半導体装置
【課題】半導体装置の放熱効率を向上させる。
【解決手段】ぺルチェ効果によって吸熱する吸熱部（３２、３５、４１）（３７、４０、４３）と、ぺルチェ効果によって放熱する放熱部（３１、３５、４１）（３６、４０、４３）の両方が単一の半導体チップに集積化されている。このような構成によれば、半導体チップにおいて熱を拡散させ、全体としての放熱抵抗を低下させることができる。これは、放熱効率の向上に寄与する。
【解決手段】ぺルチェ効果によって吸熱する吸熱部（３２、３５、４１）（３７、４０、４３）と、ぺルチェ効果によって放熱する放熱部（３１、３５、４１）（３６、４０、４３）の両方が単一の半導体チップに集積化されている。このような構成によれば、半導体チップにおいて熱を拡散させ、全体としての放熱抵抗を低下させることができる。これは、放熱効率の向上に寄与する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に、半導体装置の放熱のための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
消費電力が大きい半導体装置では、発生した熱を外部に放出するための放熱構造を工夫する必要がある。最も典型的な放熱構造の一つが放熱フィンであり、半導体装置は、放熱フィンによる自然冷却、又は、放熱フィンに冷却空気を当てることによる強制冷却によって冷却されることがある。
【０００３】
半導体装置の冷却方法の一つとして、ぺルチェ効果を利用することも提案されている。例えば、特開平６−１８８３４２号公報は、ＳｉとＧｅの接合で発生するぺルチェ効果を用いて、半導体チップを冷却する技術を開示している。この技術では、半導体チップに冷接点を設けると共に熱接点をチップ外に設け、これにより、半導体チップを冷却する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１８８３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開平６−１８８３４２号公報に開示された冷却構造、特に、熱接点をチップ外に設ける構造は、必ずしも一般的な半導体集積技術に適合するものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の観点では、ぺルチェ効果によって吸熱する吸熱部と、ぺルチェ効果によって放熱する放熱部の両方が単一の半導体チップに集積化されている。このような構成によれば、半導体チップにおいて熱を拡散させ、全体としての放熱抵抗を低下させることができる。これは、半導体チップ内の温度分布の平滑化と、半導体チップ全体としての放熱効率の向上に寄与する。
【０００７】
一実施形態では、当該半導体装置が、制御部と複数の電源ドメインとを備えており、電源ドメインのそれぞれには吸熱部と放熱部とが設けられ、制御部は、電源ドメインのそれぞれについて、吸熱部と放熱部の動作を制御する。
【０００８】
この場合、複数の電源ドメインのうちで、第１電源ドメインの消費電力が大きく、第２電源ドメインの消費電力が小さい場合に、制御部は、第１電源ドメインの吸熱部を動作させ、第２電源ドメインの放熱部を動作させる。
【０００９】
一実施形態では、複数の電源ドメインのそれぞれは、回路が集積化された回路ブロックと、回路ブロックに正電源電圧を供給するように構成された第１電源スイッチと、回路ブロックに負電源電圧を供給するように構成された第２電源スイッチとを具備する。この場合、第１電源スイッチは、吸熱部と放熱部に選択的に正電源電圧を供給することができるように構成され、第２電源スイッチは、吸熱部と放熱部に選択的に負電源電圧を供給することができるように構成される。制御部は、複数の電源ドメインのそれぞれの第１電源スイッチと第２電源スイッチを制御することにより、複数の電源ドメインのそれぞれにおける吸熱部による吸熱と放熱部による放熱とを制御する。
【００１０】
制御部による吸熱部、放熱部の制御には、様々な手法が考えられる。一実施形態では、制御部は、半導体装置に設定された動作モードに応じて複数の電源ドメインのそれぞれの吸熱部と放熱部の動作を制御する。他の実施形態では、制御部は、複数の電源ドメインのそれぞれの正電源電圧の電圧レベルに応じて吸熱部と放熱部の動作を制御する。更に他の実施形態では、制御部は、複数の電源ドメインのそれぞれの正電源電圧の温度レベルに応じて吸熱部と放熱部の動作を制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体装置の内部温度分布の均一性と、半導体装置全体の放熱効率を、向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の半導体装置の構成を示す概念図である。
【図２】パワーゲーティング制御の一例を示す概念図である。
【図３】各電源ドメインにおける吸熱、発熱の制御の一例を示す概念図である。
【図４】一実施形態における電源ドメインの構成を示すブロック図である。
【図５】各電源ドメインの放熱部と吸熱部の構成の例を示すレイアウト図である。
【図６Ａ】図５の例での各電源ドメインにおける放熱動作を説明する図である。
【図６Ｂ】図５の例での各電源ドメインにおける吸熱動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態の半導体装置の構成を示す概念図である。本実施形態の半導体装置１は、いわゆるパワーゲーティング機能を有する半導体集積回路として構成されており、同一の半導体チップに複数の電源ドメイン２が集積化されている。電源ドメイン２は、個々に電源電圧の供給及び遮断を切り換えることができるように構成されている。各電源ドメイン２への電源電圧の供給は、特定の電源ドメイン２に設けられたシステムコントローラ３によって制御される。
【００１４】
図２は、半導体装置１におけるパワーゲーティング制御の例を示す概念図である。本実施形態の半導体装置では、電源ドメイン２毎に電源電圧の供給が切り替え可能である。ここで、電源電圧が供給される電源ドメイン２においても、その消費電力は電源ドメイン２によって相違する。図２では、電源ドメイン２の消費電力が４つのレベル「高」「中」「低」「ＯＦＦ」の４段階に分類されて図示されている。「電力：高」は、消費電力が高い電源ドメイン２を示しており、「電力：中」は、消費電力が中程度の電源ドメイン２を示しており、「電力：低」は、消費電力が低い電源ドメイン２を示している。また、「電力：ＯＦＦ」は、電源電圧の供給が遮断された電源ドメイン２を示している。このようなパワーゲーティング制御を行う場合、消費電力が高い電源ドメイン２における発熱が大きくなる。この場合、発熱が大きい電源ドメイン２における放熱性が十分でないと、半導体チップの温度が部分的に高くなることがある。
