(57)【要約】【課題】消費電力の削減を図ることができる電源構成部品を提供する。【解決手段】一つの実施形態によれば、電源構成部品は、半導体チップに電力を供給する出力部と、第１モードから該第１モードよりも前記半導体チップの動作が少ない第２モードへの移行を検出する検出部と、前記移行を前記検出部が検出したときに、前記出力部から出力される電圧を、第１電圧から該第１電圧よりも低い第２電圧に切り換える切換部とを備える。【選択図】図３
2015122924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホストコントローラとの間でデータ転送動作が可能な通常モードと、該通常モードよりも消費電力が小さな低消費電力モードとを有したシステムであって、
データの書き込み及び読み出しが行われる半導体メモリと、
前記半導体メモリを制御するコントローラと、
複数の出力電圧設定を有し、前記通常モード時に前記コントローラに第１電圧を出力するとともに、前記低消費電力モードへの移行を検出して前記コントローラに出力する電圧を前記第１電圧から該第１電圧よりも低い第２電圧に切り換える電源チップと、
を備えた半導体システム。
【請求項２】
請求項１の記載において、
前記低消費電力モードは、前記ホストコントローラと前記半導体メモリとの間のデータ転送動作が停止された待機モードである半導体システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２の記載において、
前記電源チップは、該電源チップから前記コントローラに出力される電流の変化を監視し、前記電流の値が所定値を下回ることで前記移行を検出する半導体システム。
【請求項４】
請求項３の記載において、
前記電源チップは、前記電流の変化を監視して前記移行を検出する検出部を該電源チップの内部に有した半導体システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかの記載において、
前記コントローラは、電源電圧に対する定格範囲を有し、
前記第１電圧は、前記定格範囲の上限と下限との間の中央値以上に設定され、前記第２電圧は、前記中央値よりも低く設定される半導体システム。
【請求項６】
請求項５の記載において、
前記第１電圧は、前記中央値よりも高く設定される半導体システム。
【請求項７】
請求項５または請求項６の記載において、
前記第２電圧は、前記中央値よりも前記下限寄りに設定される半導体システム。
【請求項８】
半導体チップに電力を供給する出力部と、
第１モードから該第１モードよりも前記半導体チップの動作が少ない第２モードへの移行を検出する検出部と、
前記第２モードへの移行を前記検出部が検出したときに、前記出力部から出力される電圧を、第１電圧から該第１電圧よりも低い第２電圧に切り換える切換部と、
を備えた電源構成部品。
【請求項９】
請求項８の記載において、
前記半導体チップは、半導体メモリを制御するコントローラであり、
前記第１モードは、ホストコントローラと前記半導体メモリとの間のデータ転送動作が可能なモードである電源構成部品。
【請求項１０】
請求項９の記載において、
前記第２モードは、前記ホストコントローラと前記半導体メモリとの間のデータ転送動作が停止された待機モードである電源構成部品。
【請求項１１】
請求項８乃至請求項１０のいずれかの記載において、
前記半導体チップは、電源電圧に対する定格範囲を有し、
前記第１電圧は、前記定格範囲の上限と下限との間の中央値以上に設定され、前記第２電圧は、前記中央値よりも低く設定される電源構成部品。
【請求項１２】
請求項１１の記載において、
前記第１電圧は、前記中央値よりも高く設定される電源構成部品。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２の記載において、
前記第２電圧は、前記中央値よりも前記下限寄りに設定される電源構成部品。
【請求項１４】
請求項８乃至請求項１３のいずれかの記載において、
前記移行を前記検出部が検出したときに、該電源構成部品の動作モードをパルス幅変調方式からパルス周波数変調方式に切り換える制御部を有し、
前記切換部は、前記制御部から信号を受けて前記第１電圧から前記第２電圧への切り換えを行なう電源構成部品。
【請求項１５】
半導体チップに電力を供給する出力部と、
第１モードから該第１モードよりも前記半導体チップの動作が少ない第２モードへの移行を検出する検出部と、
前記移行を前記検出部が検出したときに、前記出力部から出力される電圧を、第１電圧から該第１電圧よりも低い第２電圧に切り換える切換部と、
