(57)【要約】  一実施形態において、半導体装置（２０）は、機能ブロック（２０１、２０２、２０３等）、及び温度センサ（２０８）が形成された半導体チップ（２００）を含む。一実施形態において、オンチップ温度センサ（２０８）は、半導体装置（２０）の動作状態の変更に応じて、チップ温度を連続的に計測する連続動作からチップ温度を間欠的に計測する間欠動作に切り替わるか、又はチップ温度を間欠的に計測する時間間隔を変更するよう動作する。
2014016867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）、機能ブロック、及び第１の温度センサが形成された半導体チップを備え、
前記第１の温度センサは、前記半導体チップのチップ温度を周期的かつ間欠的に計測できるよう構成されている、
半導体装置。
【請求項２】
前記第１の温度センサは、前記半導体装置の動作状態の変更に応じて、前記チップ温度を連続的に計測する連続動作から前記チップ温度を間欠的に計測する間欠動作に切り替わるか、又は前記チップ温度を間欠的に計測する時間間隔を変更するよう動作する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の温度センサは、前記チップ温度に基づくセンサ信号を生成するよう構成されたアナログ回路と、前記アナログ回路に供給される制御信号を生成するよう構成された制御ロジックユニットを含み、
前記アナログ回路は、少なくとも１つのアナログ回路要素と、前記少なくとも１つのアナログ回路要素の各々の電流経路に配置された電源スイッチを含み、
前記電源スイッチは、前記制御信号に応じて前記電流経路を間欠的に遮断するよう動作する、
請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体装置は、第１の動作状態と前記第１の動作状態に比べて低消費電力な第２の動作状態の間で切り替え可能に構成され、
前記第１の温度センサは、前記第１の動作状態において、前記チップ温度を連続的に計測するよう動作するか、又は前記チップ温度を第１の時間間隔で間欠的に計測するよう動作し、
前記第１の温度センサは、前記第２の動作状態において、前記第１の時間間隔より長い第２の時間間隔で間欠的に前記チップ温度を計測するよう動作する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の動作状態において、前記ＣＰＵ及び前記機能ブロックは共に電力を消費するよう動作し、
前記第２の動作状態において、前記ＣＰＵ及び前記機能ブロックの少なくとも一方は、消費電力が低減されるよう動作を抑制する、
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の温度センサは、前記ＣＰＵ及び前記機能ブロックの少なくとも一方に隣接して配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記ＣＰＵ及び前記機能ブロックの少なくとも一方は、前記半導体チップの面積に占める面積比率が５％以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記ＣＰＵ又は前記機能ブロックは、前記半導体チップにおいて最も消費電力が大きい機能ブロックである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記半導体チップ上に形成されるとともに、前記第２の動作状態において前記チップ温度の計測を行わない第２の温度センサをさらに備え、
前記機能ブロックは、前記第２の動作状態において電力を消費するよう動作する第１の機能ブロックと、前記第２の動作状態において前記第１の動作状態に比べて消費電力が低減されるよう動作を抑制する第２の機能ブロックを含み、
前記第１の温度センサは、前記第１の機能ブロックに隣接して配置され、
前記第２の温度センサは、前記ＣＰＵ及び前記第２の機能ブロックの少なくとも一方に隣接して配置されている、
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１の機能ブロックは、前記第２の動作状態において間欠受信を行う無線通信用のベースバンドプロセッサを含む、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第１の温度センサは、前記半導体チップのチップ温度の時間変化に応じて、前記チップ温度を連続的に計測する連続動作から前記チップ温度を間欠的に計測する間欠動作に切り替わるか、又は前記チップ温度を間欠的に計測する時間間隔を変更するよう動作する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１２】
半導体装置であって、
機能ブロック及び第１の温度センサが形成された半導体チップを備え、
前記第１の温度センサは、前記半導体装置の動作状態の変更に応じて、前記半導体チップのチップ温度を連続的に計測する連続動作から前記チップ温度を間欠的に計測する間欠動作に切り替わるか、又は前記チップ温度を間欠的に計測する時間間隔を変更するよう動作する、
半導体装置。
【請求項１３】
前記第１の温度センサは、前記半導体装置の第１の動作状態において、前記チップ温度を連続的に計測するよう動作するか、又は前記チップ温度を第１の時間間隔で間欠的に計測するよう動作し、
前記第１の温度センサは、前記第１の動作状態に比べて低消費電力な前記半導体装置の第２の動作状態において、前記第１の時間間隔より長い第２の時間間隔で間欠的に前記チップ温度を計測するよう動作する、
請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記第１の温度センサは、前記チップ温度に基づくセンサ信号を生成するよう構成されたアナログ回路と、前記アナログ回路に供給される制御信号を生成するよう構成された制御ロジックユニットを含み、
前記アナログ回路は、前記センサ信号の生成動作を前記制御信号に従って変更するよう構成されている、
請求項１２又は１３に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記アナログ回路は、少なくとも１つのアナログ回路要素と、前記少なくとも１つのアナログ回路要素の各々の電流経路に配置された電源スイッチを含み、
前記電源スイッチは、前記制御信号に応じて前記電流経路を間欠的に遮断するよう動作する、
請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのアナログ回路要素は、前記センサ信号を生成する温度センサ素子、及び前記センサ信号を外部端子に出力するための出力バッファを含み、
前記出力バッファは、前記温度センサ素子とは独立に、消費電力を低減するべく動作を停止できるよう構成されている、
請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記半導体チップ上に形成されるとともに、前記第２の動作状態において前記チップ温度の計測を行わない第２の温度センサをさらに備え、
前記機能ブロックは、前記第２の動作状態において電力を消費するよう動作する第１の機能ブロックと、前記第２の動作状態において前記第１の動作状態に比べて消費電力が低減されるよう動作を抑制する第２の機能ブロックを含み、
前記第１の温度センサは、前記第１の機能ブロックに隣接して配置され、
前記第２の温度センサは、前記第２の機能ブロックに隣接して配置されている、
請求項１２又は１３に記載の半導体装置。
【請求項１８】
半導体装置であって、
機能ブロック及び温度センサが形成された半導体チップを備え、
前記温度センサは、前記半導体チップのチップ温度の時間変化に応じて、前記チップ温度を連続的に計測する連続動作から前記チップ温度を間欠的に計測する間欠動作に切り替わるか、又は前記チップ温度を間欠的に計測する時間間隔を変更するよう動作する、
半導体装置。
【請求項１９】
前記温度センサは、前記チップ温度の時間変化の大きさが所定の閾値を下回る場合に、前記連続動作から前記間欠動作に変更するか、又は前記時間間隔を長くする、請求項１８に記載の半導体装置。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の半導体装置と、
前記半導体装置に結合されたＲＦ（Radio Frequency）ユニットと、
を備える電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、半導体装置およびそれを用いた無線通信端末等の電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、半導体チップ（ダイ）を複数の回路ブロックに分割し、回路ブロック毎に電源供給を制御する技術を開示している。例えば、動作していない不要な回路ブロックへの電源供給を停止することでリーク電流が低減される。したがって、当該技術は、半導体集積回路装置（例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、システムＬＳＩ、及びＳｏＣ（System on a Chip）デバイス）の低消費電力化に貢献できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−４５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本件の発明者等は、無線通信端末向けシステムＬＳＩ（ＳｏＣデバイス）などの半導体装置（半導体集積回路装置）の開発を行う際に様々な課題を見出した。これらの課題に対処するために本件の発明者等により得られた技術思想は、無線通信端末等に好適に使用できる半導体集積回路装置およびこの半導体集積回路装置を用いた無線通信端末の提供に寄与する。当該技術思想の幾つかの具体例は、後述する実施形態の記述及び添付図面によって明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、半導体装置は、温度センサが形成された半導体チップを含む。前記温度センサは、前記半導体チップのチップ温度に基づくセンサ信号を間欠的に生成できるよう構成された回路を含む。