【００１５】
この問題に対処するために、本実施形態の半導体装置１は、ぺルチェ効果による吸熱及び放熱を利用して熱を移動させて半導体チップ全体に熱を拡散させる構成を有している。ぺルチェ効果を用いて熱拡散を行うことにより、半導体チップ全体としての放熱抵抗を下げ、放熱性を向上させることができる。放熱性が向上することにより、チップ温度が低下し、ひいては消費電力を低減させることも可能になる。
【００１６】
図３は、ぺルチェ効果による熱移動の一例を示す概念図である。図３の例では、消費電力が高い電源ドメイン２においてぺルチェ効果による吸熱が行われ、消費電力が中程度又は低い電源ドメイン２においてぺルチェ効果による放熱が行われる。ここで図３では、ぺルチェ効果による吸熱が行われる電源ドメイン２には「Ｐｅｌ：吸熱」と記載され、ぺルチェ効果による放熱が行われる電源ドメイン２には「Ｐｅｌ：放熱」と記載されていることに留意されたい。このような動作により、消費電力が高い電源ドメインから消費電力が中程度又は低い電源ドメインに熱が拡散し、半導体チップの放熱性を向上させることができる。なお、ぺルチェ効果の発現のためには電流を供給する必要があるから、本実施形態では、電源電圧の供給が遮断される電源ドメインでは、ぺルチェ効果を利用した吸熱、放熱は行われない。
【００１７】
ここで、本実施形態の半導体装置１では、単一の半導体チップ上において吸熱、放熱の両方を行うことに留意されたい。これは、本実施形態の半導体装置１がぺルチェ効果を用いて熱拡散を行うという技術的思想に基づくものであることと関連している。特開平６−１８８３４２号公報に開示された冷却構造のように熱接点をチップ外に設けることは、必ずしも、一般的な半導体製造プロセスに適合しない。一方、本実施形態の半導体装置１では、吸熱を行う接合と放熱を行う接合の両方が半導体チップに集積化されるが、後述の例からも理解されるように、このような構造は、一般的な半導体製造プロセスにも適合するものである。
【００１８】
以下では、ぺルチェ効果による吸熱及び放熱を利用して熱拡散を行う半導体装置１の具体的な構成について述べる。図４は、一実施形態における半導体装置１の構成、特に、各電源ドメイン２の構成を示すブロック図である。各電源ドメイン２は、電源スイッチ１１と、回路ブロック１２と、ＧＮＤスイッチ１３とを備えている。回路ブロック１２には、所望の機能を有する回路群が集積化されている。電源スイッチ１１は、回路ブロック１２に正電源電圧ＶＤＤを供給し、ＧＮＤスイッチ１３は、回路ブロック１２に負電源電圧ＶＳＳを供給する。電源スイッチ１１、ＧＮＤスイッチ１３は、システムコントローラ３によって制御される。ある電源ドメイン２の回路ブロックの１２の回路群を動作させる場合、システムコントローラ３による制御の下、当該電源ドメイン２の電源スイッチ１１、ＧＮＤスイッチ１３が動作されて当該回路ブロック１２に正電源電圧ＶＤＤ及び負電源電圧ＶＳＳが供給される。図４では、２つの電源ドメインが図示されており、それらは、以下、電源ドメイン２Ａ、２Ｂと記載することがある。なお、図４には２つの電源ドメイン２Ａ、２Ｂしか図示されていないが、電源ドメイン２の数は２に限定されない。
【００１９】
本実施形態の半導体装置１では、更に、各電源ドメイン２の回路ブロック１２にぺルチェ素子が組み込まれており、このぺルチェ素子を用いて熱の移動が行われる。例えば図４において、電源ドメイン２Ｂの消費電力が高く、電源ドメイン２Ａの消費電力が低いとする。この場合、消費電力が高い電源ドメイン２Ｂの回路ブロック１２に組み込まれたぺルチェ素子において吸熱が行われ、消費電力が低い電源ドメイン２Ａの回路ブロック１２に組み込まれたぺルチェ素子において放熱が行われる。これにより、電源ドメイン２Ｂから電源ドメイン２Ａに熱が拡散されて電源ドメイン２Ａ、２Ｂの間の温度差が小さくなる。これは、電源ドメイン２Ａ、２Ｂの全体としての放熱抵抗が低下し、放熱性が向上することを意味している。
【００２０】
図５は、回路ブロック１２の構成の例を示すレイアウト図である。回路ブロック１２は、ＶＤＤ給電領域２１と、ＶＳＳ給電領域２２と、Ｎウェル領域２３と、Ｐウェル領域２４とを備えている。ＶＤＤ給電領域２１には、電源スイッチ１１から正電源電圧ＶＤＤが供給され、ＶＳＳ給電領域２２には、ＧＮＤスイッチ１３から負電源電圧ＶＳＳが供給される。Ｎウェル領域２３とＰウェル領域２４とは、ＶＤＤ給電領域２１とＶＳＳ給電領域２２との間に設けられている。Ｎウェル領域２３にはＰＭＯＳトランジスタ２５が形成され、Ｐウェル領域２４にはＮＭＯＳトランジスタ２６が形成される。ＰＭＯＳトランジスタ２５は、Ｎウェル領域２３に形成されたＰ＋ソース領域４１及びＰ＋ドレイン領域４２と、ゲート電極４５とで構成される。ここで、Ｐ＋ソース領域４１とＰ＋ドレイン領域４２は、Ｐ型不純物が高濃度にドープされた領域である。一方、ＮＭＯＳトランジスタ２６は、Ｐウェル領域２４に形成されたＮ＋ソース領域４３及びＮ＋ドレイン領域４４と、ゲート電極４５とで構成される。ここで、Ｎ＋ソース領域４３とＮ＋ドレイン領域４４とは、Ｎ型不純物が高濃度にドープされた領域である。ＰＭＯＳトランジスタ２５及びＮＭＯＳトランジスタ２６により、回路ブロック１２に集積化される回路群が構成される。ＶＤＤ給電領域２１及びＶＳＳ給電領域２２は、この回路群に正電源電圧ＶＤＤ及び負電源電圧ＶＳＳを供給する。
【００２１】
ここで、本実施形態の回路ブロック１２では、ＶＤＤ給電領域２１とＶＳＳ給電領域２２が、ぺルチェ効果による吸熱及び放熱を行うことができるように構成されている。以下、ＶＤＤ給電領域２１とＶＳＳ給電領域２２の構成について詳細に説明する。
【００２２】
ＶＤＤ給電領域２１は、第１Ｐ＋給電領域３１と第２Ｐ＋給電領域３２とを備えている。第１Ｐ＋給電領域３１と第２Ｐ＋給電領域３２は、いずれも、Ｐ型不純物が高濃度にドープされた領域である。第１Ｐ＋給電領域３１には配線３３が接続されており、第２Ｐ＋給電領域３２には配線３４が接続されている。電源スイッチ１１は、それぞれ配線３３、３４を介して第１Ｐ＋給電領域３１と第２Ｐ＋給電領域３２とに個別に正電源電圧ＶＤＤを供給可能に構成されている（図４も参照）。第１Ｐ＋給電領域３１と第２Ｐ＋給電領域３２は、更に、配線３５を介してＮウェル領域２３に形成されたＰ＋ソース領域４１に接続されている。ここで、配線３３、３４、３５は、いずれも、金属配線である。