を備えた半導体部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体システム、電源構成部品、及び半導体部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧切換制御回路を有した電源機器が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７４８９１１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体システムは、消費電力の削減が望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、消費電力の削減を図ることができる半導体システム、電源構成部品及び半導体部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、電源構成部品は、半導体チップに電力を供給する出力部と、第１モードから該第１モードよりも前記半導体チップの動作が少ない第２モードへの移行を検出する検出部と、前記移行を前記検出部が検出したときに、前記出力部から出力される電圧を、第１電圧から該第１電圧よりも低い第２電圧に切り換える切換部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る半導体システムを例示したブロック図。
【図２】第１実施形態に係る電源チップの周辺回路を例示したブロック図。
【図３】第１実施形態に係る電源チップの内部構成を例示したブロック図。
【図４】第１実施形態に係る電源チップの出力電圧の切り換えを例示した図。
【図５】第１実施形態に係る電源チップの出力電圧の切り換えの流れを例示したフローチャート。
【図６】第２実施形態に係る半導体システムを例示した断面図。
【図７】第２実施形態に係る半導体システムを例示したブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。  
本明細書では、いくつかの要素に複数の表現の例を付している。なおこれら表現の例はあくまで例示であり、上記要素が他の表現で表現されることを否定するものではない。また、複数の表現が付されていない要素についても、別の表現で表現されてもよい。
【０００９】
（第１実施形態）  
図１は、第１実施形態に係る半導体装置１の一例を示すブロック図である。半導体装置１は、「半導体システム」の一例である。半導体装置１は、例えば半導体記憶装置（メモリシステム）であり、その一例はＳＳＤ(Solid State Drive)である。なお、半導体装置１は、これらに限られるものではない。
【００１０】
半導体装置１は、インターフェース２を介してホストコントローラ３に電気的に接続される。ホストコントローラ３は、半導体装置１に対してデータアクセス制御を実行し、例えば半導体装置１に書き込み要求、読み出し要求、及び消去要求を送ることで、半導体装置１に対してデータの書き込み、読み出し、及び消去を実行する。また半導体装置１は、電源線４を介してホスト装置の電源部５（電源回路）に電気的に接続される。電源部５は、半導体装置１で使用される各種電源を提供する。
【００１１】
図１に示すように、半導体装置１は、コントローラ１１（コントローラチップ、ストレージコントローラ）、コネクタ１２、半導体メモリ１３、ＤＲＡＭ１４（Dynamic Random Access Memory）、オシレータ１５(ＯＳＣ)、ＥＥＰＲＯＭ１６（electrically erasable and programmable ROM）、温度センサ１７、及び電源部１８を備えている。
【００１２】
コントローラ１１は、コネクタ１２及びインターフェース２を介して、ホストコントローラ３と接続される。インターフェース２は、例えば、ＳＡＴＡ（Serial Advanced Technology Attachment）、ＰＣＩｅ（Peripheral Component Interconnect Express）、ＳＡＳ（Serial Attached SCSI）、及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）などであるが、これらに限られるものではない。
【００１３】
コントローラ１１は、「半導体チップ」の一例である。コントローラ１１は、ホストコントローラ３からの指示を受けて半導体装置１の動作を統括的に制御する。コントローラ１１は、半導体メモリ１３に対するアクセス制御を行なう。すなわち、コントローラ１１は、半導体メモリ１３に対するデータの書き込み、保持、読み出し、及び消去を制御する。
