(57)【要約】【課題】半導体集積回路のソフトウェア処理の負荷に応じた最適な電源電圧制御を行う。【解決手段】電源電圧制御システムは、信号処理ＬＳＩ２に電源電圧を供給するデバイス駆動用電源回路１２と、信号処理ＬＳＩ２の温度に応じた電源電圧の情報を予め記憶する電圧制御情報メモリ２２と、信号処理ＬＳＩ２の温度を検出する温度検出部３と、信号処理ＬＳＩ２の使用量の情報を出力する使用量出力部２５と、温度検出部３で検出された温度に応じた電源電圧の情報を電圧制御情報メモリ２２から受け取り、この電源電圧を使用量に応じて重み付けし、重み付け後の電源電圧を示す電圧制御信号を出力する重み付け回路１３と、デバイス駆動用電源回路１２から信号処理ＬＳＩ２に供給される電源電圧を電圧制御信号に応じて制御する制御回路１４とを備える。【選択図】  図１
2008305131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路に電源電圧を供給する駆動用電源回路と、
前記半導体集積回路の温度に応じた電源電圧の情報を予め記憶する電圧制御情報メモリと、
前記半導体集積回路の温度を検出する温度検出部と、
前記半導体集積回路の使用量の情報を出力する使用量出力部と、
前記温度検出部で検出された温度に応じた電源電圧の情報を前記電圧制御情報メモリから受け取り、この電源電圧を前記使用量に応じて重み付けし、重み付け後の電源電圧を示す電圧制御信号を出力する重み付け回路と、
前記駆動用電源回路から前記半導体集積回路に供給される電源電圧を前記電圧制御信号に応じて制御する制御回路とを備えることを特徴とする電源電圧制御システム。
【請求項２】
請求項１記載の電源電圧制御システムにおいて、
前記重み付け回路は、前記電圧制御信号が表す電源電圧が前記使用量の増加と逆の関係になるように重み付けを行うことを特徴とする電源電圧制御システム。
【請求項３】
請求項２記載の電源電圧制御システムにおいて、
前記使用量は、前記半導体集積回路を使用するユーザの数であることを特徴とする電源電圧制御システム。
【請求項４】
請求項３記載の電源電圧制御システムにおいて、
前記温度検出部は、前記半導体集積回路の温度を検出する温度検出素子と、この温度検出素子で検出された温度と所定の温度閾値との比較結果を出力する温度閾値変換素子とから構成され、
前記電圧制御情報メモリは、前記半導体集積回路が前記温度閾値以上の高温時の電源電圧の情報と前記半導体集積回路が前記温度閾値未満の低温時の電源電圧の情報とを予め記憶することを特徴とする電源電圧制御システム。
【請求項５】
請求項４記載の電源電圧制御システムにおいて、
さらに、前記電圧制御情報メモリから前記高温時の電源電圧の情報と前記低温時の電源電圧の情報とを読み出して前記重み付け回路に記憶させる読み出し手段を備え、
前記重み付け回路は、前記重み付け後の電源電圧が前記高温時の電源電圧と前記低温時の電源電圧の範囲内に収まるように制限することを特徴とする電源電圧制御システム。
【請求項６】
半導体集積回路の温度を検出する検出手順と、
前記半導体集積回路の使用量の情報を出力する使用量出力手順と、
前記検出手順で検出された温度に応じた電源電圧の情報を電圧制御情報メモリから受け取り、この電源電圧を前記使用量に応じて重み付けし、重み付け後の電源電圧を示す電圧制御信号を出力する重み付け手順と、
駆動用電源回路から前記半導体集積回路に供給される電源電圧を前記電圧制御信号に応じて制御する制御手順とを備えることを特徴とする電源電圧制御方法。
【請求項７】
請求項６記載の電源電圧制御方法において、
前記重み付け手順は、前記電圧制御信号が表す電源電圧が前記使用量の増加と逆の関係になるように重み付けを行うことを特徴とする電源電圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路の電源電圧を制御する電源電圧制御システムおよび電源電圧制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話網等で使用される無線基地局装置では、制御や信号処理のためにＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの大規模集積回路が数多く使用されている。これらの大規模集積回路においては、半導体プロセスの微細化によりロットごとに漏れ電流のばらつきや同一駆動電圧による消費電力のばらつきが拡大し、電源へのインパクトが大きくなる傾向にある。