【発明の効果】
【０００６】
上述した態様によれば、無線通信端末等に好適に使用できる半導体装置およびこの半導体装置を用いた無線通信端末等の電子装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】リーク電流を説明するためのトランジスタの断面図である。
【図２】比較例に係るＳｏＣデバイスの消費電力を説明するためのグラフである。
【図３】比較例に係るＳｏＣデバイスの消費電力を説明するためのグラフである。
【図４Ａ】実施形態に係る無線通信端末の構成例を示す外観図である。
【図４Ｂ】実施形態に係る無線通信端末の構成例を示す図である。
【図５】実施形態に係る無線通信端末の構成例を示す図である。
【図６】温度センサ又はその一部（例えば、アナログ回路）の動作を制御するためのイネーブル信号の一例を示す波形図である。
【図７】実施形態に係るＳｏＣデバイスが有する温度センサの構成例を示す図である。
【図８】実施形態に係る温度センサが有するコンパレータの構成例を示す図である。
【図９Ａ】実施形態に係る温度センサが有するアナログモジュールに供給されるイネーブル信号の一例を示す波形図である。
【図９Ｂ】実施形態に係る温度センサが有するアナログモジュールに供給されるイネーブル信号の他の例を示す波形図である。
【図１０Ａ】実施形態に係るＳｏＣデバイスのフロアプランの一例を示す図である。
【図１０Ｂ】実施形態に係るＳｏＣデバイスのフロアプランの他の例を示す図である。
【図１１】実施形態に係るＳｏＣデバイス内の電源領域の階層を示す図である。
【図１２】実施形態に係るＳｏＣデバイス内の機能ブロック群と電源領域の階層との対応関係を示す図である。
【図１３】実施形態に係るＳｏＣデバイスの２つの動作状態（具体的には待ち受け状態と最小動作状態）における消費電力を説明するためのグラフである。
【図１４】実施形態に係るＳｏＣデバイスの消費電力低減のための動作状態遷移を説明するための図である。
【図１５Ａ】実施形態に係るＳｏＣデバイスの動作状態遷移とチップ温度との関係を示すグラフである。
【図１５Ｂ】実施形態に係るＳｏＣデバイスの動作状態遷移とチップ温度との関係を示すグラフである。
【図１６】実施形態に係るＳｏＣデバイスが有する温度センサの構成例を示す図である。
【図１７】実施形態に係るＳｏＣデバイスが有する温度センサの動作モード切り替え手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下では、具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。
【０００９】
＜比較例の説明＞
始めに、本件発明者等が検討した比較例に係る半導体装置について説明する。無線通信端末向けＳｏＣデバイスなどの半導体装置は、微細化、高機能化、及び高性能化の進展に伴って、消費電力および発熱量が増大する傾向にある。半導体装置の熱暴走を防止するために、温度センサを他の機能ブロックと共に半導体チップ上に形成し、このオンチップ温度センサによって半導体チップの温度を計測する構成が知られている。なお、熱暴走とは、発熱量が放熱量を上回るためにＩＣパッケージ内の温度が上昇し続ける状態を意味する。また、既に述べた通り、半導体装置の消費電力低減が大きな課題となっている。その一方で、オンチップ温度センサは、ＢＧＲ（Band Gap Reference）、コンパレータ、及び出力バッファ等のアナログモジュールを含むため、動作中の消費電力の抑制には限界がある。したがって、温度計測が不要であるときにオンチップ温度センサの動作を停止することが考えられる。
【００１０】
以上の背景に基づき、本件発明者等が検討した比較例にかかる半導体装置は、オンチップ温度センサを含む。比較例にかかる半導体装置は、装置全体の消費電力が大きいために熱暴走のおそれが大きい第１の動作状態（高消費電力状態）においては、オンチップ温度センサに給電してチップ温度を連続的に計測する。なお、本明細書では、常時給電されたオンチップ温度センサがチップ温度を連続的に計測する動作を"連続動作"と呼ぶ。一方、比較例にかかる半導体装置は、装置全体の消費電力が小さいために熱暴走のおそれが比較的小さい第２の動作状態（低消費電力状態）においては、オンチップ温度センサの動作を停止するとともに、オンチップ温度センサのアナログモジュールへの電源供給を停止する。第２の動作状態における半導体装置は、第１の動作状態に比べて動作中の回路（例えば、回路モジュール、機能ブロック、マクロ、又はＩＰコア）が少なく、第１の動作状態に比べて消費電力が小さい。
【００１１】
半導体装置が無線通信端末向けＳｏＣデバイスの場合、無線データ通信または動画再生などが行われる動作状態（例えば、 通常動作状態、通信中状態（接続状態）、動画再生状態、最大動作状態）が第１の動作状態に対応する。例えば、ＳｏＣデバイスは、第１の動作状態において、アプリケーションプロセッサ、画像プロセッサ、及びベースバンドプロセッサ等の消費電力の大きな機能ブロックに電源を供給し、これらの機能ブロックを動作させる。これに対して、無線通信端末向けＳｏＣデバイスの待ち受け状態は、第２の動作状態に対応する。待ち受け状態では、無線通信ネットワークからのページングに応答するための間欠受信を含む限られた動作のみが行われる。したがって、ＳｏＣデバイスは、待ち受けモードにおいて、ベースバンドプロセッサ（又はその一部）を動作させることでページング検出を行いつつ、アプリケーションプロセッサ（又はその一部）及び画像プロセッサへの電源供給を停止するか電源電圧を低下させればよい。
【００１２】
＜温度解析シミュレーションに基づく考察＞
しかしながら、本件発明者等は、温度解析シミュレーションに基づく詳細な検討を行った結果、待ち受け状態などの低消費電力状態においても半導体装置が熱暴走に陥るおそれがあることを見出した。この原因は、主としてリーク電流の増加にある。リーク電流について図１を用いて説明する。図１は、ＭＯＳＦＥＴの断面図を示している。ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）のしきい値電圧の低下に従ってＭＯＳＦＥＴがオフであるときにドレイン９３とソース９２の間を流れるサブスレッショルド・リーク電流が増大する。サブスレッショルド・リーク電流は温度依存性が大きいことが特徴であり、ＭＯＳＦＥＴのジャンクション温度（チャネル温度）が上昇するとサブスレッショルド・リーク電流も増える。また、ＭＯＳＦＥＴの微細化よりゲート絶縁膜９４が薄くなるに従って、ゲートリーク電流（ゲートトンネル電流）及びＧＩＤＬ（Gate-Induced Drain Leakage）が増大する。ゲートリーク電流は、電子が薄いゲート絶縁膜をトンネル効果によって通過するためにゲート９１とシリコン基板９０の間（又はゲート９１とソース９２の間、若しくはゲート９１とドレイン９３の間）を流れる電流である。ＧＩＤＬは、ゲート９１とドレイン９２の間の電界がトンネル現象を引き起こすために、ドレイン９３と基板９０を流れる電流である。
【００１３】
図２は、ある無線通信端末向けＳｏＣデバイスに関する温度解析シミュレーションによって得られたＳｏＣデバイスの最大動作状態における消費電力とジャンクション温度（チャネル温度）Ｔｊとの関係を示すグラフである。図２の実線Ｌ１は、ＳｏＣデバイスの総消費電力を示している。ＳｏＣデバイスの総消費電力は、ＳｏＣデバイスの動作時に流れる電流に起因する消費電力（動作電流成分）と、リーク電流に起因する消費電力（リーク電流成分）を含む。図２の一点鎖線Ｌ２は動作電流成分を示し、点線Ｌ３はリーク電流成分を示している。図２から理解されるように、ジャンクション温度が高くなるとリーク電流成分（Ｌ３）が動作電流成分（Ｌ２）を上回る。
【００１４】
図３は、図２と同様のＳｏＣデバイスの最大動作状態における消費電力（図３のＬ４）と、当該ＳｏＣデバイスの待ち受け状態における消費電力（図３のＬ５）を示している。また、図３に破線で示された２つの直線Ｌ６及びＬ７は、周囲温度Ｔａが３０℃及び９０℃であるときの最大許容電力Ｐｄを示している。最大許容電力Ｐｄは、以下の（１）式によって定義される。ここで、Ｔｊはジャンクション温度であり、Ｔａは周囲温度であり、θｊａはジャンクション温度（Ｔｊ）と周囲温度（Ｔａ）間の熱抵抗[℃／Ｗ]である。
Ｐｄ＝（Ｔｊ−Ｔａ）／θｊａ      （１）
ＳｏＣデバイスは、ＳｏＣデバイスの消費電力を示す曲線（Ｌ４及びＬ５）と最大許容電力Ｐｄを示す直線（Ｌ６及びＬ７）との交点が無くなる環境において熱暴走に陥るおそれがある。すなわち、図３のＳｏＣデバイスは、待ち受け状態においても、周囲温度Ｔａが約９０℃になると熱暴走に陥るおそれがある。
【００１５】
以上に述べたことから理解されるように、第１の動作状態（例えば、通常動作状態、通信中状態（接続状態）、動画再生状態、最大動作状態）においてオンチップ温度センサが連続動作し、第２の動作状態（例えば、低消費電力状態、待ち受け状態）においてオンチップ温度センサの動作を停止する比較例に係る半導体装置は、第２の動作状態において熱暴走に陥るおそれがあるという問題がある。この問題に対処するために、オンチップ温度センサが第２の動作状態においても第１の動作状態と同様に連続動作することが考えられる。しかしながら、これでは第２の動作状態における消費電力を十分に抑制することができない。
【００１６】