【００１４】
半導体メモリ１３は、不揮発性メモリの一例であり、例えばＮＡＮＤ型フラッシュメモリである。半導体メモリ１３は、例えば複数のＮＡＮＤメモリチップ１３ａを含む。ＤＲＡＭ１４は、揮発性メモリの一例である。
【００１５】
ここで、半導体装置１は、通常モード（アクディブモード、第１モード、第１消費電力モード）と、該通常モードよりも半導体装置１の消費電力が少ない低消費電力モード（待機モード、第２モード、第２消費電力モード）とを有する。なお「モード」とは、動作状態のことを指す。
【００１６】
通常モードは、ホストコントローラ３と半導体装置１との間でデータ転送動作が可能な状態である。すなわち、半導体装置１は、通常モードで、ホストコントローラ３からの要求に応答して半導体メモリ１３に対するデータの書き込み、データの読み出し、データの消去を行う。
【００１７】
この通常モードでは、半導体装置１のコントローラ１１は、ホストコントローラ３からの指示を受けて半導体メモリ１３に対するデータの書き込み、データの読み出し、データの消去を行うため、比較的負荷が大きい。この通常モードでは、コントローラ１１の消費電力（動作電流）は比較的大きく、また負荷変動（消費電力の変動）も大きい。
【００１８】
一方で、低消費電力モードは、ホストコントローラ３と半導体装置１との間でデータ転送動作が停止された待機状態である。すなわち、低消費電力モードでは、ホストコントローラ３からの指示が停止され、半導体メモリ１３に対するデータの書き込み、データの読み出し、データの消去は行なわれない。
【００１９】
この低消費電力モードでは、コントローラ１１の動作は、通常モードよりも少ない。このため、低消費電力モードでは、コントローラ１１の消費電力（動作電流）は比較的小さく、また負荷変動（消費電力の変動）も小さい。
【００２０】
なお、例えばＳＳＤドライブである半導体装置１のステータスとしては、アクディブ(Active)モード、アイドル(Idle)モード、スタンバイ(Stand-by)モード、及びスリープ(Sleep)モードがある。
【００２１】
アクディブ(Active)モードは、上述した通常モードであり、書き込み及び読み出しが行なわれる状態である。アイドルモードは、書き込み及び読み出しの動作待ちの状態である。
【００２２】
スタンバイモードは、コントローラ１１とホストコントローラ３との間の通信（例えばＳＡＴＡやＰＣＩｅの通信）以外の動作が停止された状態である。  
すなわち、半導体メモリ１３及びＤＲＡＭ１４へのアクセスを停止し、必要に応じて電源部１８からの電力供給も停止する。  
スリープモードは、上記スタンバイモードから、さらにコントローラ１１とホストコントローラ３との間の通信も停止され、半導体装置１の全ての動作が停止された状態である。
【００２３】
本実施形態に係る低消費電力モードは、上記のスタンバイモード及びスリープモードが其々一例として該当するが、これらに限定されるものではない。また、インターフェースのステータスで見た場合、本実施形態に係る低消費電力モードは、例えばＳＡＴＡ規格のスランバー(Slumber)モードや、ＰＣＩｅ規格の“Ｌ１．ＯＦＦ”モードであるが、これらに限定されるものでもない。
【００２４】
オシレータ１５は、所定周波数の動作信号をコントローラ１１に供給する。ＥＥＰＲＯＭ１６は、制御プログラム等を固定情報として格納している。ＥＥＰＲＯＭ１６は、不揮発性メモリの一例である。温度センサ１７は、半導体装置１内の温度を検出し、コントローラ１１に通知する。
【００２５】
電源部１８は、コネクタ１２及び電源線４を介して、ホスト装置の電源部５に電気的に接続される。電源部１８は、ホスト装置の電源部５から半導体装置１に必要な電源が供給される。電源部１８は、コントローラ１１、半導体メモリ１３及びＤＲＡＭ１４に電気的に接続される。電源部１８は、コントローラ１１、半導体メモリ１３、及びＤＲＡＭ１４に電力を供給する。
【００２６】
図１に示すように、電源部１８は、例えば２つのスイッチ２０，２１、及び２つの電源チップ２２，２３を含む。電源チップ２２，２３は、其々、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ方式の電源ＩＣである。電源チップ２２は、例えば半導体メモリ１３に電気的に接続され、１．８Ｖの電圧を半導体メモリ１３に供給する。
【００２７】