【００２３】
第１Ｐ＋給電領域３１、配線３５、及び、Ｎウェル領域２３のＰ＋ソース領域４１は、半導体−金属−半導体の接合を構成しているから、ぺルチェ素子として機能する。同様に、第２Ｐ＋給電領域３２、配線３５、及び、Ｐ＋ソース領域４１もぺルチェ素子として機能する。ここで、本実施形態では、第１Ｐ＋給電領域３１、第２Ｐ＋給電領域３２、及びＰ＋ソース領域４１のぺルチェ係数が、下記の条件を満たすように調節されている：
（Ａ１）第１Ｐ＋給電領域３１からＰ＋ソース領域４１に電流が流れた場合、ぺルチェ効果によって放熱する。
（Ａ２）第２Ｐ＋給電領域３２からＰ＋ソース領域４１に電流が流れた場合、ぺルチェ効果によって吸熱する。
なお、第１Ｐ＋給電領域３１、第２Ｐ＋給電領域３２、及びＰ＋ソース領域４１のぺルチェ係数は、製造プロセスにより調節可能である。
【００２４】
一方、ＶSS給電領域２２は、第１Ｎ＋給電領域３６と第２Ｎ＋給電領域３７とを備えている。第１Ｎ＋給電領域３６と第２Ｎ＋給電領域３７は、いずれも、Ｎ型不純物が高濃度にドープされた領域である。第１Ｎ＋給電領域３６には配線３８が接続されており、第２Ｎ＋給電領域３７には配線３９が接続されている。ＧＮＤスイッチ１３は、それぞれ配線３８、３９を介して第１Ｎ＋給電領域３６と第２Ｎ＋給電領域３７とに個別に負電源電圧ＶＳＳを供給可能に構成されている（図４も参照）。第１Ｎ＋給電領域３６と第２Ｎ＋給電領域３７は、更に、配線４０を介してＰウェル領域２４に形成されたＮ＋ソース領域４３に接続されている。ここで、配線３８、３９、４０は、いずれも、金属配線である。
【００２５】
第１Ｎ＋給電領域３６、配線４０、及び、Ｐウェル領域２４のＮ＋ソース領域４３はぺルチェ素子として機能し、更に、第２Ｎ＋給電領域３６、配線４０、及び、Ｎ＋ソース領域４３もぺルチェ素子として機能する。第１Ｎ＋給電領域３６、第２Ｎ＋給電領域３７、及びＰウェル領域２４のＮ＋ソース領域４３のぺルチェ係数は下記の条件が成り立つように調節されている：
（Ｂ１）Ｎ＋ソース領域４３から配線４０を介して第１Ｎ＋給電領域３６に電流が流れたときにぺルチェ効果により放熱が起こる。
（Ｂ２）Ｎ＋ソース領域４３から配線４０を介して第２Ｎ＋給電領域３７に電流が流れたときにぺルチェ効果により吸熱が起こる。
なお、第１Ｎ＋給電領域３６、第２Ｎ＋給電領域３７、及びＮ＋ソース領域４３のぺルチェ係数は、製造プロセスにより調節可能である。
【００２６】
図６Ａは、ある電源ドメイン２の回路ブロック１２でぺルチェ効果による放熱を行う場合の動作を示している。正電源電圧ＶＤＤが配線３３を介して第１Ｐ＋給電領域３１に供給されると共に、負電源電圧ＶＳＳが配線３８を介して第１Ｎ＋給電領域３６に供給される。配線３４、３９は、フローティング状態（ハイインピーダンス状態）に設定される。これにより、回路ブロック１２の動作電流が、第１Ｐ＋給電領域３１から配線３５を介してＮウェル２３に形成されたＰ＋ソース領域４１に流れると共に、Ｐウェル領域２４に形成されたＮ＋ソース領域４３から配線４０を介して第１Ｎ＋給電領域３６に動作電流が流れる。このような設定により、当該回路ブロック１２においてぺルチェ効果による放熱を行うことができる。
【００２７】
一方、図６Ｂは、ある電源ドメイン２の回路ブロック１２でぺルチェ効果による吸熱を行う場合の動作を示している。正電源電圧ＶＤＤが配線３４を介して第２Ｐ＋給電領域３２に供給されると共に、負電源電圧ＶＳＳが配線３９を介して第２Ｎ＋給電領域３７に供給される。配線３３、３８は、フローティング状態（ハイインピーダンス状態）に設定される。これにより、回路ブロック１２の動作電流が、第２Ｐ＋給電領域３２から配線３５を介してＮウェル領域２３に形成されたＰ＋ソース領域４１に流れると共に、Ｐウェル領域２４に形成されたＮ＋ソース領域４３から配線４０を介して第２Ｎ＋給電領域３７に動作電流が流れる。このような設定により、当該回路ブロック１２においてぺルチェ効果による吸熱を行うことができる。
【００２８】
例えば、図４の電源ドメイン２Ｂにおいて図６Ｂに図示されている動作を行い、電源ドメイン２Ａにおいて図６Ａに図示されている動作を行えば、電源ドメイン２Ｂから電源ドメイン２Ａに熱を移動させることができる。
【００２９】
なお、上記の実施形態では、第１Ｐ＋給電領域３１、配線３５及びＰ＋ソース領域４１で構成される構造と、第１Ｎ＋給電領域３６、配線４０及びＮ＋ソース領域４３で構成される構造の２つの構造が、ぺルチェ効果による放熱に使用されているが、一方の構造のみが回路ブロック１２に設けられてもよい。同様に、上記の実施形態では、第２Ｐ＋給電領域３２、配線３５及びＰ＋ソース領域４１で構成される構造と、第２Ｎ＋給電領域３７、配線４０及びＮ＋ソース領域４３で構成される構造の２つの構造が、ぺルチェ効果による吸熱に使用されているが、一方の構造のみが回路ブロック１２に設けられてもよい。
【００３０】
上述したようなぺルチェ効果を利用した熱拡散を適切に行うためには、どの電源ドメイン２で吸熱動作を行わせ、どの電源ドメイン２に放熱動作を行わせるかの選択を適切に行うことが重要である。以下では、各電源ドメイン２における吸熱動作、放熱動作の制御について述べる。
【００３１】
一実施形態では、半導体装置１が設定される動作モードに応じて各電源ドメイン２の動作を切り換えてもよい。半導体装置１が複数の動作モードに対応している場合、各電源ドメイン２の消費電力は、半導体装置１が設定される動作モードによって決まる。そこで、動作モードに応じて各電源ドメイン２における吸熱、放熱を選択することで適切に熱拡散を行うことができる。各電源ドメイン２における吸熱、放熱の選択は、システムコントローラ３が、動作モードに応じて各電源ドメイン２の電源スイッチ１１及びＧＮＤスイッチ１３を制御することで実現できる。
【００３２】
他の実施形態では、各電源ドメイン２における正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルに応じて各電源ドメイン２における吸熱、放熱を選択してもよい。消費電力が大きい電源ドメイン２においては、電圧降下によって実際に回路ブロック１２に供給される正電源電圧ＶＤＤが低下する。一方、消費電力が小さい電源ドメイン２においては、実際に回路ブロック１２に供給される正電源電圧ＶＤＤの低下は小さい。このため、動作時における各電源ドメイン２における正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルを測定し、測定された正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルが低い電源ドメイン２においては吸熱動作を行い、電圧レベルが高い電源ドメイン２においては吸熱動作を行うことで、適切に熱拡散を行うことができる。