【０００３】
電源回路の設計時にはデバイスの消費電力を積み上げて電源の能力を決定するが、デバイスのばらつきの拡大によって積み上げ値のバラつきも拡大し、最適な電源構成を設計する際の大きな障害となっていた。したがって、デバイスによる消費電力のばらつきを小さくする必要があった。
【０００４】
関連する電源電圧制御システムの構成を図１１に示す。この電源電圧制御システムは、電源部１１０と、信号処理ＬＳＩ１２０と、温度閾値変換素子１４０とから構成されている。
電源部１１０は、バス電源１１１と、デバイス駆動用電源回路１１２と、制御回路１１４とから構成される。電源部１１０は、信号処理ＬＳＩ１２０への電源供給機能と信号処理ＬＳＩ１２０からの制御信号による出力電圧可変機能とを持つ。
【０００５】
信号処理ＬＳＩ１２０は、ＤＳＰやＬＳＩ、ＡＳＩＣなどの低電圧動作のデバイスである。この信号処理ＬＳＩ１２０は、信号処理部１２１と、電圧制御情報メモリ１２２と、温度検出素子１２３とを有する。
信号処理部１２１は、ＬＳＩやＤＳＰのコア部分であり、主に高速演算や信号処理を行う部位である。
【０００６】
電圧制御情報メモリ１２２には、信号処理ＬＳＩ１２０の製造出荷段階において、高温時の電源電圧と低温時の電源電圧の２種類の電圧の情報が予め保存されている。
温度検出素子１２３は、信号処理ＬＳＩ２０の温度を検出する素子である。温度閾値変換素子１４０は、温度検出素子１２３の温度変化特性を信号処理ＬＳＩ１２０の温度の情報に変換する機能を持つ。また、温度閾値変換素子１４０は、信号処理ＬＳＩ１２０の温度を所定の温度閾値と比較した結果を温度情報として電圧制御情報メモリ１２２に出力する機能を持つ。
【０００７】
電圧制御情報メモリ１２２は、温度閾値変換素子１４０からの信号が高温を示すときには高温時の電源電圧を示す電圧情報を制御回路１１４に出力し、温度閾値変換素子１４０からの信号が低温を示すときには低温時の電源電圧を示す電圧情報を制御回路１１４に出力する。
【０００８】
制御回路１１４は、電圧制御情報メモリ１２２から出力された電圧情報に応じてデバイス駆動用電源回路１１２を制御する。これにより、デバイス駆動用電源回路１１２から電圧情報に応じた電源電圧が信号処理ＬＳＩ１２０の信号処理部１２１に供給される。以上のような電源電圧制御システムに相当するものとして、例えば特許文献１に開示された半導体装置がある。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１４０５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示された装置では、半導体集積回路の温度を検出し、この検出した温度に応じて高温時の電源電圧と低温時の電源電圧のどちらかを半導体集積回路に供給することにより、半導体集積回路の動作パフォーマンスを維持するという手法であった。
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示された装置では、半導体集積回路に供給する電源電圧の種類が２種類しかなく、ソフトウェア処理の負荷に応じて電源電圧を動的に制御する手段がないため、電源電圧の最適化が不十分であり、半導体集積回路の消費電力を最適化できないという問題点があった。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、半導体集積回路のソフトウェア処理の負荷に応じた最適な電源電圧制御を行うことができる電源電圧制御システムおよび電源電圧制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の電源電圧制御システムは、半導体集積回路に電源電圧を供給する駆動用電源回路と、前記半導体集積回路の温度に応じた電源電圧の情報を予め記憶する電圧制御情報メモリと、前記半導体集積回路の温度を検出する温度検出部と、前記半導体集積回路の使用量の情報を出力する使用量出力部と、前記温度検出部で検出された温度に応じた電源電圧の情報を前記電圧制御情報メモリから受け取り、この電源電圧を前記使用量に応じて重み付けし、重み付け後の電源電圧を示す電圧制御信号を出力する重み付け回路と、前記駆動用電源回路から前記半導体集積回路に供給される電源電圧を前記電圧制御信号に応じて制御する制御回路とを備えるものである。