電源チップ２３は、「電源構成部品」の一例である。電源チップ２３は、コントローラ１１に電気的に接続され、複数の基準電圧を選択的にコントローラ１１に供給可能である。具体的には、電源チップ２３は、第１電圧Ｖ１（第１基準電圧）と、該第１電圧Ｖ１よりも低い第２電圧Ｖ２（第２基準電圧）とを選択的にコントローラ１１に供給可能である。第１電圧Ｖ１の一例は、１．０Ｖである。第２電圧Ｖ２の一例は、０．９５Ｖである。
【００２８】
詳しくは後述するように、電源チップ２３は、コントローラ１１に、通常モード時に第１電圧Ｖ１を供給し、低消費電力モード時に第２電圧Ｖ２を供給する。なお、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２の値は、上記例に限られない。また電源部１８は、例えば上記スイッチ２０，２１及び電源チップ２２，２３の機能を一体に含む一つの電源チップで構成されてもよい。
【００２９】
次に、電源チップ２３について詳しく説明する。  
電源チップ２３は、「半導体部品」、「パッケージ」の一例である。図２は、電源チップ２３の周辺回路の一例を示す。電源チップ２３は、コントローラ１１に電力を供給する出力部３１を有する。出力部３１は、例えば方形波のようなパルスで電力を出力する。出力部３１には、インダクター３２が接続される。インダクター３２は、出力部３１からの出力を整流する。
【００３０】
図３は、電源チップ２３の内部構成の一例を示す。電源チップ２３は、上記出力部３１に加えて、設定部３３（電圧設定部）、電流検出部３４、ＰＷＭコンパレータ３５、制御部３６（制御ロジック部）、切換部３７、発振回路部３８、スロープ補償部３９、位相補償部４０、過熱保護部４１、及びドライバ４２，４３を有する。
【００３１】
設定部３３は、複数（例えば２つ）の出力電圧設定を有する。具体的には、設定部３３には、第１電圧Ｖ１に対応した第１設定電圧（例えば０．８０Ｖ）と、第２電圧Ｖ２に対応した第２設定電圧（例えば０．７６Ｖ）とが設定されている。これら第１設定電圧と第２設定電圧とが切り換えられることで、出力部１１から第１電圧Ｖ１または第２電圧Ｖ２が出力される。
【００３２】
図４は、コントローラ１１の電源電圧に対する定格範囲（スペック）を示す。定格範囲Ｓは、上限Ｌ１と、下限Ｌ２と、これら上限Ｌ１と下限Ｌ２との真ん中に位置した中央値Ｃとを有する。電源チップ２３の第１電圧Ｖ１は、コントローラ１１の定格範囲Ｓ内で、中央値Ｃ以上に（つまり、中央値Ｃと同じまたはそれよりも高く）設定される。本実施形態では、第１電圧Ｖ１は、コントローラ１１の定格範囲Ｓの中央値Ｃよりも高く設定される。
【００３３】
一方で、第２電圧Ｖ２は、コントローラ１１の定格範囲Ｓ内で、中央値Ｃよりも低く設定される。本実施形態では、第２電圧Ｖ２は、コントローラ１１の定格範囲Ｓの中央値Ｃよりも下限Ｌ２寄りに設定される。つまり、第２電圧Ｖ２は、中央値Ｃと下限Ｌ２との真ん中よりも低く設定される。
【００３４】
電流検出部３４は、「検出部」の一例であり、半導体装置１が上記通常モードから上記低消費電力モードに移行するときにその移行を検出する。具体的には、電流検出部３４は、出力部３１からコントローラ１１に出力される電流の変化を監視する。電流検出部３４は、出力部３１からコントローラ１１に出力される電流の値が所定値を下回ることで、通常モードから低消費電力モードへの移行を検出する。
【００３５】
つまり、電源チップ２３は、出力部３１からコントローラ１１に出力される電流の変化を自ら監視して低消費電力モードへの移行を検出する検出部を該電源チップ２３の内部に有する。
【００３６】
また、電流検出部３４は、半導体装置１が上記低消費電力モードから上記通常モードに復帰するときにその復帰を検出する。具体的には、電流検出部３４は、出力部３１からコントローラ１１に出力される電流の変化を監視し、その電流の値が所定値を上回ることで、低消費電力モードから通常モードへの復帰を検出する。
【００３７】
電流検出部３４は、低消費電力モードへの移行を検出した時、及び通常モードへの復帰を検出した時に、それらの旨の信号を制御部３６に送る。制御部３６は、半導体装置１が上記通常モードにある時は、電源チップ２３をパルス幅変調方式（ＰＷＭ）で動作させる。一方で、制御部３６は、半導体装置１が上記低消費電力モードにある時は、出力効率を高めるために電源チップ２３をパルス周波数変調方式（ＰＦＭ）で動作させる。
【００３８】