そこで、本件発明者等は、第２の動作状態においてオンチップ温度センサによる温度計測を行いつつ消費電力の増加を抑制することが可能な半導体装置（例えば、 ＳｏＣデバイス）の構成及び動作について検討を行った。本件発明者等は、第２の動作状態における装置全体の消費電力及び発熱量は第１の動作状態と比べて小さいから、第２の動作状態におけるチップ温度の上昇速度（上昇率）は第１の動作状態に比べて緩やかであることに着目した。本件発明者等によって得られた技術思想に係る実施形態の１つは、オンチップ温度センサがチップ温度を間欠的に計測する構成を有する。当該実施形態については以下に説明される。
【００１７】
第１の実施形態
＜無線通信端末（電子装置）概要＞
本実施形態に係る無線通信端末１００は、半導体装置（例えば、ＳｏＣデバイス等の半導体集積回路装置）２０、並びにＳｏＣデバイス２０に結合された周辺ＩＣ（例えば、パワーマネジメントＩＣ、ＲＦ（Radio Frequency）−ＩＣ等）及び周辺デバイス（例えば、ディスプレイ、カメラ、及び入力デバイス等）を含む。図４Ａ及び４Ｂは、無線通信端末１００の構成例を示す外観図である。また、図５は、無線通信端末１００の構成例を示す機能ブロック図である。なお、図４Ａ、図４Ｂ、及び図５に示された構成例は、無線通信端末１００がスマートフォンである場合について示している。しかしながら、無線通信端末１００は、その他の無線通信端末、例えば、フィーチャーフォン（例えば、 折り畳み式の携帯電話端末）、携帯ゲーム端末、タブレットコンピュータ、ノートＰＣ（Personal Computer）等であってもよい。以下では、無線通信端末１００の構成及び機能に関して図４Ａ、図４Ｂ、及び図５を用いて説明する。
【００１８】
図４Ａは、無線通信端末１００の筐体１０１の一方の主面（前面）を示している。筐体１０１の前面には、ディスプレイ１０２、タッチパネル１０３、幾つかの操作ボタン１０４、及びカメラ１０５が配置されている。一方、図４Ｂは、筐体１０１の他方の主面（背面）を示している。筐体１０１の背面には、カメラ１０６が配置されている。
【００１９】
ディスプレイ１０２は、例えば、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)又はＯＬＥＤ(Organic Light-Emitting Diode)ディスプレイであり、その表示面が筐体１０１の前面に位置するように配置されている。タッチパネル１０３は、ディスプレイ１０２の表示面を覆うように配置されるか、或いはディスプレイ１０２の裏面側に配置され、ユーザーによる表示面への接触位置を検知する。つまり、ユーザーは、指や専用のペン(一般に、スタイラスと呼称される)等でディスプレイ１０２の表示面に触れることで、無線通信端末１００を直感的に操作することができる。また、操作ボタン１０４も、無線通信端末１００の操作のために用いられる。なお、無線通信端末によっては、このような操作ボタンが設けられないこともある。
【００２０】
カメラ１０６は、そのレンズユニットが筐体１０１の背面に位置するように配置されたメインカメラである。一方、カメラ１０５は、そのレンズユニットが筐体１０１の前面に位置するように配置されたサブカメラである。なお、無線通信端末によっては、このようなサブカメラが設けられないこともある。
【００２１】
＜ＳｏＣデバイス（半導体装置）に関する説明＞
続いて、無線通信端末１００の内部構造に関して図５を用いて説明する。図５の構成例は、ＳｏＣデバイス２０、並びにＳｏＣデバイス２０に結合された周辺ＩＣ及び周辺デバイスを示している。ＳｏＣデバイスは、一般的に、電子的なシステム（例えば、無線通信端末、デジタルカメラ、デジタルテレビ、オーディオプレーヤ）に必要とされる多くの回路が１つの半導体チップに集積されたＩＣデバイスを意味する。ＳｏＣデバイスは、システムＬＳＩと呼ばれる場合もある。図５に示されたＳｏＣデバイス２０は、無線通信端末向けのＳｏＣデバイスであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、及びその他の多くの回路（回路モジュール、機能ブロック、マクロ、又はＩＰ（intellectual Property）コアと呼ばれる）が集積された半導体チップ２００を有する。図５の例では、半導体チップ２００は、アプリケーションプロセッサ（又はＣＰＵ）２０１、画像プロセッサ２０２、ベースバンドプロセッサ２０３、オーディオＣＯＤＥＣ２０４、ディスプレイコントローラ２０５、メモリコントローラ２０６、メモリ２０７、及び温度センサ２０８を集積している。なお、図５の構成例は一例に過ぎない。すなわち、無線通信端末１００は、図５に示されていない機能ブロック、ＩＣ、又はデバイスを有してもよいし、図５に示された機能ブロック、ＩＣ、及びデバイスの一部を有していなくてもよい。
【００２２】
アプリケーションプロセッサ２０１は、ＣＰＵ、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、又はマイクロプロセッサとも呼ばれる。すなわち、アプリケーションプロセッサ２０１は、メモリ２０７又は外部メモリ２８から読み出されたシステムソフトウェアプログラム（ＯＳ（Operating System）プログラム）及びアプリケーションプログラム（例えば、 ＷＥＢブラウザ、メーラ、カメラ操作アプリケーション、音楽再生アプリケーション）を実行することによって、無線通信端末１００の各種機能を実現する。
【００２３】
画像プロセッサ２０２は、ハードウェアによる画像処理を行う。画像プロセッサ２０２は、ビデオデータ（例えば、 Ｈ．２６４、ＭＰＥＧ−４）のデコード若しくはエンコード又はこれら両方を行なってもよい。また、画像プロセッサ２０２は、静止画データ（例えば、 ＪＰＥＧ）のデコード若しくはエンコード又はこれら両方を行なってもよい。
【００２４】
ベースバンドプロセッサ２０３は、無線通信のためのデジタルベースバンド信号処理を行う。デジタルベースバンド信号処理は、(a) データ圧縮／復元、(b) データのセグメンテーション／コンカテネーション、(c) 伝送フォーマット（伝送フレーム）の生成／分解、(d) 伝送路符号化／復号化、(e) 変調（シンボルマッピング）／復調、(f) 拡散／逆拡散、及び(g) ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）によるＯＦＤＭシンボルデータ（ベースバンドOFDM信号）の生成などを含む。
【００２５】
オーディオＣＯＤＥＣ２０４は、マイクロフォン２６によって受信されたアナログ音声信号のエンコード、及びスピーカ２７から出力するための音声データのデコードを行う。ディスプレイコントローラ２０５は、ディスプレイ２３を駆動するコントローラ・ドライバである。ディスプレイコントローラ２０５は、ディスプレイ２３に映像信号及びタイミング信号（例えば、 水平同期信号および垂直同期信号）を供給するためのドライバ群と、映像信号及びタイミング信号の送信を制御する制御回路を含む。メモリコントローラ２０６は、外部メモリ２８へのデータ書き込み、及び外部メモリからのデータ読み出しを制御する。
【００２６】
メモリ２０７は、例えば、ブートコードを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、若しくはフラッシュメモリ、又はこれらの組み合わせを含む。
【００２７】
＜温度センサ概要＞
温度センサ２０８は、いわゆるオンチップ温度センサであり、半導体チップ２００のチップ温度（ジャンクション温度又はチャネル温度と言うこともできる）を計測する。本実施形態に係るオンチップ温度センサ２０８は、チップ温度を間欠的に計測できるよう構成されている。具体的には、オンチップ温度センサ２０８は、ＳｏＣデバイス２０の第２の動作状態（例えば、低消費電力状態、待ち受け状態）における温度計測間隔を第１の動作状態（例えば、通常動作状態、通信中状態（接続状態）、動画再生状態、最大動作状態）における温度計測間隔に比べて長くすればよい。言い換えると、オンチップ温度センサ２０８は、ＳｏＣデバイス２０の第２の動作状態であるときに第１の動作状態であるときと比べて、温度センサ２０８又はその一部（例えば、アナログ回路）の停止時間を長くすればよい。一方、第１の動作状態における温度センサ２０８による温度計測は、連続的に行われてもよいし、第２の動作状態に比べて短い時間間隔で間欠的に行われてもよい。これにより、本実施形態に係るＳｏＣデバイス２０は、第２の動作状態（例えば、 待ち受け状態）において間欠的な温度計測を行うことができるため、チップ温度の計測結果に基づいてＳｏＣデバイス２０の熱暴走を回避するための制御（すなわち、 更なる低消費電力状態への遷移）を行うことができる。さらに、本実施形態に係るＳｏＣデバイス２０は、第２の動作状態での温度計測間隔を第１の動作状態に比べて長くするため、第２の動作状態における消費電力の増加を抑制することができる。本実施形態のＳｏＣデバイス２０は、第２の動作状態における低消費電力化が要求されるともに、様々な周囲温度環境下で使用される可能性のある無線通信端末などの携帯型電子機器に特に有効である。温度センサ２０８の構成及び動作の詳細については後述する。
【００２８】
＜周辺ＩＣ及び周辺デバイス概要＞
次に、図２に示された周辺ＩＣ及び周辺デバイスについて説明する。図２の構成例では、パワーマネジメントＩＣ２１、ＲＦユニット２２、ディスプレイ２３、入力デバイス２４、カメラ２５、マイクロフォン２６、スピーカ２７、及び外部メモリ２８がＳｏＣデバイス２０に結合されている。ディスプレイ２３は、図１Ａに示されたディスプレイ１０２に対応する。カメラ２５は、図１Ａ及び１Ｂに示されたカメラ１０５及び１０６に対応する。
【００２９】
パワーマネジメントＩＣ２１は、バッテリ又は外部電源から内部電源を生成する。この内部電源は、無線通信端末１００の各ＩＣ及び各デバイスに与えられる。パワーマネジメントＩＣ２１は、内部電源の供給を受けるブロック（ＩＣ又はデバイス）に応じて内部電源の電圧を制御する。パワーマネジメントＩＣ２１は、ＳｏＣデバイス２０（例えば、アプリケーションプロセッサ２０１）からの指示に基づき内部電源の電圧制御を行う。パワーマネジメントＩＣ２１は、ブロック（ＩＣ又はデバイス）毎に内部電源の供給を停止することもできる。パワーマネジメントＩＣ２１は、バッテリの充電制御を行なってもよい。