また、本発明の電源電圧制御システムの１構成例において、前記重み付け回路は、前記電圧制御信号が表す電源電圧が前記使用量の増加と逆の関係になるように重み付けを行うものである。
【００１４】
また、本発明の電源電圧制御システムの１構成例において、前記使用量は、前記半導体集積回路を使用するユーザの数である。
また、本発明の電源電圧制御システムの１構成例において、前記温度検出部は、前記半導体集積回路の温度を検出する温度検出素子と、この温度検出素子で検出された温度と所定の温度閾値との比較結果を出力する温度閾値変換素子とから構成され、前記電圧制御情報メモリは、前記半導体集積回路が前記温度閾値以上の高温時の電源電圧の情報と前記半導体集積回路が前記温度閾値未満の低温時の電源電圧の情報とを予め記憶するものである。
また、本発明の電源電圧制御システムの１構成例は、さらに、前記電圧制御情報メモリから前記高温時の電源電圧の情報と前記低温時の電源電圧の情報とを読み出して前記重み付け回路に記憶させる読み出し手段を備え、前記重み付け回路は、前記重み付け後の電源電圧が前記高温時の電源電圧と前記低温時の電源電圧の範囲内に収まるように制限するものである。
【００１５】
また、本発明の電源電圧制御方法は、半導体集積回路の温度を検出する検出手順と、前記半導体集積回路の使用量の情報を出力する使用量出力手順と、前記検出手順で検出された温度に応じた電源電圧の情報を電圧制御情報メモリから受け取り、この電源電圧を前記使用量に応じて重み付けし、重み付け後の電源電圧を示す電圧制御信号を出力する重み付け手順と、駆動用電源回路から前記半導体集積回路に供給される電源電圧を前記電圧制御信号に応じて制御する制御手順とを備えるものである。
また、本発明の電源電圧制御方法の１構成例において、前記重み付け手順は、前記電圧制御信号が表す電源電圧が前記使用量の増加と逆の関係になるように重み付けを行うものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、温度検出部で検出された半導体集積回路の温度に応じた電源電圧の情報を電圧制御情報メモリから受け取り、この電源電圧を半導体集積回路の使用量に応じて重み付けするようにしたので、半導体集積回路の負荷に応じて電源電圧を動的に制御することができ、半導体集積回路に供給する電源電圧を最適化して、半導体集積回路の消費電力を最適化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第１実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施例に係る電源電圧制御システムの構成を示すブロック図である。
本実施例は、ＤＳＰやＬＳＩなどの半導体集積回路の駆動用電源電圧の制御において、温度検出による大まかな電源電圧制御に、ソフトウェアの処理量による電力消費傾向に応じた重み付けを付加することで、消費電力を削減して最適化を可能にしたことを特徴としている。
【００１８】
本実施例の電源電圧制御システムは、電源部１と、信号処理ＬＳＩ２と、温度検出部３とから構成されている。
電源部１は、バス電源１１と、デバイス駆動用電源回路１２と、重み付け回路１３と、制御回路１４とから構成される。バス電源１１は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータなどで構成される。
【００１９】
デバイス駆動用電源回路１２は、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータなどで構成され、制御回路１４からの制御により出力電圧を可変できる機能を持つ。