出力部３１は、通常モード時には、コントローラ１１に第１電圧Ｖ１を出力する。切換部３７は、上記低消費電力モードへの移行を電流検出部３４が検出した時に、出力部３１から出力される基準電圧を、第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２に切り換える。なお、この切り換えは、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との間に複数の段階的な電圧値を経由させることで、スパイク状の電圧変化が生じないように滑らかに切り換えることができる。
【００３９】
また、切換部３７は、上記通常モードへの復帰を電流検出部３４が検出した時に、出力部３１から出力される基準電圧を、第２電圧Ｖ２から第１電圧Ｖ１に切り換える。なお、この切り換えも、第２電圧Ｖ２と第１電圧Ｖ１との間に複数の段階的な電圧値を経由させることで、スパイク状の電圧変化が生じないように滑らかに切り換えることができる。
【００４０】
次に、半導体装置１の通常モードから低消費電力モードへの移行の流れを説明する。  
図５は、電源チップ２３の電圧切り換えの流れを示す。上述したように、半導体装置１が通常モードにある時は、コントローラ１１は、ホストコントローラ３からの指示を受けて半導体メモリ１３に書き込みや読み出しを行なう。
【００４１】
半導体装置１は、ホストコントローラ３からの書き込みや読み出しの指示がある間は、通常モードで動作される（ステップＳ１）。そして、半導体装置１は、ホストコントローラ３からの指示が所定時間よりも長く停止したとき、半導体装置１は、例えばアイドルモードを経由して、本実施形態でいう低消費電力モードであるスタンバイモードに自ら移行する（ステップＳ２）。なお、半導体装置１は、ホストコントローラ３からの指示に基づいて低消費電力モードに移行してもよい。
【００４２】
半導体装置１が低消費電力モードに移行すると、コントローラ１１の負荷（消費電力）が小さくなり、消費電流の値が低下する。電源チップ２３の電流検出部３４は、コントローラ１１に出力される電流の値が所定値を下回ることで、半導体装置１の低消費電力モードへの移行を検出する（ステップＳ３）。電流検出部３４は、半導体装置１の低消費電力モードへの移行を検出した時に、その旨の信号を制御部３６に送る。
【００４３】
制御部３６は、電流検出部３４から上記信号を受けて、電源チップ２３の動作モードをパルス幅変調方式（ＰＷＭ）からパルス周波数変調方式（ＰＦＭ）に切り換える（ステップＳ４）。制御部３６は、電源チップ２３の動作モードがＰＷＭからＰＦＭに切り換わることで、出力部１１からの出力電圧を切り換えるための信号を切換部３７に送る。すなわち換言すれば、本実施形態に係る電源チップ２３は、該電源チップ２３の動作モードがＰＷＭからＰＦＭに切り換わることで半導体装置１の低消費電力モードへの移行を検出し、その旨の信号を切換部３７に送るとも言える。すなわち、制御部３６は、低消費電力モードへの移行を検出する検出部の他の一例であるとも言える。
【００４４】
切換部３７は、制御部３６からの上記信号を受けて、出力部３１から出力される基準電圧を、第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２に切り換える（ステップＳ５）。その結果、出力部３１は、コントローラ１１に第２電圧Ｖ２を出力する（ステップＳ６）。
【００４５】
なお、半導体装置１の低消費電力モードから通常モードの復帰も略同じ手順で行なうことができる。すなわち、電流検出部３４は、コントローラ１１に供給される電流の変化を監視し、その電流の値が所定値を上回ることで、半導体装置１の通常モードへの復帰を検出する。
【００４６】
電源チップ２３は、半導体装置１の通常モードへの復帰を検出すると、電源チップ２３の動作モードをＰＦＭからＰＷＭに切り換えるとともに、コントローラ１１への出力電圧を第２電圧Ｖ２から第１電圧Ｖ１に速やかに切り換え、出力電圧がコントローラ１１の定格範囲Ｓを割り込まないようにする。また、電源投入時や休止状態からの復帰時は、電源チップ２３は、第１電圧Ｖ１を出力するように設定される。
【００４７】
以上のような構成によれば、半導体装置１の消費電力の削減を図ることができる。すなわち、電源チップの出力電圧の設定は、通常、半導体装置の書き込みや読み出しなどの動作による負荷変動が大きいときでも供給先の半導体チップの定格範囲を外れないように、その定格範囲の上限と下限との間の中央値に設定される。
【００４８】
しかしこの場合、半導体装置が低消費電力モードのような負荷変動が少ない状態にあるときに、半導体チップの定格範囲に対して余裕があっても電圧を変更することができないため、半導体装置１の消費電力を下げることができない。
【００４９】