【００３０】
ＲＦユニット２２は、アナログＲＦ信号処理を行う。アナログＲＦ信号処理は、周波数アップコンバージョン、周波数ダウンコンバージョン、増幅などを含む。ＲＦユニット２２は、ベースバンドプロセッサ２０３と結合される。すなわち、ＲＦユニット２２は、変調シンボルデータ（又はＯＦＤＭシンボルデータ）をベースバンドプロセッサ２０３から受信し、送信ＲＦ信号を生成し、送信ＲＦ信号をアンテナに供給する。また、ＲＦユニット２２は、アンテナによって受信された受信ＲＦ信号に基づいてベースバンド受信信号を生成し、これをベースバンドプロセッサ２０３に供給する。
【００３１】
＜温度センサに関する詳細な説明＞
続いて以下では、本実施形態に係るオンチップ温度センサ２０８の構成及び動作の具体例について詳細に説明する。オンチップ温度センサ２０８は、ＳｏＣデバイス２０の動作状態の変更に応じて、チップ温度を連続的に計測する連続動作からチップ温度を間欠的に計測する間欠動作に切り替わるか、又はチップ温度を間欠的に計測する時間間隔を変更できるよう構成されている。温度センサ２０８は、間欠動作を行う場合に、チップ温度を周期的かつ間欠的に計測してもよい。
【００３２】
本明細書では、温度センサ２０８がチップ温度の計測の実行と停止を短い周期（例えば、数百秒から数秒周期）で間欠的に繰り返す動作を "間欠動作"と呼ぶ。温度センサ２０８がチップ温度の計測を停止する際には、温度センサ２０８の少なくとも一部（例えば、温度センサ素子を含むアナログ回路）への電源供給が停止される。温度センサ２０８の連続動作と間欠動作の違いは、例えば、温度センサ２０８又はその一部（例えば、アナログ回路）の動作を制御するためのイネーブル信号ＥＮＢの波形の違いとして表すことができる。図６（ａ）は連続動作に対応するイネーブル信号ＥＮＢの波形の一例を示しており、図６（ｂ）は間欠動作に対応するイネーブル信号のＥＮＢの波形の一例を示している。イネーブル信号ＥＮＢがＨＩＧＨレベルであるとき、温度センサ２０８又はその一部（例えば、アナログ回路）に電源が供給され、温度センサ２０８はチップ温度を計測する。一方、イネーブル信号ＥＮＢがＬＯＷレベルであるとき、温度センサ２０８又はその一部（例えば、アナログ回路）に電源供給が停止され、温度センサ２０８は動作を停止する。図６（ａ）では、イネーブル信号ＥＮＢは常にＨＩＧＨレベルであるから、温度センサ２０８は常に給電され、チップ温度を連続的に計測する。一方、図６（ｂ）では、イネーブル信号ＥＮＢは、パルス波形を示し、ＨＩＧＨレベルとＬＯＷレベルを周期的に繰り返す。図６（ｂ）のイネーブル信号のデューティ比（Ｘ／Ｙ）は、ＨＩＧＨ期間Ｘおよび信号周期Ｙによって定まる。
【００３３】
なお、温度センサ２０８の間欠動作の周期は、ＳｏＣデバイス２０の温度上昇速度（上昇率）を考慮して適宜設定すればよい。図６（ｂ）の例では、パルス信号としてのイネーブル信号の周期ＹがＳｏＣデバイス２０の温度上昇速度（上昇率）に基づいて設定される。また、間欠動作中における温度センサ２０８の動作時間は、温度センサ２０８の応答時間と、温度センサ２０８の出力が安定するまでに要する時間（安定時間）を考慮して適宜設定すればよい。図６（ｂ）の例では、イネーブル信号のＨＩＧＨレベル期間、又はイネーブル信号のデューティ比（Ｘ／Ｙ）が温度センサ２０８の応答時間及び安定時間に基づいて設定される。
【００３４】
＜温度センサの構成及び動作の説明＞
図７及び図８は、温度センサ２０８の構成例を示している。図８は、図７に示されたコンパレータ６２３の詳細構成図である。温度センサ２０８は、一例において、制御ロジックユニット６１及びアナログ回路６２を含む。アナログ回路６２は、チップ温度に基づくセンサ信号ＴＨＳＥＮを生成するよう構成される。制御ロジックユニット６１は、アナログ回路６２に供給される制御信号（すなわち、イネーブル信号）を生成するよう構成される。アナログ回路６２は、制御ロジックユニット６１からの制御信号（イネーブル信号）に従って、センサ信号ＴＨＳＥＮを連続的に生成する連続動作からセンサ信号ＴＨＳＥＮを間欠的に生成する間欠動作に切り替わるか、又はセンサ信号を間欠的に生成する時間間隔を変更するよう動作する。
【００３５】
制御ロジックユニット６１は、アナログ回路６２における電力消費の低減構造を制御するための制御信号（イネーブル信号）を生成する。図７の例では、制御ロジックユニット６１は、アナログ回路６２に配置された電源スイッチＭ１〜Ｍ４のオン／オフを制御するためのイネーブル信号を生成する。イネーブル信号は、電源スイッチＭ１〜Ｍ４に供給され、これらのオン／オフを制御する。イネーブル信号は、例えば、電源スイッチＭ１〜Ｍ４としてのトランジスタスイッチ（例えば、 ＭＯＳＦＥＴスイッチ、ＣＭＯＳトランスミッションゲート）の制御端子（例えば、 ゲート）に供給されるパルス信号であってもよい。このような構成によれば、制御ロジックユニット６１は、アプリケーションプロセッサ（ＣＰＵ）２０１によるソフトウェア制御に依らず、温度センサ２０８のアナログ回路６２の間欠動作を自律的に制御できる。したがって、待ち受け状態等の低消費電力状態においてアプリケーションプロセッサ（ＣＰＵ）２０１の動作が停止する場合にも、温度センサ２０８は間欠動作を自律的に行うことができる。
【００３６】
また、図７の構成例では、制御ロジックユニット６１は、イネーブル信号を生成するためにタイマ６１１及び遮断制御ロジック６１２を有する。タイマ６１１は、カウンタを有し、低周波数クロック信号ＲＣＬＫに応じて当該タイマをカウントアップ（又はカウントダウン）する。遮断制御ロジック６１２は、タイマ６１１のカウント値に基づいて所望のデューティ比のパルス信号（すなわちイネーブル信号）を生成する。イネーブル信号のデューティ比は、アナログ回路６２によるセンサ信号の間欠的な生成動作の時間間隔を規定する。イネーブル信号のデューティ比（Ｘ／Ｙ）は、温度センサ２０８の外部から設定可能とされてもよい。具体的には、デューティ比の設定値を保持する設定レジスタを制御ロジックユニット６１に設ければよい。例えば、アプリケーションプロセッサ２０１は、当該設定レジスタにデューティ比の設定値を書き込んでもよい。
【００３７】
さらに、遮断制御ロジック６１２は、アイドル制御信号（ＩＤＬＥ＿ＣＴＲＬ）に応じて、センサ信号を連続的に生成する連続動作からセンサ信号を間欠的に生成する間欠動作に切り替わるか、又はセンサ信号を間欠的に生成する時間間隔を変更できるよう構成されている。アイドル制御信号は、温度センサ２０８の動作モードの切り替えを指示する。アイドル制御信号は、アプリケーションプロセッサ２０１から温度センサ２０８に供給され、ＳｏＣデバイス２０の動作状態の切り替え（例えば、通常動作状態と待ち受け状態の間の切り替え）に応じてその値が変更されてもよい。アイドル制御信号は、例えば、１ビット信号であってもよい。遮断制御ロジック６１２は、アイドル制御信号の値に応じてイネーブル信号を変更する。例えば、遮断制御ロジック６１２は、図９Ａに示すように、アナログ回路６２の連続動作を示す常時ＨＩＧＨレベル（又は常時ＬＯＷレベル）の波形とアナログ回路６２の間欠動作を示すパルス波形との間で、イネーブル信号の波形を変更してもよい。また、遮断制御ロジック６１２は、図９Ｂに示すように、アナログ回路６２の間欠動作の時間間隔を変更するために、パルス信号としてのイネーブル信号のデューティ比を変更してもよい。
【００３８】
さらに、図７の構成例に示された制御ロジックユニット６１は、アナログ回路６２によって計測されたチップ温度が所定の閾値を超える場合に割り込み要求信号ＩＲＱを出力するよう動作する。そのために、制御ロジックユニット６１は、温度レンジ・レジスタ６１３、閾値レジスタ６１４、乗算器６１５、及びコンパレータ６１６を有する。温度レンジ・レジスタ６１３は、温度センサ２０８によって計測される温度レンジの設定値を保持する。閾値レジスタ６１４は、チップ温度の閾値を保持する。乗算器６１５は、アナログ回路６２に設けられたコンパレータ６２３の出力信号ＴＡＰＯＵＴと温度レンジ・レジスタ６１３の値を乗算する。なお、信号ＴＡＰＯＵＴは、チップ温度に基づくセンサ信号を用いて生成される。コンパレータ６１６は、乗算器６１５の出力信号を閾値レジスタ６１４に保持された閾値と比較し、乗算器６１５の出力信号が閾値を超えたことに応じて割り込み要求信号ＩＲＱを出力する。
【００３９】
次に、図７及び図８に示されたアナログ回路６２の構成について説明する。図７のアナログ回路６２は、ＢＧＲ（Band Gap Reference）６２１、オペアンプ６２２、コンパレータ６２３、及び出力バッファ６２４を含む。これらの回路は、高電位電源ＶＤＤＱと低電位電源ＶＳＳＱの間で動作する。ＢＧＲ６２１は、チップ温度に基づくセンサ信号を生成する温度センサ素子（具体的にはサーマル・ダイオード）を含む。すなわち、ＢＧＲ６２１は、チップ温度に依存しない基準電圧ＶＲＥＦＢを生成すると共に、チップ温度に応じて増減するセンサ信号ＴＨＳＥＮを生成する。
【００４０】
オペアンプ６２２は、ＢＧＲ６２１によって生成された基準電圧ＶＲＥＦＢに基づいて基準電圧ＶＲＥＦを生成する。すなわち、オペアンプ６２２の正入力端には、ＢＧＲ６２１によって生成された基準電圧ＶＲＥＦＢが供給される。一方、オペアンプ６２２の負入力端は、出力トランジスタＭ０の出力に可変抵抗を介して接続されている。出力トランジスタＭ０は、その入力端が高電位電源ＶＤＤＱに接続され、その出力端が抵抗ラダー（図８に示された複数の抵抗Ｒ）を介して低電位電源ＶＳＳＱに接続され、その制御端がオペアンプ６２２によって駆動される。したがって、トランジスタＭ０の出力端の電位ＶＲＥＦは、ＢＧＲ６２１によって生成された基準電圧ＶＲＥＦＢと負帰還経路に配置された可変抵抗値によって定まる一定電位となる。
【００４１】