重み付け回路１３は、温度検出部３で検出された温度に応じた電源電圧の情報を信号処理ＬＳＩ２の電圧制御情報メモリ２２から受け取り、この電源電圧を信号処理ＬＳＩ２の使用量に応じて重み付けする機能を有する。
【００２０】
半導体集積回路である信号処理ＬＳＩ２は、ＤＳＰやＬＳＩ、ＡＳＩＣなどの低電圧動作のデバイスである。この信号処理ＬＳＩ２は、信号処理部２１と、電圧制御情報メモリ２２と、使用量出力部２５とを有する。信号処理部２１は、ＬＳＩやＤＳＰのコア部分である。
【００２１】
次に、電源電圧制御システムの動作を図２を用いて説明する。図２は電源電圧制御システムの動作を示すフローチャートである。
温度検出部３は、信号処理ＬＳＩ２の温度情報を電圧制御情報メモリ２２に出力する（図２ステップＳ１）。
【００２２】
電圧情報保存メモリ２２は、信号処理ＬＳＩ２の温度に応じた電源電圧の情報を予め記憶している。電圧情報保存メモリ２２は、温度検出部３から信号処理ＬＳＩ２の温度情報が入力されると、この温度情報に応じた電圧情報を重み付け回路１３に出力する（ステップＳ２）。
【００２３】
一方、信号処理ＬＳＩ２の使用量出力部２５は、信号処理ＬＳＩ２の使用量の情報を出力する（ステップＳ３）。使用量の情報としては、信号処理ＬＳＩ２を使用しているユーザの数を示す情報がある。信号処理ＬＳＩ２を使用しているユーザの数は、ソフトウェア側で把握しているため、容易にユーザ数の情報を出力することが可能である。
【００２４】
重み付け回路１３は、ステップＳ２で出力された電圧情報を、ステップＳ３で出力された使用量の情報に応じて重み付けし、重み付けした電圧制御信号を制御回路１４に出力する（ステップＳ１１０）。制御回路１４は、重み付け回路１３から出力された電圧制御信号をデバイス駆動用電源回路１２にて電圧制御ができる形式に変換し、デバイス駆動用電源回路１２は、電圧制御信号に応じた電源電圧を信号処理ＬＳＩ２の信号処理部２１に出力する。
【００２５】
デバイス駆動用電源回路１２の出力電圧の制御方法として、デバイス駆動用電源回路１２の外付け抵抗（不図示）の抵抗値を可変する方法を用いる場合、制御回路１４は、アナログスイッチなどを用いて電圧制御信号を抵抗値に変換する。また、デバイス駆動用電源回路１２の出力電圧の制御方法として、基準電圧を可変する方法を用いる場合、制御回路１４は、Ｄ／Ａ変換回路（不図示）を用いて電圧制御信号を直流電圧に変換する。
【００２６】
重み付け回路１３は、電圧制御信号が表す電源電圧が使用量の増加と逆の関係になるように重み付けを行い、信号処理ＬＳＩ２の消費電力を最適化する。すなわち、信号処理ＬＳＩ２の使用量が増加するほど、重み付け後の電源電圧は低くなる。
こうして、信号処理ＬＳＩ２の動作が終了するまで（ステップＳ５においてＹＥＳ）、ステップＳ１〜Ｓ４の処理が繰り返される。
【００２７】
以上のように、本実施例では、温度検出部３で検出された信号処理ＬＳＩ２の温度に応じた電源電圧の情報を電圧制御情報メモリ２２から受け取り、この電源電圧を信号処理ＬＳＩ２の使用量に応じて重み付けするようにしたので、信号処理ＬＳＩ２の負荷に応じて電源電圧を動的に制御することができ、信号処理ＬＳＩ２に供給する電源電圧を最適化して、信号処理ＬＳＩ２の消費電力を最適化することができる。また、本実施例では、信号処理ＬＳＩ２に手を加えることなく、消費電力の削減が可能である。
【００２８】
［第２実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図３は本発明の第２実施例に係る電源電圧制御システムの構成を示すブロック図である。本実施例は、第１実施例をより具体的に説明するものであり、第１実施例と同様の構成には同一の符号を付してある。
【００２９】
本実施例の電源電圧制御システムは、電源部１０と、信号処理ＬＳＩ２０と、温度閾値変換素子３０とにより構成されている。
電源部１０は、バス電源１１と、デバイス駆動用電源回路１２と、重み付け回路１３と、制御回路１４とから構成される。電源部１０は、信号処理ＬＳＩ２０への電源供給機能と信号処理ＬＳＩ２０からの制御信号による出力電圧可変機能とを持つ。