【００３３】
より具体的には、正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルの計測回路が各電源ドメイン２に集積化され、測定された正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルを示す信号がシステムコントローラ３に送られる。システムコントローラ３は、各電源ドメイン２の正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルに応じて各電源ドメイン２における吸熱、放熱を選択し、その選択結果を実現するように各電源ドメイン２の電源スイッチ１１及びＧＮＤスイッチ１３を制御する。これにより、適切に熱拡散を行うことができる。
【００３４】
更に他の実施形態では、各電源ドメイン２の温度が測定され、測定された温度に応じて各電源ドメイン２における吸熱、放熱を選択してもよい。この場合、各電源ドメイン２に温度計測のための素子が集積化され、測定された温度を示す信号がシステムコントローラ３に送られる。システムコントローラ３は、各電源ドメイン２の温度に応じて各電源ドメイン２における吸熱、放熱を選択し、その選択結果を実現するように各電源ドメイン２の電源スイッチ１１及びＧＮＤスイッチ１３を制御する。これにより、適切に熱拡散を行うことができる。システムコントローラ３としては、ＣＰＵを用いてもよい。
【００３５】
上述された３つの吸熱・放熱の制御（動作モードに応じた制御、正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルに応じた制御、各電源ドメイン２の温度に応じた制御）は、組み合わせて実行されてもよい。一実施形態では、電源投入直後に半導体装置１の動作モードが設定されると、設定された動作モードに応じた制御が行われる。その後、設定された動作モードでの動作が開始されると、半導体装置１の動作が正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルに応じた制御に移行する。更に、一定時間が経過して半導体チップが熱平衡状態に到達した後、半導体装置１の動作が各電源ドメイン２の温度に応じた制御にしてもよい。これにより、各電源ドメイン２の温度が動作上限温度を超えないように監視される。その後、動作モードが切り替えられる毎に、動作モードに応じた制御、正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルに応じた制御、各電源ドメイン２の温度に応じた制御が繰り返されてもよい。
【００３６】
以上には、本発明の実施形態が具体的に記述されているが、本発明は、上述の実施形態に限定して解釈してはならない。本発明は、様々な変更がなされた上で実施され得ることは、当業者には自明的に理解されるであろう。
【符号の説明】
【００３７】
１：半導体装置
２、２Ａ、２Ｂ：電源ドメイン
３：システムコントローラ
１１：電源スイッチ
１２：回路ブロック
１３：ＧＮＤスイッチ
２１：ＶＤＤ給電領域
２２：ＶＳＳ給電領域
２３：Ｎウェル領域
２４：Ｐウェル領域
２５：ＰＭＯＳトランジスタ
２６：ＮＭＯＳトランジスタ
３１：第１Ｐ＋給電領域
３２：第２Ｐ＋給電領域
３３、３４、３５：配線
３６：第１Ｎ＋給電領域
３７：第２Ｎ＋給電領域
３８、３９、４０：配線
４１：Ｐ＋ソース領域
４２：Ｐ＋ドレイン領域
４３：Ｎ＋ソース領域
４４：Ｎ＋ドレイン領域
４５：ゲート電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に、半導体装置の放熱のための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
消費電力が大きい半導体装置では、発生した熱を外部に放出するための放熱構造を工夫する必要がある。最も典型的な放熱構造の一つが放熱フィンであり、半導体装置は、放熱フィンによる自然冷却、又は、放熱フィンに冷却空気を当てることによる強制冷却によって冷却されることがある。
【０００３】
半導体装置の冷却方法の一つとして、ぺルチェ効果を利用することも提案されている。例えば、特開平６−１８８３４２号公報は、ＳｉとＧｅの接合で発生するぺルチェ効果を用いて、半導体チップを冷却する技術を開示している。この技術では、半導体チップに冷接点を設けると共に熱接点をチップ外に設け、これにより、半導体チップを冷却する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１８８３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開平６−１８８３４２号公報に開示された冷却構造、特に、熱接点をチップ外に設ける構造は、必ずしも一般的な半導体集積技術に適合するものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の観点では、ぺルチェ効果によって吸熱する吸熱部と、ぺルチェ効果によって放熱する放熱部の両方が単一の半導体チップに集積化されている。このような構成によれば、半導体チップにおいて熱を拡散させ、全体としての放熱抵抗を低下させることができる。これは、半導体チップ内の温度分布の平滑化と、半導体チップ全体としての放熱効率の向上に寄与する。
【０００７】
一実施形態では、当該半導体装置が、制御部と複数の電源ドメインとを備えており、電源ドメインのそれぞれには吸熱部と放熱部とが設けられ、制御部は、電源ドメインのそれぞれについて、吸熱部と放熱部の動作を制御する。
【０００８】
この場合、複数の電源ドメインのうちで、第１電源ドメインの消費電力が大きく、第２電源ドメインの消費電力が小さい場合に、制御部は、第１電源ドメインの吸熱部を動作させ、第２電源ドメインの放熱部を動作させる。
【０００９】
一実施形態では、複数の電源ドメインのそれぞれは、回路が集積化された回路ブロックと、回路ブロックに正電源電圧を供給するように構成された第１電源スイッチと、回路ブロックに負電源電圧を供給するように構成された第２電源スイッチとを具備する。この場合、第１電源スイッチは、吸熱部と放熱部に選択的に正電源電圧を供給することができるように構成され、第２電源スイッチは、吸熱部と放熱部に選択的に負電源電圧を供給することができるように構成される。制御部は、複数の電源ドメインのそれぞれの第１電源スイッチと第２電源スイッチを制御することにより、複数の電源ドメインのそれぞれにおける吸熱部による吸熱と放熱部による放熱とを制御する。