コンパレータ６２３は、図８に示すように構成されている。コンパレータ６２３は、複数のコンパレータ素子６２３１〜６２３４を有する。複数のコンパレータ素子６２３１〜６２３４は、温度センサ信号ＴＨＳＥＮをそれぞれ異なる電圧と比較する。すなわち、各コンパレータ素子の正入力端には、ＢＧＲ６２１により生成された温度センサ信号ＴＨＳＥＮが供給される。そして、各コンパレータ素子の負入力端には、基準電圧ＶＲＥＦを抵抗ラダー（複数の抵抗Ｒ）によって分圧して得られる複数の電圧のうちいずれか１つが供給される。なお、各コンパレータ素子の負入力端と抵抗ラダーの間には可変抵抗ＶＲが配置されている。これらの可変抵抗ＶＲの抵抗値は、温度レンジ・レジスタ６１３の値に従って調整される。複数のコンパレータ素子６２３１〜６２３４の出力信号ＴＡＰＯＵＴは、閾値都の比較のために制御ロジックユニット６１に供給される。
【００４２】
出力バッファ６２４は、温度センサ信号ＴＨＳＥＮをＳｏＣデバイス２０の外部に出力するためのバッファである。出力バッファ６２４のアナログ出力（Ｖ＿ＴＨＳＥＮＳ）は、ＳｏＣデバイス２０の出力端子（例えば、後述する図１２のパッド２１４）に接続される。なお、センサ信号のＳｏＣデバイス２０外への出力が不要である場合は、出力バッファ６２４は省略されてもよい。
【００４３】
さらに、アナログ回路６２は、間欠的に動作を停止するアナログ回路要素（例えば、ＢＧＲ６２１、コンパレータ６２３、出力バッファ６２４）の電力消費を低減するための構造を有する。アナログ回路６２は、いわゆるパワーゲーティングを行なってもよい。図７及び図８の例では、アナログ回路要素、すなわちＢＧＲ６２１、オペアンプ６２２、コンパレータ６２３、及び出力バッファ６２４は、これらの電流経路を遮断するための電源スイッチＭ１〜Ｍ４を有する。電源スイッチＭ１〜Ｍ４は、制御ロジックユニット６１から供給されるイネーブル信号に応じて、電流経路を間欠的に遮断するよう動作する。電源スイッチＭ１〜Ｍ４は、例えば、ＭＯＳＦＥＴスイッチ、又はＣＭＯＳトランスミッションゲートであってもよい。図７及び図８は、電源スイッチＭ１〜Ｍ４がＶＳＳＱ側に配置される例（いわゆるフッタースイッチ）を示しているが、これらの電源スイッチはＶＤＤＱ側に配置されてもよい（いわゆるヘッダースイッチ）。このような構成によれば、センサ信号の生成ＴＨＳＥＮが不要であるときに温度センサ２０８のアナログ回路６２内の電流経路を遮断することができる。したがって、アナログ回路６２のリーク電流を確実に抑えることができ、間欠動作を行う温度センサ２０８の消費電力を低減できる。
【００４４】
なお、図７及び図８に示した温度センサ２０８の構成が一例に過ぎないことは勿論である。例えば、図７に示されたイネーブル信号の生成機構（すなわち、タイマ６１１及び遮断制御ロジック６１２）は一例に過ぎず、制御ロジックユニット６１は、イネーブル信号（パルス信号）を生成するための他の機構を有してもよい。例えば、制御ロジックユニット６１は、クロック信号ＲＣＬＫに対する分周及び間引き処理を行うことによってパルス信号を生成するパルス信号生成回路を有してもよい。
【００４５】
また、図７及び図８では、チップ温度を計測するための温度センサ素子が温度不依存の基準電圧を生成するためのＢＧＲ６２１に含まれるダイオード素子（例えば、 ダイオード接続されたトランジスタ）と兼用される例を示した。しかしながら、温度センサ素子（例えばサーマルダイオード）は、ＢＧＲ６２１とは別に設けられてもよい。また、センサ信号をＳｏＣデバイス２０の外部に出力する必要がない場合、出力バッファ６２４は省略されてもよい。
【００４６】
＜温度センサのレイアウトに関する説明＞
続いて以下では、オンチップ温度センサ２０８のレイアウトの具体例を説明する。オンチップ温度センサ２０８は、ＳｏＣデバイス２０内の主要な発熱源の近くに、好ましくは隣接して、配置されるとよい。図１０Ａ及び１０Ｂは、ＳｏＣデバイス２０のフロアプランの例を示している。図１０Ａのフロアプランでは、温度センサ２０８は、アプリケーションプロセッサ２０１及び画像プロセッサ２０２の両方に隣接して配置されている。具体的には、温度センサ２０８は、アプリケーションプロセッサ２０１及び画像プロセッサ２０２の間に配置されている。アプリケーションプロセッサ２０１及び画像プロセッサ２０２は、通常動作状態（すなわち、第１の動作状態）において高速クロックで動作するため、他の機能ブロックに比べて通常動作状態における動作電流が大きい。さらに、アプリケーションプロセッサ２０１及び画像プロセッサ２０２は、半導体チップ２００の表面積に占める割合（面積比率）が他の機能ブロックに比べて大きいため、リーク電流も他の機能ブロックに比べて大きい。すなわち、アプリケーションプロセッサ２０１及び画像プロセッサ２０２は、通常動作状態における発熱量がＳｏＣデバイス２０内の他の機能ブロックに比べて大きい。したがって、ＳｏＣデバイス２０の通常動作状態における主要な発熱源であるアプリケーションプロセッサ２０１及び画像プロセッサ２０２の間の位置は、半導体チップ２００上で最も高温になると予想される。このため、図１０Ａに示すように温度センサ２０８を配置することで、通常動作状態において最も高温になると予想されるアプリケーションプロセッサ２０１及び画像プロセッサ２０２の間の位置のチップ温度を計測することができる。
【００４７】
なお、温度センサ２０８は、アプリケーションプロセッサ２０１及び画像プロセッサ２０２のいずれか一方のみの近くに、好ましくは隣接して、配置されてもよい。また、温度センサ２０８は、通常動作状態（すなわち、第１の動作状態）における消費電力が最も大きい機能ブロック（例えば、 アプリケーションプロセッサ２０１、又は画像プロセッサ２０２）の近くに、好ましくは隣接して、配置されてもよい。これにより、温度センサ２０８は、通常動作状態において最も高温になると予想される機能ブロック周辺のチップ温度を計測することができる。
【００４８】
また、温度センサ２０８は、半導体チップ２００の表面積に占める面積比率が大きい（（例えば面積比率が５％以上、好ましくは８％以上の）機能ブロックの近くに、好ましくは隣接して、配置されてもよい。面積比率が大きい機能ブロックほどリーク電流が大きいと考えられる。したがって、面積比率が大きい機能ブロックは、通常動作状態（すなわち、 第１の動作状態）だけでなく待ち受け状態（すなわち、 第２の動作状態）においても主要な発熱源となる可能性が高い。したがって、面積比率が大きい機能ブロックに隣接して温度センサ２０８を配置することにより、通常動作状態及び待ち受け状態における主要な発熱源である機能ブロック周辺のチップ温度を計測することができる。
【００４９】
図１０Ｂのフロアプランでは、待ち受け状態（すなわち、第２の動作状態）において間欠動作を行う温度センサ２０８は、ベースバンドプロセッサ２０３に隣接して配置されている。ベースバンドプロセッサ２０３は、上述したように、待ち受け状態においてページング信号の受信のために間欠受信動作を行う。一方、あるアーキテクチャにおいては、待ち受け状態において、アプリケーションプロセッサ２０１（又はその一部）及び画像プロセッサ２０２のうち少なくとも一方は、消費電力が低減されるよう動作を抑制する。例えば、待ち受け状態において、アプリケーションプロセッサ２０１（又はその一部）及び画像プロセッサ２０２への電源供給が停止されるか電源電圧が低下される。このようなアーキテクチャでは、待ち受け状態（すなわち、 第２の動作状態）における主要な発熱源は、ベースバンドプロセッサ２０３であると考えられる。すなわち、図１０Ｂの例では、待ち受け状態において間欠動作する温度センサ２０８は、待ち受け状態において主要な発熱源となる機能ブロック（例えば、 ベースバンドプロセッサ２０３）に隣接して配置されている。したがって、図１０Ｂの温度センサ２０８は、待ち受け状態において主要な発熱源となる機能ブロック周辺の温度を計測することができる。
【００５０】
さらに、図１０Ｂの例では、温度センサ２０９が、アプリケーションプロセッサ２０１及び画像プロセッサ２０２の間に配置されている。このように２つ以上のオンチップ温度センサが半導体チップ２００上に配置されてもよい。温度センサ２０９は、通常動作状態において、アプリケーションプロセッサ２０１及び画像プロセッサ２０２周辺のチップ温度を連続的に計測してもよい。一方、待ち受け状態（すなわち、 第２の動作状態）において、温度センサ２０９は、間欠動作を行なってもよいし、動作を停止してもよい。特に、アプリケーションプロセッサ２０１及び画像プロセッサ２０２が待ち受け状態における主要な発熱源ではない場合、温度センサ２０９は待ち受け状態において動作を停止することが好ましい。すなわち、通常動作状態（すなわち、 第１の動作状態）と待ち受け状態（すなわち、 第２の動作状態）とでＳｏＣデバイス２０内の主要な発熱源が異なる場合、待ち受け状態における主要な発熱源の近くに配置された温度センサ２０８が待ち受け状態において間欠動作し、他の温度センサ２０９は待ち受け状態において動作を停止してもよい。これにより、待ち受け状態における消費電力を低減できる。
【００５１】
＜ＳｏＣデバイス（半導体装置）の電源領域に関する説明＞