【００３０】
バス電源１１は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータなどで構成される。バス電源１１は、−４８Ｖや＋１２Ｖなどの外部電源電圧から＋５Ｖなどの扱いやすい電圧に変換する機能を持ち、デバイス駆動用電源回路１２へ電力を供給する。
【００３１】
デバイス駆動用電源回路１２は、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータなどで構成され、制御回路１４からの制御により出力電圧を可変できる機能を持つ。出力電圧の制御方法としては外付け抵抗の抵抗値を可変する方法や、基準電圧を可変して供給する方法がある。
重み付け回路１３は、信号処理ＬＳＩ２０からの情報を受け取る機能と、電源電圧情報を保存するメモリを持つ。
【００３２】
信号処理ＬＳＩ２０は、ＤＳＰやＬＳＩ、ＡＳＩＣなどの低電圧動作のデバイスである。この信号処理ＬＳＩ２０は、信号処理部２１と、電圧制御情報メモリ２２と、温度検出素子２３と、汎用Ｉ／Ｏポート２４などから構成される。
【００３３】
信号処理部２１は、ＬＳＩやＤＳＰのコア部分であり、主に高速演算や信号処理を行う部位であり、低電圧で動作する。この信号処理部２１は、電源部１０のデバイス駆動用電源回路１２から電力供給を受けて動作する。
【００３４】
電圧制御情報メモリ２２は、温度閾値変換素子３０からの信号により、記録されている電圧情報を出力する機能を持つ。
温度検出素子２３は、信号処理ＬＳＩ２０の温度を検出する素子で、例えばダイオード等の、温度により特性が変化する素子で構成される。
【００３５】
汎用Ｉ／Ｏポート２４は、信号処理部２１または外部のアドレスデータバスから制御可能なポートである。汎用Ｉ／Ｏポート２４のうち１ポートは電圧制御情報メモリ２２に接続され、電圧制御情報メモリ２２の内容を読み出すときに使用される。汎用Ｉ／Ｏポート２４のうち４ポートは重み付け回路１３に接続されている。汎用Ｉ／Ｏポート２４は、第１実施例の使用量出力部２５に相当するものである。
【００３６】
温度閾値変換素子３０は、温度検出素子２３の温度変化特性を信号処理ＬＳＩ２０の温度の情報に変換する機能を持つ。また、温度閾値変換素子３０は、信号処理ＬＳＩ２０の温度を所定の温度閾値と比較した結果を温度情報として電圧制御情報メモリ２２に出力する機能を持つ。温度検出素子２３と温度閾値変換素子３０とは、第１実施例の温度検出部３に相当するものである。
【００３７】
次に、電源電圧制御システムの動作について図４と図５を使用して説明する。図４は重み付け回路１３の構成例を示すブロック図、図５は電源電圧制御システムの動作を示すフローチャートである。
【００３８】
電圧制御情報メモリ２２には、信号処理ＬＳＩ２０の製造出荷段階において、高温時の電源電圧Ｖ１（ある一定電圧としてＶ１と記す）と低温時の電源電圧Ｖ２（ある一定電圧としてＶ２と記す）の２種類の電圧の情報が予め保存されている。電源電圧Ｖ１，Ｖ２は、表１に記されている信号処理ＬＳＩ２０の動作電圧Ｖ０１〜Ｖ１６の範囲内で決定される。電圧Ｖ０１〜Ｖ１６は、Ｖ１６側に近づくほど高くなる。電源電圧Ｖ１，Ｖ２は、信号処理ＬＳＩ２０のパフォーマンス維持を考慮して決められており、動作電圧Ｖ０１〜Ｖ１６の範囲外の電圧には設定しない。ここでは、電源電圧Ｖ１がＶ０４、電源電圧Ｖ２がＶ１３に定められているとする。
【００３９】
【表１】
2008305131.tif 000003
【００４０】
電圧制御情報メモリ２２は、温度閾値変換素子３０からの信号が高温を示すときには電源電圧Ｖ１を示す電圧情報を重み付け回路１３に出力し、温度閾値変換素子３０からの信号が低温を示すときには電源電圧Ｖ２を示す電圧情報を重み付け回路１３に出力する。重み付け回路１３へ出力する電圧情報は、４ビットのデジタル信号である。この４ビットの電圧情報と電圧との関係は表１に示すように関連付けられている。
【００４１】
図４に示すように、重み付け回路１３は、メモリ１３０，１３１と、Ｄ／Ａ変換回路１３２，１３３，１３４と、オペアンプ１３５，１３６と、可変抵抗１３７とを備える。メモリ１３０，１３１は、フリップフロップやＰＬＤ（Programmable Logic Device）で実現可能である。Ｄ／Ａ変換回路１３２，１３３，１３４は、ラダー抵抗とアナログスイッチにより容易に構築できる。