【００１０】
制御部による吸熱部、放熱部の制御には、様々な手法が考えられる。一実施形態では、制御部は、半導体装置に設定された動作モードに応じて複数の電源ドメインのそれぞれの吸熱部と放熱部の動作を制御する。他の実施形態では、制御部は、複数の電源ドメインのそれぞれの正電源電圧の電圧レベルに応じて吸熱部と放熱部の動作を制御する。更に他の実施形態では、制御部は、複数の電源ドメインのそれぞれの正電源電圧の温度レベルに応じて吸熱部と放熱部の動作を制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体装置の内部温度分布の均一性と、半導体装置全体の放熱効率を、向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の半導体装置の構成を示す概念図である。
【図２】パワーゲーティング制御の一例を示す概念図である。
【図３】各電源ドメインにおける吸熱、発熱の制御の一例を示す概念図である。
【図４】一実施形態における電源ドメインの構成を示すブロック図である。
【図５】各電源ドメインの放熱部と吸熱部の構成の例を示すレイアウト図である。
【図６Ａ】図５の例での各電源ドメインにおける放熱動作を説明する図である。
【図６Ｂ】図５の例での各電源ドメインにおける吸熱動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態の半導体装置の構成を示す概念図である。本実施形態の半導体装置１は、いわゆるパワーゲーティング機能を有する半導体集積回路として構成されており、同一の半導体チップに複数の電源ドメイン２が集積化されている。電源ドメイン２は、個々に電源電圧の供給及び遮断を切り換えることができるように構成されている。各電源ドメイン２への電源電圧の供給は、特定の電源ドメイン２に設けられたシステムコントローラ３によって制御される。
【００１４】
図２は、半導体装置１におけるパワーゲーティング制御の例を示す概念図である。本実施形態の半導体装置では、電源ドメイン２毎に電源電圧の供給が切り替え可能である。ここで、電源電圧が供給される電源ドメイン２においても、その消費電力は電源ドメイン２によって相違する。図２では、電源ドメイン２の消費電力が４つのレベル「高」「中」「低」「ＯＦＦ」の４段階に分類されて図示されている。「電力：高」は、消費電力が高い電源ドメイン２を示しており、「電力：中」は、消費電力が中程度の電源ドメイン２を示しており、「電力：低」は、消費電力が低い電源ドメイン２を示している。また、「電力：ＯＦＦ」は、電源電圧の供給が遮断された電源ドメイン２を示している。このようなパワーゲーティング制御を行う場合、消費電力が高い電源ドメイン２における発熱が大きくなる。この場合、発熱が大きい電源ドメイン２における放熱性が十分でないと、半導体チップの温度が部分的に高くなることがある。
【００１５】
この問題に対処するために、本実施形態の半導体装置１は、ぺルチェ効果による吸熱及び放熱を利用して熱を移動させて半導体チップ全体に熱を拡散させる構成を有している。ぺルチェ効果を用いて熱拡散を行うことにより、半導体チップ全体としての放熱抵抗を下げ、放熱性を向上させることができる。放熱性が向上することにより、チップ温度が低下し、ひいては消費電力を低減させることも可能になる。
【００１６】
図３は、ぺルチェ効果による熱移動の一例を示す概念図である。図３の例では、消費電力が高い電源ドメイン２においてぺルチェ効果による吸熱が行われ、消費電力が中程度又は低い電源ドメイン２においてぺルチェ効果による放熱が行われる。ここで図３では、ぺルチェ効果による吸熱が行われる電源ドメイン２には「Ｐｅｌ：吸熱」と記載され、ぺルチェ効果による放熱が行われる電源ドメイン２には「Ｐｅｌ：放熱」と記載されていることに留意されたい。このような動作により、消費電力が高い電源ドメインから消費電力が中程度又は低い電源ドメインに熱が拡散し、半導体チップの放熱性を向上させることができる。なお、ぺルチェ効果の発現のためには電流を供給する必要があるから、本実施形態では、電源電圧の供給が遮断される電源ドメインでは、ぺルチェ効果を利用した吸熱、放熱は行われない。
【００１７】
ここで、本実施形態の半導体装置１では、単一の半導体チップ上において吸熱、放熱の両方を行うことに留意されたい。これは、本実施形態の半導体装置１がぺルチェ効果を用いて熱拡散を行うという技術的思想に基づくものであることと関連している。特開平６−１８８３４２号公報に開示された冷却構造のように熱接点をチップ外に設けることは、必ずしも、一般的な半導体製造プロセスに適合しない。一方、本実施形態の半導体装置１では、吸熱を行う接合と放熱を行う接合の両方が半導体チップに集積化されるが、後述の例からも理解されるように、このような構造は、一般的な半導体製造プロセスにも適合するものである。
【００１８】
以下では、ぺルチェ効果による吸熱及び放熱を利用して熱拡散を行う半導体装置１の具体的な構成について述べる。図４は、一実施形態における半導体装置１の構成、特に、各電源ドメイン２の構成を示すブロック図である。各電源ドメイン２は、電源スイッチ１１と、回路ブロック１２と、ＧＮＤスイッチ１３とを備えている。回路ブロック１２には、所望の機能を有する回路群が集積化されている。電源スイッチ１１は、回路ブロック１２に正電源電圧ＶＤＤを供給し、ＧＮＤスイッチ１３は、回路ブロック１２に負電源電圧ＶＳＳを供給する。電源スイッチ１１、ＧＮＤスイッチ１３は、システムコントローラ３によって制御される。ある電源ドメイン２の回路ブロックの１２の回路群を動作させる場合、システムコントローラ３による制御の下、当該電源ドメイン２の電源スイッチ１１、ＧＮＤスイッチ１３が動作されて当該回路ブロック１２に正電源電圧ＶＤＤ及び負電源電圧ＶＳＳが供給される。図４では、２つの電源ドメインが図示されており、それらは、以下、電源ドメイン２Ａ、２Ｂと記載することがある。なお、図４には２つの電源ドメイン２Ａ、２Ｂしか図示されていないが、電源ドメイン２の数は２に限定されない。
【００１９】