次に、ＳｏＣデバイス２０内の電源領域の階層について説明する。消費電力の低減を目的として、半導体チップを複数の電源領域（電圧アイランドとも呼ばれる）に分割し、電源領域毎に電源供給を停止可能とする技術が知られている。図１１は、この技術を適用した場合のＳｏＣデバイス２０内の電源領域の階層構造の一例を示している。複数の電源領域は、これらに含まれる回路ブロックの接続関係や機能の関係に応じて、従属関係又は入れ子（ネスティング）関係を持つ。図１１の例では、最も上位の電源階層Ｖ１が電源オフとされやすい電源領域に対応し、最も下位の電源階層Ｖ５が最も電源オフとなり難い（例えば、常時電源オンの）電源領域に対応する。各電源領域および電源階層に供給される内部電源は、例えば、パワーマネジメントＩＣ２１から供給される。上位階層（例えばＶ１）の電源は、下位階層（例えば、Ｖ２、Ｖ３又は、Ｖ４）の電源から生成されてもよい。各電源領域の電源遮断は、パワーマネジメントＩＣ２１によって行われてもよい。また、電源領域の電源遮断は、パワーゲーティングのために各電源領域に設けられた電源スイッチを制御することによって行われてもよい。ＳｏＣデバイス２０内のシステム制御ロジック（システムコントローラ）は、これらの電源スイッチの制御を行なってもよい。各電源領域の電源遮断は、入れ子（ネスティング）関係に従って行われなければならない。例えば、最上位のＮ個の電源階層Ｖ１−１〜Ｖ１−Ｎのうち少なくとも１つが動作する場合、これらと入れ子（ネスティング）関係を有する第２の電源階層Ｖ２及び第３の電源階層Ｖ３−１に対応する電源領域にも電源が供給されなければならない。一方、第３の電源階層Ｖ３−２は最上位の電源階層Ｖ１−１〜Ｖ１−Ｎと入れ子（ネスティング）関係を有していないため、第３の電源階層Ｖ３−２に供給される電源は、これらの最上位の電源階層の動作に関わらずオフされてもよい。
【００５２】
図１２は、ＳｏＣデバイス２０内の機能ブロック群と電源領域の階層との対応関係の一例を示している。図１２の例では、温度センサ２０８、システム制御ロジック（システムコントローラ）２１０、並びにパッド（端子）２１３及び２１４は、最下位レベルの電源階層Ｖ５に指定されている。システム制御ロジック２１０は、各機能ブロックのクロック制御およびリセット制御を行う。つまり、システム制御ロジック２１０は、クロック周波数の変更、クロック信号の供給停止、及びリセット信号の送信を行う。システム制御ロジック２１０は、パワーゲーティングのために各電源領域に設けられた電源スイッチを制御してもよい。パッド２１３及び２１４は、周辺デバイス（例えば、ディスプレイ２３、外部メモリ２８）との間で信号を送受するために使用される。また、機能ブロック間を接続するバス２１２は、下から２番目の電源階層Ｖ４に指定されている。画像プロセッサ２０２及びその他のＩＰコア２１１は、下から３番目の電源階層Ｖ３−１及びＶ３−２に指定されている。アプリケーションプロセッサ（ＣＰＵ）２０１は、電源階層Ｖ１及びＶ２に指定されている。すなわち、ＣＰＵ２０１は、入れ子関係を有する複数の電源領域に分割されている。ＣＰＵ２０１内のＮ個の電源領域２０１１、２０１２、・・・、２０１Ｎは、最上位の電源階層Ｖ１−１〜Ｖ１−Ｎに対応する。
【００５３】
図１２に示したように温度センサ２０８が常時電源オンの電源領域（Ｖ５）に配置される場合に間欠的なチップ温度の計測を行うためには、図７及び図８に示したように、温度センサ２０８のアナログ回路６２内の電流経路に電源スイッチ（例えば、スイッチＭ１〜Ｍ４）を設ければよい。
【００５４】
＜温度センサを含むＳｏＣデバイスの全体動作に関する説明＞
続いて以下では、ＳｏＣデバイス２０の第２の動作状態（例えば、待ち受け状態）における熱暴走回避制御の一例について説明する。既に述べたように、ＳｏＣデバイス２０の第２の動作状態では、温度センサ２０８は、半導体チップ２００のチップ温度を間欠的に計測する。そして、所定の閾値温度を超えるチップ温度が温度センサ２０８によって計測された場合に、ＳｏＣデバイス２０は第２の動作状態（例えば、待ち受け状態）から更に消費電力の低い第３の動作状態（例えば、最小動作状態）に遷移する。なお、閾値温度は、ＳｏＣデバイス２０の温度解析シミュレーションの結果に基づいて、第２の動作状態（例えば、待ち受け状態）において熱暴走のおそれがある温度付近に設定すればよい。第３の動作状態（例えば、最小動作状態）では、第２の動作状態にて動作する機能ブロックのクロック周波数が低下されてもよい。これにより、第２の動作状態に比べて動作電流を低減できる。また、第３の動作状態（例えば、最小動作状態）では、第２の動作状態にて動作する機能ブロック（又は電源領域）への給電が停止されてもよい。これにより、第２の動作状態に比べてリーク電流も低減できる。
【００５５】
ＳｏＣデバイス２０の第３の動作状態への遷移は、温度センサ２０８からの割り込み要求を受信したアプリケーションプロセッサ２０１（及びシステムソフトウェア（ＯＳ））によって制御されてもよい。また、ＳｏＣデバイス２０の第３の動作状態への遷移は、温度センサ２０８のアナログ出力Ｖ＿ＴＨＳＥＮＳを受信するＳｏＣデバイスの外部ＩＣ（例えば、パワーマネジメントＩＣ２１）によって制御されてもよい。後者の制御は、アプリケーションプロセッサ２０１を含むＳｏＣデバイス２０の主要部分への電源供給が停止される場合に有効である。
【００５６】
図１３は、ＳｏＣデバイス２０の第２及び第３の動作状態における消費電力とジャンクション温度（チャネル温度）Ｔｊとの関係の一例を示すグラフである。図１３の実線Ｌ５は待ち受け状態（第２の動作状態）におけるＳｏＣデバイス２０の消費電力を示し、図１３の実線Ｌ８は最小動作状態（第３の動作状態）におけるＳｏＣデバイス２０の消費電力を示している。なお、図１３の実線Ｌ５は、図３の実線Ｌ５と同じである。したがって、図１３の例では、ＳｏＣデバイス２０は、待ち受け状態においても、周囲温度Ｔａが約９０℃になると熱暴走に陥るおそれがある。このため、温度センサ２０８が計測するチップ温度に対する閾値温度は、９０℃に設定されてもよく、例えば１０５℃に設定されてもよい。１０５℃を超えるチップ温度が計測されると、ＳｏＣデバイス２０は最小動作状態（図１３のＬ８）に遷移する。これにより、仮に周囲温度Ｔａが９０℃の環境であっても、半導体チップ２００のチップ温度（ジャンクション温度）は直線Ｌ７との交点（すなわち、９５℃）に収束し、熱暴走は発生しない。
【００５７】
図１４は、第２の動作状態から第３の動作状態への遷移を行う際のＳｏＣデバイス２０の動作の一例を示す概念図である。まず、図１４中の破線矢印Ａで示されているように、間欠動作中の温度センサ２０８は、閾値温度を超えるチップ温度を検出し、アプリケーションプロセッサ（ＣＰＵ）２０１に割り込み要求を送る。温度センサ２０８からの割り込み要求を受信したアプリケーションプロセッサ（ＣＰＵ）２０１は、外部メモリ２８（又はＳｏＣデバイス２０の内部メモリ２０７）に格納されたシステムソフトウェア２８１を読み出して割り込み処理を起動する（図１４中の破線矢印Ｂ）。割り込み処理が実行されることにより、図１４中の破線矢印Ｃで示されているように、システム制御ロジック２１０は、アプリケーションプロセッサ（ＣＰＵ）２０１によって指定された機能ブロックに供給される動作クロックの周波数を下げる。また、図１４中の破線矢印Ｄで示されているように、システム制御ロジック２１０は、アプリケーションプロセッサ（ＣＰＵ）２０１によって指定された機能ブロック（電源領域）への電源供給を停止してもよい。例えば、他の機能ブロックに比べて消費電力の大きいアプリケーションプロセッサ（ＣＰＵ）２０１は、電源領域２０１１を除いて、電源領域２０１２〜２０１Ｎの電源供給が停止される。例えば、ＳｏＣデバイス２０は、２つの閾値温度ＴＨ１及びＴＨ２（ただし、ＴＨ１＜ＴＨ２）を設定し、チップ温度がＴＨ１を超えたことに応じて動作クロックの低下（図１４中の破線矢印Ｃ）を実施し、さらにチップ温度がＴＨ２を超えたことに応じて電源供給の停止（図１４中の破線矢印Ｄ）を実施してもよい。
【００５８】
図１５Ａ及び１５Ｂは、第２の動作状態から第３の動作状態へのＳｏＣデバイス２０の状態遷移とチップ温度の概念的な関係を示すグラフである。図１５Ａに示されるように、温度センサ２０８によって計測されたチップ温度が第１の閾値温度ＴＨ１に到達したことに応じて（図中の時刻Ｔ１）、ＳｏＣデバイス２０は、動作クロック周波数を低下させてもよい。これにより、ＳｏＣデバイス２０の動作電流が減少し、従ってＳｏＣデバイス２０の発熱量も減少するため、半導体チップ２００のチップ温度の低下が期待できる。しかしながら、図１５Ｂに示されるように、動作クロック周波数の低下のみではＳｏＣデバイス２０の発熱量が十分に下がらず、チップ温度が上昇し続けることも考えられる。この場合、温度センサ２０８によって計測されたチップ温度が第２の閾値温度ＴＨ２に到達したことに応じて（図１５Ｂ中の時刻Ｔ２）、ＳｏＣデバイス２０の主要部分への電源供給が停止される。これにより、ＳｏＣデバイス２０の動作電流および発熱量がさらに減少するため、半導体チップ２００のチップ温度の低下が期待できる。
【００５９】
以上に述べたように、本実施形態にかかるＳｏＣデバイス２０は、第２の動作状態において温度センサ２０８が間欠動作を行う。したがって、本実施形態にかかるＳｏＣデバイス２０は、第２の動作状態においてオンチップ温度センサによる温度計測を行いつつ消費電力の増加を抑制することができる。例えば、ＶＤＤＱ＝１．０５Ｖであり、クロックＲＣＬＫの周波数が３２ｋＨｚである条件下における温度センサ２０８の消費電力は、例えば以下の通りである。
（１）連続動作（デューティ比＝１）：温度センサ２０８の消費電力Ｐ０＝約１ｍＷ、
（２）間欠動作１（デューティ比＝５００ｍｓ／１ｓ＝０．５００）：温度センサ２０８の消費電力Ｐ１＝約５００μＷ、
（３）間欠動作２（デューティ比＝２５０ｍｓ／１ｓ＝０．２５０）：温度センサ２０８の消費電力Ｐ２＝約２５０μＷ、
（４）間欠動作３（デューティ比＝１２５ｍｓ／１ｓ＝０．１２５）：温度センサ２０８の消費電力Ｐ３＝約１２５μＷ、
（５）間欠動作４（デューティ比＝１ｍｓ／１ｓ＝０．００１）：温度センサ２０８の消費電力Ｐ４＝約１μＷ。
【００６０】
第２の実施形態
