度検出範囲のシフト前後で、上記チップ温度検出範囲の一部が重複するように上記リファレンス電圧を制御することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記制御回路は、上記リファレンス電圧を制御するためのリファレンス電圧制御信号を保持可能な第１レジスタと、
上記チップ温度検出信号を保持可能な第２レジスタと、を含む請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
上記制御回路は、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とを上記温度センサの外部へ出力するための第３レジスタを含む請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
上記リファレンス電圧形成回路は、入力された電圧を分圧するための複数の抵抗と、上記複数の抵抗のうち、入力された電圧の分圧に関与される抵抗を選択するためのスイッチと、を含む請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
上記制御回路は、上記スイッチの動作を制御するためのスイッチ制御信号を、上記第２レジスタに保持されたチップ温度検出信号に基づいてインクリメント又はディクリメントするスイッチ制御回路を含む請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
上記スイッチ制御回路は、上記第２レジスタから伝達された信号の論理値を所定のマスク期間だけ固定するためのマスク機能を有し、上記マスク期間に、上記スイッチ制御信号のインクリメント又はディクリメントを行う請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
上記モジュールは、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とを上記第３レジスタを介して取り込み、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて、内部回路のトリミングを実行可能な第１モジュールを含む請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
上記制御回路は、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて低温時動作制御信号を形成するための低温時動作制御信号形成回路を含み、
上記モジュールは、上記低温時動作制御信号に従って、発熱を目的とするダミー動作を実行可能な第２モジュールを含む請求項７記載の半導体装置。
【請求項９】
上記モジュールは、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とを上記第３レジスタを介して取り込み、上記リファレンス電圧制御信号と上記チップ温度検出信号とに基づいて所定の割込み信号を形成し、上記割込み信号に応じて上記半導体装置内の稼働率を低下させるための制御を実行可能なＣＰＵを含む請求項８記載の半導体装置。
【請求項１０】
上記温度センサは、上記温度センサの外部から与えられた信号に従って、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を微調整可能なリファレンス電圧調整回路を含む請求項９記載の半導体装置。
【請求項１１】
半導体装置のチップ温度を検出可能な温度センサシステムであって、
チップ温度に応じた電圧を出力する温度検出回路と、
複数のリファレンス電圧を形成するためのリファレンス電圧形成回路と、
上記リファレンス電圧形成回路によって得られた各リファレンス電圧毎に上記温度検出回路の出力電圧との電圧比較を行うことで、複数ビット構成のチップ温度検出信号を形成するための複数の電圧比較器と、
上記チップ温度検出信号に基づいて、上記リファレンス電圧形成回路で形成されるリファレンス電圧を制御することにより上記チップ温度検出信号とチップ温度との対応関係を変更して、チップ温度検出範囲をシフト可能な制御回路と、を含み、
上記制御回路は、上記チップ温度検出範囲のシフト前後で、上記チップ温度検出範囲の一部が重複するように上記リファレンス電圧を制御することを特徴とする温度センサシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−６４６７７（Ｐ２０１３−６４６７７Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４２４３（Ｐ２０１１−２０４２４３）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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