本実施形態の半導体装置１では、更に、各電源ドメイン２の回路ブロック１２にぺルチェ素子が組み込まれており、このぺルチェ素子を用いて熱の移動が行われる。例えば図４において、電源ドメイン２Ｂの消費電力が高く、電源ドメイン２Ａの消費電力が低いとする。この場合、消費電力が高い電源ドメイン２Ｂの回路ブロック１２に組み込まれたぺルチェ素子において吸熱が行われ、消費電力が低い電源ドメイン２Ａの回路ブロック１２に組み込まれたぺルチェ素子において放熱が行われる。これにより、電源ドメイン２Ｂから電源ドメイン２Ａに熱が拡散されて電源ドメイン２Ａ、２Ｂの間の温度差が小さくなる。これは、電源ドメイン２Ａ、２Ｂの全体としての放熱抵抗が低下し、放熱性が向上することを意味している。
【００２０】
図５は、回路ブロック１２の構成の例を示すレイアウト図である。回路ブロック１２は、ＶＤＤ給電領域２１と、ＶＳＳ給電領域２２と、Ｎウェル領域２３と、Ｐウェル領域２４とを備えている。ＶＤＤ給電領域２１には、電源スイッチ１１から正電源電圧ＶＤＤが供給され、ＶＳＳ給電領域２２には、ＧＮＤスイッチ１３から負電源電圧ＶＳＳが供給される。Ｎウェル領域２３とＰウェル領域２４とは、ＶＤＤ給電領域２１とＶＳＳ給電領域２２との間に設けられている。Ｎウェル領域２３にはＰＭＯＳトランジスタ２５が形成され、Ｐウェル領域２４にはＮＭＯＳトランジスタ２６が形成される。ＰＭＯＳトランジスタ２５は、Ｎウェル領域２３に形成されたＰ＋ソース領域４１及びＰ＋ドレイン領域４２と、ゲート電極４５とで構成される。ここで、Ｐ＋ソース領域４１とＰ＋ドレイン領域４２は、Ｐ型不純物が高濃度にドープされた領域である。一方、ＮＭＯＳトランジスタ２６は、Ｐウェル領域２４に形成されたＮ＋ソース領域４３及びＮ＋ドレイン領域４４と、ゲート電極４５とで構成される。ここで、Ｎ＋ソース領域４３とＮ＋ドレイン領域４４とは、Ｎ型不純物が高濃度にドープされた領域である。ＰＭＯＳトランジスタ２５及びＮＭＯＳトランジスタ２６により、回路ブロック１２に集積化される回路群が構成される。ＶＤＤ給電領域２１及びＶＳＳ給電領域２２は、この回路群に正電源電圧ＶＤＤ及び負電源電圧ＶＳＳを供給する。
【００２１】
ここで、本実施形態の回路ブロック１２では、ＶＤＤ給電領域２１とＶＳＳ給電領域２２が、ぺルチェ効果による吸熱及び放熱を行うことができるように構成されている。以下、ＶＤＤ給電領域２１とＶＳＳ給電領域２２の構成について詳細に説明する。
【００２２】
ＶＤＤ給電領域２１は、第１Ｐ＋給電領域３１と第２Ｐ＋給電領域３２とを備えている。第１Ｐ＋給電領域３１と第２Ｐ＋給電領域３２は、いずれも、Ｐ型不純物が高濃度にドープされた領域である。第１Ｐ＋給電領域３１には配線３３が接続されており、第２Ｐ＋給電領域３２には配線３４が接続されている。電源スイッチ１１は、それぞれ配線３３、３４を介して第１Ｐ＋給電領域３１と第２Ｐ＋給電領域３２とに個別に正電源電圧ＶＤＤを供給可能に構成されている（図４も参照）。第１Ｐ＋給電領域３１と第２Ｐ＋給電領域３２は、更に、配線３５を介してＮウェル領域２３に形成されたＰ＋ソース領域４１に接続されている。ここで、配線３３、３４、３５は、いずれも、金属配線である。
【００２３】
第１Ｐ＋給電領域３１、配線３５、及び、Ｎウェル領域２３のＰ＋ソース領域４１は、半導体−金属−半導体の接合を構成しているから、ぺルチェ素子として機能する。同様に、第２Ｐ＋給電領域３２、配線３５、及び、Ｐ＋ソース領域４１もぺルチェ素子として機能する。ここで、本実施形態では、第１Ｐ＋給電領域３１、第２Ｐ＋給電領域３２、及びＰ＋ソース領域４１のぺルチェ係数が、下記の条件を満たすように調節されている：
（Ａ１）第１Ｐ＋給電領域３１からＰ＋ソース領域４１に電流が流れた場合、ぺルチェ効果によって放熱する。
（Ａ２）第２Ｐ＋給電領域３２からＰ＋ソース領域４１に電流が流れた場合、ぺルチェ効果によって吸熱する。
なお、第１Ｐ＋給電領域３１、第２Ｐ＋給電領域３２、及びＰ＋ソース領域４１のぺルチェ係数は、製造プロセスにより調節可能である。
【００２４】
一方、ＶSS給電領域２２は、第１Ｎ＋給電領域３６と第２Ｎ＋給電領域３７とを備えている。第１Ｎ＋給電領域３６と第２Ｎ＋給電領域３７は、いずれも、Ｎ型不純物が高濃度にドープされた領域である。第１Ｎ＋給電領域３６には配線３８が接続されており、第２Ｎ＋給電領域３７には配線３９が接続されている。ＧＮＤスイッチ１３は、それぞれ配線３８、３９を介して第１Ｎ＋給電領域３６と第２Ｎ＋給電領域３７とに個別に負電源電圧ＶＳＳを供給可能に構成されている（図４も参照）。第１Ｎ＋給電領域３６と第２Ｎ＋給電領域３７は、更に、配線４０を介してＰウェル領域２４に形成されたＮ＋ソース領域４３に接続されている。ここで、配線３８、３９、４０は、いずれも、金属配線である。
【００２５】
第１Ｎ＋給電領域３６、配線４０、及び、Ｐウェル領域２４のＮ＋ソース領域４３はぺルチェ素子として機能し、更に、第２Ｎ＋給電領域３６、配線４０、及び、Ｎ＋ソース領域４３もぺルチェ素子として機能する。第１Ｎ＋給電領域３６、第２Ｎ＋給電領域３７、及びＰウェル領域２４のＮ＋ソース領域４３のぺルチェ係数は下記の条件が成り立つように調節されている：
（Ｂ１）Ｎ＋ソース領域４３から配線４０を介して第１Ｎ＋給電領域３６に電流が流れたときにぺルチェ効果により放熱が起こる。
（Ｂ２）Ｎ＋ソース領域４３から配線４０を介して第２Ｎ＋給電領域３７に電流が流れたときにぺルチェ効果により吸熱が起こる。
なお、第１Ｎ＋給電領域３６、第２Ｎ＋給電領域３７、及びＮ＋ソース領域４３のぺルチェ係数は、製造プロセスにより調節可能である。
【００２６】
図６Ａは、ある電源ドメイン２の回路ブロック１２でぺルチェ効果による放熱を行う場合の動作を示している。正電源電圧ＶＤＤが配線３３を介して第１Ｐ＋給電領域３１に供給されると共に、負電源電圧ＶＳＳが配線３８を介して第１Ｎ＋給電領域３６に供給される。配線３４、３９は、フローティング状態（ハイインピーダンス状態）に設定される。これにより、回路ブロック１２の動作電流が、第１Ｐ＋給電領域３１から配線３５を介してＮウェル２３に形成されたＰ＋ソース領域４１に流れると共に、Ｐウェル領域２４に形成されたＮ＋ソース領域４３から配線４０を介して第１Ｎ＋給電領域３６に動作電流が流れる。このような設定により、当該回路ブロック１２においてぺルチェ効果による放熱を行うことができる。
【００２７】
一方、図６Ｂは、ある電源ドメイン２の回路ブロック１２でぺルチェ効果による吸熱を行う場合の動作を示している。正電源電圧ＶＤＤが配線３４を介して第２Ｐ＋給電領域３２に供給されると共に、負電源電圧ＶＳＳが配線３９を介して第２Ｎ＋給電領域３７に供給される。配線３３、３８は、フローティング状態（ハイインピーダンス状態）に設定される。これにより、回路ブロック１２の動作電流が、第２Ｐ＋給電領域３２から配線３５を介してＮウェル領域２３に形成されたＰ＋ソース領域４１に流れると共に、Ｐウェル領域２４に形成されたＮ＋ソース領域４３から配線４０を介して第２Ｎ＋給電領域３７に動作電流が流れる。このような設定により、当該回路ブロック１２においてぺルチェ効果による吸熱を行うことができる。