これを改善する一つの方法として、電源チップのモニター電圧を外付け回路により強制的に切り換えて電圧を変更することが考えられる。しかしこの場合、出力電圧の切り換え時にスパイク状の電圧変化が発生し、電源回路として望ましくない状態になる可能性がある。また外付け回路を設ける場合は、外付け回路を構成する配線を追加する必要があり、半導体装置のコストアップに繋がる。
【００５０】
また上記課題を改善する別の方法として、電源チップにコントローラから制御信号を送り、出力電圧を切り換えることも考えられる。しかしこの場合、コントローラと電源チップとを結ぶ信号配線や、コントローラから制御信号を送るためのプログラムが必要になり、半導体装置のコストアップに繋がる。
【００５１】
そこで、本実施形態に係る半導体装置１では、電源チップ２３が複数の出力電圧設定を有し、通常モード時にコントローラ１１に第１電圧Ｖ１を出力するとともに、低消費電力モードに移行することを検出してコントローラ１１に出力する電圧を第１電圧Ｖ１から該第１電圧Ｖ１よりも低い第２電圧Ｖ２に切り換える。換言すれば、本実施形態に係る電源チップ２３は、コントローラ１１の動作状態を自ら検出して出力電圧を自律的に切り換える。つまり、出力電圧の切り換えに必要な全ての動作の電源チップ２３の内部で行なうことができる。
【００５２】
このような構成によれば、負荷変動が大きな通常モードでは、コントローラ１１に第１電圧Ｖ１を出力することでコントローラ１１及び半導体装置１の安定した動作を可能にするとともに、半導体装置１が負荷変動の小さな低消費電力モードに移行したときに、第１電圧Ｖ１よりも小さな第２電圧Ｖ２に出力電圧を切り換えることで、半導体装置１の消費電力の削減を図ることができる。
【００５３】
また本実施形態によれば、電源チップ２３は、出力部３１からの電流の変化を監視して低消費電力モードへの移行を検出する検出部を該電源チップ２３の内部に有する。このような構成によれば、出力電圧の切り換えに必要な外付け回路や、コントローラと電源チップとを結ぶ信号配線、及び出力電圧の切り換えを電源チップ２３に指示するためのコントローラのプログラムなどが不要になり、半導体装置１のコストダウンを図ることができる。
【００５４】
また、コントローラ１１は、半導体装置１のなかで消費電力が大きな部品の一つである。そのため、コントローラ１１の消費電力を削減することができると、半導体装置１の消費電力を効果的に削減することができる。
【００５５】
本実施形態では、電源チップ２３は、該電源チップ２３からコントローラ１１に出力される電流の変化を監視することで低消費電力モードへの移行を検出する。このような構成によれば、例えばＳＳＤのような高速動作が要求される半導体装置１においても、通常モードから低消費電力モードへの移行、及び低消費電力モードから通常モードへの復帰に高速追従して電源チップ２３の出力電圧を切り換えることができる。
【００５６】
本実施形態では、第１電圧Ｖ１は、コントローラ１１の電源電圧の定格範囲Ｓの上限Ｌ１と下限Ｌ２との間の中央値Ｃ以上に設定され、第２電圧Ｖ２は、中央値Ｃよりも低く設定される。すなわち、負荷変動が大きな通常モードでは、定格範囲Ｓの中央値Ｃ以上に第１電圧Ｖ１を設定することで、定格範囲Ｓの下限Ｌ２側に十分なマージンを確保することができる。そして、負荷変動が小さな低消費電力モードでは、定格範囲Ｓの中央値Ｃよりも小さい第２電圧Ｖ２に切り換えることで、消費電力の削減を効果的に図ることができる。
【００５７】
一般的に、コントローラ１１のような半導体チップの定格範囲は、この定格範囲を上側に抜けた場合の許容範囲が下側に抜けた場合の許容範囲よりも大きい。そこで、本実施形態では、低消費電力モードで消費電力の削減を図ることに併せて、通常モードにおける第１電圧Ｖ１を定格範囲Ｓの中央値Ｃよりも高く設定する。このような構成によれば、半導体装置の消費電力の削減を図りつつ、通常モードにおいて出力電圧を定格範囲Ｓの中央値Ｃに設定する場合に比べて半導体装置１の動作の安定性を高めることができる。
【００５８】
本実施形態では、第２電圧Ｖ２は、コントローラ１１の定格範囲Ｓの中央値Ｃよりも下限Ｌ２寄りに設定される。このような構成によれば、低消費電力モードにおける消費電力を効果的に低下させることができるので、半導体装置１の消費電力の削減をさらに図ることができる。
【００５９】
本実施形態では、電源チップ２３は、低消費電力モードへの移行を電流検出部３４が検出したときに、電源チップ２３の動作モードをＰＷＭからＰＦＭに切り換える制御部３６を有する。すなわち、本実施形態に係る電源チップ２３は、出力効率を高めるために、動作電流が小さくなった場合に電源チップ２３の動作モードをＰＷＭからＰＦＭに切り換える制御部３６を有する。