本実施形態では、第１の実施形態で説明したオンチップ温度センサ２０８の変形例につて説明する。本実施形態に係るオンチップ温度センサ３０８は、温度センサ２０８と同様に、制御ロジックユニットおよびアナログ回路を含む。当該アナログ回路は、センサ信号を生成する温度センサ素子（例えば、 サーマル・ダイオード、ＢＧＲ）及び出力バッファを含むアナログ回路要素を有する。また、当該アナログ回路は、第１の実施形態と同様に、これらのアナログ回路要素の電力消費を低減するため機構（例えば、 電源スイッチ）を有する。さらに、本実施形態の温度センサ３０８は、温度センサ素子とは独立に出力バッファの動作を停止できるよう構成されている。例えば、出力バッファの電流経路に設けられた電源スイッチは、温度センサ素子の電流経路に設けられた電源スイッチとは独立に、制御ロジックユニットによってオン／オフ制御される。既に述べたように、温度センサ３０８のセンサ信号をＳｏＣデバイス２０の外部に出力する必要がない場合、温度センサ３０８が有する出力バッファは冗長な要素となる。本実施形態は、出力バッファへの電源供給を他のアナログ回路要素（例えば、温度センサ素子）とは独立に停止できるため、これら他のアナログ回路要素がチップ温度測定のための間欠動作を行う期間中であっても出力バッファへの電源供給を常に停止することができる。したがって、本実施形態に係る温度センサ３０８は、間欠動作を行う際の消費電力を第１の実施形態の温度センサ２０８に比べて低減することができる。
【００６１】
図１６は、本実施形態に係るオンチップ温度センサ３０８の構成例を示す図である。図１４に示された温度センサ３０８は、制御ロジックユニット７１及びアナログ回路７２を有する。図１６に示されたアナログ回路７２の構成は、図７及び８に示されたアナログ回路６２と同様とすればよい。ただし、図１６のアナログ回路７２では、出力バッファ６２４に配置された電源スイッチＭ４のオン／オフが、他のアナログ回路要素に配置された電源スイッチＭ１〜Ｍ３に供給される第１のイネーブル信号ＥＮＢ１とは異なる第２のイネーブル信号ＥＮＢ２によって制御される。遮断制御ロジック７１２は、出力バッファ６２４が使用されない場合に、第２のイネーブル信号ＥＮＢ２をＬＯＷレベルに維持する。これにより、遮断制御ロジック７１２は、ＢＧＲ６２１、オペアンプ６２２、及びコンパレータ６２３が間欠動作を行う間であっても、電源スイッチＭ４を常にオフし、出力バッファ６２４の動作を常に停止させることができる。
【００６２】
出力バッファ６２４を使用するか否かは、アイドル制御信号（ＩＤＬＥ＿ＣＴＲＬ）によって指定されてもよい。例えば、アイドル制御信号は、２ビット信号とされてもよい。アイドル制御信号の第１ビットは温度センサ３０８の動作モード（例えば、連続動作か間欠動作か）を指定し、第２ビットは出力バッファ６２４の動作の要否を指定してもよい。
【００６３】
第３の実施形態
本実施の形態では、第１の実施形態で説明した温度センサ２０８の動作モード切り替えの変形例について説明する。第１の実施形態では、ＳｏＣデバイス２０の動作状態の変更に応じて、温度センサ２０８の動作モード（例えば、連続動作か間欠動作か、又は異なる時間間隔での間欠動作）を切り替える例について説明した。しかしながら、温度センサ２０８の動作モード切り替えは、他の条件に基づいて行われてもよい。本実施形態では、チップ温度の時間変化に応じて、温度センサ２０８の動作モードを切り替える例について説明する。すなわち、本実施形態の温度センサ２０８は、チップ温度の時間変化に応じて、チップ温度を連続的に計測する連続動作からチップ温度を間欠的に計測する間欠動作に切り替わるか、又はチップ温度を間欠的に計測する時間間隔を変更するよう動作する。なお、本実施形態にかかる温度センサ、ＳｏＣデバイス、および無線通信端末の構成例は、第１の実施形態と同様とすればよい。したがって、本実施形態では、これらの説明を省略する。また、本実施形態では、第１の実施形態と同様の符号を用いて説明する。
【００６４】
図１７は、本実施形態に係る温度センサ２０８の動作モード切り替え手順の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１１では、アプリケーションプロセッサ（ＣＰＵ）２０１は、温度センサ２０８によって計測された半導体チップ２００のチップ温度の時間変化を観測する。ステップＳ１２では、アプリケーションプロセッサ２０１は、チップ温度の時間的な変化量（変化率）が所定の閾値を下回るか否かを判定する。チップ温度の変化率が閾値以上である場合（ステップＳ１２でＮＯ）、アプリケーションプロセッサ２０１は、温度センサ２０８の動作モードを"連続動作"とする（ステップＳ１３）。一方、チップ温度の変化率が閾値を下回る場合（ステプＳ１２でＹＥＳ）、アプリケーションプロセッサ２０１は、温度センサ２０８の動作モードを"間欠動作"とする（ステップＳ１４）。
【００６５】
なお、図１７のステップＳ１３で決定される温度センサ２０８の動作モードは、連続動作ではなく、ステップＳ１４に比べて短い時間間隔での間欠動作モードであってもよい。また、図１７のステップＳ１０２では、チップ温度が実質的な定常状態にあるか否かが判定されてもよい。実質的な定常状態とは、例えば、チップ温度が温度センサ２０８の測定精度の範囲内に収束した状態とすればよい。また、図１７の例では、アプリケーションプロセッサ２０１がチップ温度の変化率を判定し、温度センサ２０８の動作モード変更を決定するが、この処理を温度センサ２０８が自律的に行なってもよい。すなわち、温度センサ２０８の制御ロジックユニット６１は、アナログ回路６２の動作間隔を、チップ温度の変化率に応じて自律的に切り替えてもよい。
【００６６】
チップ温度の時間変動が大きいことは、チップ温度の急激な上昇によって熱暴走に陥る可能性が高いことを意味する。一方、チップ温度の時間変動が小さいことは、チップ温度の急激な上昇が起こりにくいことを意味する。したがって、本実施形態のオンチップ温度センサ２０８は、チップ温度の時間変化に応じて、チップ温度を計測するためのアナログ回路６２の動作間隔を動的に変更する。具体的には、温度センサ２０８は、チップ温度の時間変化が小さくなるにしたがって、チップ温度を計測するためのアナログ回路６２の間欠動作間隔を長くすればよい。言い換えると、オンチップ温度センサ２０８は、チップ温度の時間変化が小さくなるにしたがって、アナログ回路６２の停止時間を長くすればよい。これにより、本実施形態は、チップ温度の時間的な変化率が小さために急激に熱暴走に陥るおそれが少ない状況において、温度センサ２０８の消費電力を低減することができる。すなわち、本実施形態は、チップ温度の変化状況に応じて温度センサ２０８によるチップ温度の計測を確実に行いながら、温度センサ２０８の消費電力を低減することができる。
【００６７】
なお、本実施形態で述べたチップ温度の変化率に応じた温度センサ２０８の動作モード切り替えは、ＳｏＣデバイス２０の動作状態に関わらず行われてもよいし、特定のＳｏＣデバイス２０の動作状態において限定的に行われてもよい。例えば、本実施形態の動作は、ＳｏＣデバイスが第１の動作状態（例えば、 最大動作状態、通常動作状態）であるときに行われてもよい。ＳｏＣデバイス２０が第１の動作状態であっても、周囲温度Ｔａが十分に低い状況下ではチップ温度の上昇速度は緩やかである。したがって、本実施形態を適用することで、ＳｏＣデバイス２０の動作状態の変更に関わらず、温度センサ２０８の消費電力を低減することができる。
【００６８】
その他の実施形態
第１〜第３の実施形態は、適宜組み合わせて実施されてもよい。
【００６９】
第１〜第３の実施形態では、無線通信端末用のＳｏＣデバイスに関して主に説明したが、これらの実施形態で説明されたオンチップ温度センサを含むＳｏＣデバイスの構成及び動作は、他の電子的なシステム（例えば、デジタルカメラ、デジタルテレビ、オーディオプレーヤ）向けのＳｏＣデバイスにも広く適用できる。また、第１〜第３の実施形態では、ＳｏＣデバイスに主に関して主に説明したが、これらの実施形態で説明されたオンチップ温度センサの構成及び動作は、オンチップ温度センサを有するＩＣに広く適用できる。
【００７０】
さらに、上述した実施形態は本件発明者等によって得られた技術思想の適用に関する例示に過ぎない。すなわち、当該技術思想は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７１】
２０  ＳｏＣ（System on a Chip）デバイス
２１  パワーマネジメントＩＣ（Integrated Circuit）
２２  ＲＦ（Radio Frequency）ユニット
２３  ディスプレイ
２４  入力デバイス
２５  カメラ
２６  マイクロフォン
２７  スピーカ
２８  外部メモリ
６１  ロジックユニット
６２  アナログ回路
７１  ロジックユニット
７２  アナログ回路
１００  無線通信端末
１０１  筺体
１０２  ディスプレイ
１０３  タッチパネル
１０４  操作ボタン
１０５、１０６  カメラ
２００  半導体チップ
２０１  アプリケーションプロセッサ（又はＣＰＵ（Central Processing Unit）
２０２  画像プロセッサ
２０３  ベースバンドプロセッサ
２０４  オーディオＣＯＤＥＣ
２０５  ディスプレイコントローラ
２０６  メモリコントローラ
２０７  メモリ
２０８  温度センサ
２０９  温度センサ
２１０  システム制御ロジック
２１１  その他のＩＰ（Intellectual Property）コア
２１２  バス
２１３、２１４  パッド
２８１  システムソフトウェア
６１１  タイマ
６１２  遮断制御ロジック
６１３  温度レンジ・レジスタ
６１４  閾値レジスタ
６１５  乗算器
６１６  コンパレータ
６２１  温度センサ素子（ＢＧＲ（Band Gap Reference））
６２２  出力バッファ
６２３  コンパレータ
６２４  オペアンプ
７１２  遮断制御ロジック
２０１１、２０１２、２０１Ｎ  電源領域
６２３１〜６２３４  コンパレータ素子
Ｍ１〜Ｍ４  アナログスイッチ
Ｖ１〜Ｖ５  電源領域階層
【図１】
2014016867.tif 000003
【図２】
2014016867.tif 000004
【図３】
2014016867.tif 000005
【図４Ａ】
2014016867.tif 000006
【図４Ｂ】
2014016867.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2014016867.tif 000011