【００２８】
例えば、図４の電源ドメイン２Ｂにおいて図６Ｂに図示されている動作を行い、電源ドメイン２Ａにおいて図６Ａに図示されている動作を行えば、電源ドメイン２Ｂから電源ドメイン２Ａに熱を移動させることができる。
【００２９】
なお、上記の実施形態では、第１Ｐ＋給電領域３１、配線３５及びＰ＋ソース領域４１で構成される構造と、第１Ｎ＋給電領域３６、配線４０及びＮ＋ソース領域４３で構成される構造の２つの構造が、ぺルチェ効果による放熱に使用されているが、一方の構造のみが回路ブロック１２に設けられてもよい。同様に、上記の実施形態では、第２Ｐ＋給電領域３２、配線３５及びＰ＋ソース領域４１で構成される構造と、第２Ｎ＋給電領域３７、配線４０及びＮ＋ソース領域４３で構成される構造の２つの構造が、ぺルチェ効果による吸熱に使用されているが、一方の構造のみが回路ブロック１２に設けられてもよい。
【００３０】
上述したようなぺルチェ効果を利用した熱拡散を適切に行うためには、どの電源ドメイン２で吸熱動作を行わせ、どの電源ドメイン２に放熱動作を行わせるかの選択を適切に行うことが重要である。以下では、各電源ドメイン２における吸熱動作、放熱動作の制御について述べる。
【００３１】
一実施形態では、半導体装置１が設定される動作モードに応じて各電源ドメイン２の動作を切り換えてもよい。半導体装置１が複数の動作モードに対応している場合、各電源ドメイン２の消費電力は、半導体装置１が設定される動作モードによって決まる。そこで、動作モードに応じて各電源ドメイン２における吸熱、放熱を選択することで適切に熱拡散を行うことができる。各電源ドメイン２における吸熱、放熱の選択は、システムコントローラ３が、動作モードに応じて各電源ドメイン２の電源スイッチ１１及びＧＮＤスイッチ１３を制御することで実現できる。
【００３２】
他の実施形態では、各電源ドメイン２における正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルに応じて各電源ドメイン２における吸熱、放熱を選択してもよい。消費電力が大きい電源ドメイン２においては、電圧降下によって実際に回路ブロック１２に供給される正電源電圧ＶＤＤが低下する。一方、消費電力が小さい電源ドメイン２においては、実際に回路ブロック１２に供給される正電源電圧ＶＤＤの低下は小さい。このため、動作時における各電源ドメイン２における正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルを測定し、測定された正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルが低い電源ドメイン２においては吸熱動作を行い、電圧レベルが高い電源ドメイン２においては吸熱動作を行うことで、適切に熱拡散を行うことができる。
【００３３】
より具体的には、正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルの計測回路が各電源ドメイン２に集積化され、測定された正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルを示す信号がシステムコントローラ３に送られる。システムコントローラ３は、各電源ドメイン２の正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルに応じて各電源ドメイン２における吸熱、放熱を選択し、その選択結果を実現するように各電源ドメイン２の電源スイッチ１１及びＧＮＤスイッチ１３を制御する。これにより、適切に熱拡散を行うことができる。
【００３４】
更に他の実施形態では、各電源ドメイン２の温度が測定され、測定された温度に応じて各電源ドメイン２における吸熱、放熱を選択してもよい。この場合、各電源ドメイン２に温度計測のための素子が集積化され、測定された温度を示す信号がシステムコントローラ３に送られる。システムコントローラ３は、各電源ドメイン２の温度に応じて各電源ドメイン２における吸熱、放熱を選択し、その選択結果を実現するように各電源ドメイン２の電源スイッチ１１及びＧＮＤスイッチ１３を制御する。これにより、適切に熱拡散を行うことができる。システムコントローラ３としては、ＣＰＵを用いてもよい。
【００３５】
上述された３つの吸熱・放熱の制御（動作モードに応じた制御、正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルに応じた制御、各電源ドメイン２の温度に応じた制御）は、組み合わせて実行されてもよい。一実施形態では、電源投入直後に半導体装置１の動作モードが設定されると、設定された動作モードに応じた制御が行われる。その後、設定された動作モードでの動作が開始されると、半導体装置１の動作が正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルに応じた制御に移行する。更に、一定時間が経過して半導体チップが熱平衡状態に到達した後、半導体装置１の動作が各電源ドメイン２の温度に応じた制御にしてもよい。これにより、各電源ドメイン２の温度が動作上限温度を超えないように監視される。その後、動作モードが切り替えられる毎に、動作モードに応じた制御、正電源電圧ＶＤＤの電圧レベルに応じた制御、各電源ドメイン２の温度に応じた制御が繰り返されてもよい。
【００３６】
以上には、本発明の実施形態が具体的に記述されているが、本発明は、上述の実施形態に限定して解釈してはならない。本発明は、様々な変更がなされた上で実施され得ることは、当業者には自明的に理解されるであろう。
【符号の説明】
【００３７】
１：半導体装置
２、２Ａ、２Ｂ：電源ドメイン
３：システムコントローラ
１１：電源スイッチ
１２：回路ブロック
１３：ＧＮＤスイッチ
２１：ＶＤＤ給電領域
２２：ＶＳＳ給電領域
２３：Ｎウェル領域
２４：Ｐウェル領域
２５：ＰＭＯＳトランジスタ
２６：ＮＭＯＳトランジスタ
３１：第１Ｐ＋給電領域
３２：第２Ｐ＋給電領域
３３、３４、３５：配線
３６：第１Ｎ＋給電領域
３７：第２Ｎ＋給電領域
３８、３９、４０：配線
４１：Ｐ＋ソース領域
４２：Ｐ＋ドレイン領域
４３：Ｎ＋ソース領域