【００６０】
そして、電源チップ２３は、制御部３６からの信号に基づいて切換部３７を動作させ、出力電圧の設定を第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２へ切り換える。すなわち、このような構成によれば、出力効率を高めるための電源チップ２３の動作モードの切り換え動作を利用して、制御部３６から切換部３７に信号を送ることができる。このため、出力電圧の切り換え専用の電流検出部３４や制御部３６を設ける必要がないので、電源チップ２３のコストダウンを図ることができる。
【００６１】
（第２実施形態）  
次に、図６及び図７を参照して、第２実施形態に係る半導体装置１について説明する。なお、第１実施形態の構成と同一または類似の機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。また、下記に説明する以外の構成は、第１実施形態と同じである。
【００６２】
図６は、第２実施形態に係る半導体装置１の断面図である。図７は、本実施形態に係る半導体装置１の一例のブロック図である。本実施形態に係る半導体装置１（半導体システム）は、回路基板５１、半導体パッケージ５２、及び電源チップ２３を含む。
【００６３】
半導体パッケージ５２は、いわゆるＢＧＡ−ＳＳＤ（Ball Grid Array − Solid State Drive）であり、ＢＧＡタイプのパッケージである。本実施形態では、コントローラ１１、半導体メモリ１３、及びＤＲＡＭ１４は、一つの半導体パッケージ５２として構成されている。
【００６４】
詳しく述べると、半導体パッケージ５２は、基板５３（パッケージ基板）を有する。コントローラ１１、半導体メモリ１３、ＤＲＡＭ１４、オシレータ１５、ＥＥＰＲＯＭ１６、及び温度センサ１７は、基板５３に電気的に接続されるとともに、封止部５４によって一体に覆われている。また、基板５３には、回路基板５１のパッドに接続される接続端子としての複数の半田ボール５５が設けられている。
【００６５】
一方で、電源チップ２３は、半導体パッケージ５２とは別に回路基板５１に実装されている。図６に示すように、電源チップ２３は、例えば回路基板５１に内蔵されている。なお、電源チップ２３は、回路基板５１の表面に設けられてもよい。また電源チップ２３は、半導体パッケージ５２の内部に設けられてもよい。
【００６６】
このような構成によれば、負荷変動が小さな低消費電力モードに半導体装置１が移行したときに、コントローラ１１への出力電圧の設定を第１電圧Ｖ１から該第１電圧Ｖ１よりも小さな第２電圧Ｖ２に切り換える。これにより、第１実施形態と同様に、半導体装置１の消費電力の削減を図ることができる。
【００６７】
また、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、電源チップ２３とコントローラ１１との間に電圧切り換え用の信号配線が不要である。このため、電源チップ２３が半導体パッケージ５２の外部に設けられる場合、上記信号配線の一部となる半導体パッケージ５２の半田ボール５５を省略することができる。これは、半導体装置１のコストダウンを図ることができるとともに、半導体パッケージ５２のレイアウト自由度の向上や小型化を図ることができる。
【００６８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６９】
例えば、出力電圧が切り換えられる電源チップ２３の出力供給先は、コントローラ１１に限らず、ＤＲＡＭ１４やその他の半導体チップでもよい。また、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２の設定は、上記例に限られるものではない。
【符号の説明】
【００７０】
Ｖ１…第１電圧、Ｖ２…第２電圧、Ｓ…定格範囲、Ｌ１…上限、Ｌ２…下限、Ｃ…中央値、１…半導体装置、３…ホストコントローラ、１１…コントローラ、１３…半導体メモリ、２３…電源チップ、３１…出力部、３３…設定部、３４…電流検出部、３６…制御部、３７…切換部。
【図１】
2015122924.tif 000003
【図２】
2015122924.tif 000004
【図３】
2015122924.tif 000005
【図４】
2015122924.tif 000006
【図５】
2015122924.tif 000007
【図６】
2015122924.tif 000008
【図７】
2015122924.tif 000009