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
2014016867.tif 000014
【図１０Ｂ】
2014016867.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2014016867.tif 000018
【図１４】
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【図１５Ａ】
2014016867.tif 000020
【図１５Ｂ】
2014016867.tif 000021
【図１６】
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【図１７】
2014016867.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月19日(2014.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１７】
前記半導体チップ上に形成されるとともに、前記第２の動作状態において前記チップ温度の計測を行わない第２の温度センサをさらに備え、
前記機能ブロックは、前記第２の動作状態において電力を消費するよう動作する第１の機能ブロックと、前記第２の動作状態において前記第１の動作状態に比べて消費電力が低減されるよう動作を抑制する第２の機能ブロックを含み、
前記第１の温度センサは、前記第１の機能ブロックに隣接して配置され、
前記第２の温度センサは、前記第２の機能ブロックに隣接して配置されている、
請求項１３に記載の半導体装置。
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月9日(2015.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置であって、
ＣＰＵ（Central Processing Unit）、機能ブロック、及び第１の温度センサが形成された半導体チップを備え、
前記第１の温度センサは、前記半導体装置の動作状態の変更に応じて、前記半導体チップのチップ温度を連続的に計測する連続動作から前記チップ温度を間欠的に計測する間欠動作に切り替わるか、又は前記チップ温度を間欠的に計測する時間間隔を変更するよう動作する、
半導体装置。
【請求項２】
前記第１の温度センサは、前記チップ温度に基づくセンサ信号を生成するよう構成されたアナログ回路と、前記アナログ回路に供給される制御信号を生成するよう構成された制御ロジックユニットを含み、
前記アナログ回路は、少なくとも１つのアナログ回路要素と、前記少なくとも１つのアナログ回路要素の各々の電流経路に配置された電源スイッチを含み、
前記電源スイッチは、前記制御信号に応じて前記電流経路を間欠的に遮断するよう動作する、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体装置は、第１の動作状態と前記第１の動作状態に比べて低消費電力な第２の動作状態の間で切り替え可能に構成され、
前記第１の温度センサは、前記第１の動作状態において、前記チップ温度を連続的に計測するよう動作するか、又は前記チップ温度を第１の時間間隔で間欠的に計測するよう動作し、
前記第１の温度センサは、前記第２の動作状態において、前記第１の時間間隔より長い第２の時間間隔で間欠的に前記チップ温度を計測するよう動作する、
請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の動作状態において、前記ＣＰＵ及び前記機能ブロックは共に電力を消費するよう動作し、
前記第２の動作状態において、前記ＣＰＵ及び前記機能ブロックの少なくとも一方は、消費電力が低減されるよう動作を抑制する、
請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の温度センサは、前記ＣＰＵ及び前記機能ブロックの少なくとも一方に隣接して配置されている、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記ＣＰＵ及び前記機能ブロックの少なくとも一方は、前記半導体チップの面積に占める面積比率が５％以上である、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記ＣＰＵ又は前記機能ブロックは、前記半導体チップにおいて最も消費電力が大きい機能ブロックである、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体チップ上に形成されるとともに、前記第２の動作状態において前記チップ温度の計測を行わない第２の温度センサをさらに備え、
前記機能ブロックは、前記第２の動作状態において電力を消費するよう動作する第１の機能ブロックと、前記第２の動作状態において前記第１の動作状態に比べて消費電力が低減されるよう動作を抑制する第２の機能ブロックを含み、
前記第１の温度センサは、前記第１の機能ブロックに隣接して配置され、
前記第２の温度センサは、前記ＣＰＵ及び前記第２の機能ブロックの少なくとも一方に隣接して配置されている、
請求項３に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１の機能ブロックは、前記第２の動作状態において間欠受信を行う無線通信用のベースバンドプロセッサを含む、請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１の温度センサは、さらに、前記半導体チップのチップ温度の時間変化に応じて、前記チップ温度を連続的に計測する連続動作から前記チップ温度を間欠的に計測する間欠動作に切り替わるか、又は前記チップ温度を間欠的に計測する時間間隔を変更するよう動作する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１１】
半導体装置であって、
機能ブロック及び第１の温度センサが形成された半導体チップを備え、
前記第１の温度センサは、前記半導体装置の動作状態の変更に応じて、前記半導体チップのチップ温度を連続的に計測する連続動作から前記チップ温度を間欠的に計測する間欠動作に切り替わるか、又は前記チップ温度を間欠的に計測する時間間隔を変更するよう動作する、
半導体装置。
【請求項１２】
前記第１の温度センサは、前記半導体装置の第１の動作状態において、前記チップ温度を連続的に計測するよう動作するか、又は前記チップ温度を第１の時間間隔で間欠的に計測するよう動作し、
前記第１の温度センサは、前記第１の動作状態に比べて低消費電力な前記半導体装置の第２の動作状態において、前記第１の時間間隔より長い第２の時間間隔で間欠的に前記チップ温度を計測するよう動作する、
請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記第１の温度センサは、前記チップ温度に基づくセンサ信号を生成するよう構成されたアナログ回路と、前記アナログ回路に供給される制御信号を生成するよう構成された制御ロジックユニットを含み、
前記アナログ回路は、前記センサ信号の生成動作を前記制御信号に従って変更するよう構成されている、
請求項１１又は１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記アナログ回路は、少なくとも１つのアナログ回路要素と、前記少なくとも１つのアナログ回路要素の各々の電流経路に配置された電源スイッチを含み、
前記電源スイッチは、前記制御信号に応じて前記電流経路を間欠的に遮断するよう動作する、
請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのアナログ回路要素は、前記センサ信号を生成する温度センサ素子、及び前記センサ信号を外部端子に出力するための出力バッファを含み、
前記出力バッファは、前記温度センサ素子とは独立に、消費電力を低減するべく動作を停止できるよう構成されている、
請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記半導体チップ上に形成されるとともに、前記第２の動作状態において前記チップ温度の計測を行わない第２の温度センサをさらに備え、
前記機能ブロックは、前記第２の動作状態において電力を消費するよう動作する第１の機能ブロックと、前記第２の動作状態において前記第１の動作状態に比べて消費電力が低減されるよう動作を抑制する第２の機能ブロックを含み、
前記第１の温度センサは、前記第１の機能ブロックに隣接して配置され、
前記第２の温度センサは、前記第２の機能ブロックに隣接して配置されている、
請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項１７】
機能ブロック及び温度センサが形成された半導体チップを備え、
前記温度センサは、前記半導体チップのチップ温度を周期的かつ間欠的に計測できるよう構成されており、
前記温度センサは、前記チップ温度に基づくセンサ信号を生成するよう構成されたアナログ回路と、前記アナログ回路に供給される制御信号を生成するよう構成された制御ロジックユニットを含み、
前記アナログ回路は、少なくとも１つのアナログ回路要素と、前記少なくとも１つのアナログ回路要素の各々の電流経路に配置された電源スイッチを含み、
前記電源スイッチは、前記制御信号に応じて前記電流経路を間欠的に遮断するよう動作する、
半導体装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の半導体装置と、
前記半導体装置に結合されたＲＦ（Radio Frequency）ユニットと、
を備える電子装置。
【国際調査報告】
2014016867.tif 000024
2014016867.tif 000025