４４：Ｎ＋ドレイン領域
４５：ゲート電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ぺルチェ効果によって吸熱する吸熱部と、ぺルチェ効果によって放熱する放熱部とが単一の半導体チップに集積化された
半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
制御部と、
複数の電源ドメイン
とを備え、
前記電源ドメインのそれぞれには前記吸熱部と前記放熱部とが設けられ、
前記制御部は、前記電源ドメインのそれぞれについて、前記吸熱部と前記放熱部の動作を制御する
半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置であって、
前記制御部は、前記複数の電源ドメインのうちの第１電源ドメインの消費電力が前記複数の電源ドメインのうちの第２電源ドメインの消費電力より大きい場合に、前記第１電源ドメインの前記吸熱部を動作させ、前記第２電源ドメインの前記放熱部を動作させる
半導体装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の半導体装置であって、
複数の電源ドメインのそれぞれは、
回路が集積化された回路ブロックと、
前記回路ブロックに正電源電圧を供給するように構成された第１電源スイッチと、
前記回路ブロックに負電源電圧を供給するように構成された第２電源スイッチ
とを具備し、
前記第１電源スイッチは、前記吸熱部と前記放熱部に選択的に前記正電源電圧を供給することができるように構成され、
前記第２電源スイッチは、前記吸熱部と前記放熱部に選択的に前記負電源電圧を供給することができるように構成され、
前記制御部は、前記複数の電源ドメインのそれぞれの前記第１電源スイッチと前記第２電源スイッチを制御することにより、前記複数の電源ドメインのそれぞれにおける前記吸熱部による吸熱と前記放熱部による放熱とを制御する
半導体装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記制御部は、前記半導体装置に設定された動作モードに応じて前記複数の電源ドメインのそれぞれの前記吸熱部と前記放熱部の動作を制御する
半導体装置。
【請求項６】
請求項２乃至４のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記制御部は、前記複数の電源ドメインのそれぞれの正電源電圧の電圧レベルに応じて前記吸熱部と前記放熱部の動作を制御する
半導体装置。
【請求項７】
請求項２乃至４のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記制御部は、前記複数の電源ドメインのそれぞれの正電源電圧の電圧レベルに応じて前記吸熱部と前記放熱部の動作を制御する
半導体装置。
【請求項１】
ぺルチェ効果によって吸熱する吸熱部と、ぺルチェ効果によって放熱する放熱部とが単一の半導体チップに集積化された
半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
制御部と、
複数の電源ドメイン
とを備え、
前記電源ドメインのそれぞれには前記吸熱部と前記放熱部とが設けられ、
前記制御部は、前記電源ドメインのそれぞれについて、前記吸熱部と前記放熱部の動作を制御する
半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置であって、
前記制御部は、前記複数の電源ドメインのうちの第１電源ドメインの消費電力が前記複数の電源ドメインのうちの第２電源ドメインの消費電力より大きい場合に、前記第１電源ドメインの前記吸熱部を動作させ、前記第２電源ドメインの前記放熱部を動作させる
半導体装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の半導体装置であって、
複数の電源ドメインのそれぞれは、
回路が集積化された回路ブロックと、
前記回路ブロックに正電源電圧を供給するように構成された第１電源スイッチと、
前記回路ブロックに負電源電圧を供給するように構成された第２電源スイッチ
とを具備し、
前記第１電源スイッチは、前記吸熱部と前記放熱部に選択的に前記正電源電圧を供給することができるように構成され、
前記第２電源スイッチは、前記吸熱部と前記放熱部に選択的に前記負電源電圧を供給することができるように構成され、
前記制御部は、前記複数の電源ドメインのそれぞれの前記第１電源スイッチと前記第２電源スイッチを制御することにより、前記複数の電源ドメインのそれぞれにおける前記吸熱部による吸熱と前記放熱部による放熱とを制御する
半導体装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記制御部は、前記半導体装置に設定された動作モードに応じて前記複数の電源ドメインのそれぞれの前記吸熱部と前記放熱部の動作を制御する
半導体装置。
【請求項６】
請求項２乃至４のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記制御部は、前記複数の電源ドメインのそれぞれの正電源電圧の電圧レベルに応じて前記吸熱部と前記放熱部の動作を制御する
半導体装置。
【請求項７】
請求項２乃至４のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記制御部は、前記複数の電源ドメインのそれぞれの正電源電圧の電圧レベルに応じて前記吸熱部と前記放熱部の動作を制御する
半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【公開番号】特開２０１２−２５３２７０（Ｐ２０１２−２５３２７０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６４５２（Ｐ２０１１−１２６４５２）
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【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２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【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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