【００４２】
信号処理ＬＳＩ２０内部では電圧制御情報メモリ２２から直接ビット情報を取り出せないため、汎用Ｉ／Ｏポート２４を制御して、保存されている電圧情報を電圧制御情報メモリ２２から取り出し、重み付け回路１３のメモリに格納する。
【００４３】
次に、本実施例の電源電圧制御システムの動作を図５を用いて説明する。まず、外部からアドレスデータバスを通じて信号処理ＬＳＩ２０のデバイスリセットを行う（図５ステップＳ１０１）。
【００４４】
続いて、アドレスデータバスから汎用Ｉ／Ｏポート２４を介して重み付け回路１３に指令を出力し、重み付け回路１３から標準値（Ｔｙｐ値）の電圧制御信号を出力させる（ステップＳ１０２）。制御回路１４は、重み付け回路１３から出力された電圧制御信号をデバイス駆動用電源回路１２にて電圧制御ができる形式に変換して出力する。これにより、デバイス駆動用電源回路１２は、Ｔｙｐ値の電源電圧を信号処理ＬＳＩ２０の信号処理部２１に出力する。ここでは、Ｔｙｐ値がＶ１＜Ｔｙｐ＜Ｖ２を満たし、表１のＶ０９に設定されているものとする。
【００４５】
次に、デバイスリセットされた信号処理ＬＳＩ２０の信号処理部２１は、電圧制御情報メモリ２２に接続されている汎用Ｉ／Ｏポート２４の出力ＩＯ４を「Ｈ」レベルに設定する（ステップＳ１０３）。電圧情報保存メモリ２２は、汎用Ｉ／Ｏポート２４から「Ｈ」レベルの信号が入力されると、電源電圧Ｖ１を示す４ビットの電圧情報を重み付け回路１３に出力する。この電圧情報は、重み付け回路１３のメモリ１３０に保存される（ステップＳ１０４）。
【００４６】
次に、信号処理ＬＳＩ２０の信号処理部２１は、電圧制御情報メモリ２２に接続されている汎用Ｉ／Ｏポート２４の出力ＩＯ４を「Ｌ」レベルに設定する（ステップＳ１０５）。電圧情報保存メモリ２２は、汎用Ｉ／Ｏポート２４から「Ｌ」レベルの信号が入力されると、電源電圧Ｖ２を示す４ビットの電圧情報を重み付け回路１３に出力する。この電圧情報は、重み付け回路１３のメモリ１３１に保存される（ステップＳ１０６）。
こうして、電圧情報保存メモリ２２の内容を読み出すことができ、重み付け回路１３からＶ１，Ｖ２の値が出力可能となる。
【００４７】
次に、温度閾値変換素子３０は、温度検出素子２３の出力を基に信号処理ＬＳＩ２０の温度情報を電圧制御情報メモリ２２に出力する（ステップＳ１０７）。このとき、温度閾値変換素子３０は、信号処理ＬＳＩ２０の温度が所定の温度閾値Ｔ１より低い場合は、「Ｌ」レベルの温度情報を電圧制御情報メモリ２２に出力し、信号処理ＬＳＩ２０の温度が温度閾値Ｔ１以上の場合は、「Ｈ」レベルの温度情報を電圧制御情報メモリ２２に出力する。
【００４８】
電圧情報保存メモリ２２は、温度閾値変換素子３０から「Ｌ」レベルの温度情報が入力されると、電源電圧Ｖ２を示す４ビットの電圧情報を重み付け回路１３に出力し、温度閾値変換素子３０から「Ｈ」レベルの温度情報が入力されると、電源電圧Ｖ１を示す４ビットの電圧情報を重み付け回路１３に出力する（ステップＳ１０８）。
【００４９】
一方、信号処理ＬＳＩ２０の信号処理部２１は、信号処理ＬＳＩ２０を使用しているユーザの数を示す情報を、汎用Ｉ／Ｏポート２４を通じて重み付け回路１３に出力する（ステップＳ１０９）。信号処理ＬＳＩ２０を使用しているユーザの数は、ソフトウェア側で把握しているため、容易にユーザ数の情報を出力することが可能である。
【００５０】
重み付け回路１３は、ステップＳ１０８で出力された電圧情報を、ステップＳ１０９で出力されたユーザ数の情報に応じて重み付けし、重み付けした電圧制御信号を制御回路１４に出力する（ステップＳ１１０）。制御回路１４は、重み付け回路１３から出力された電圧制御信号をデバイス駆動用電源回路１２にて電圧制御ができる形式に変換し、デバイス駆動用電源回路１２は、電圧制御信号に応じた電源電圧を信号処理ＬＳＩ２０の信号処理部２１に出力する。
【００５１】
デバイス駆動用電源回路１２の出力電圧の制御方法として、デバイス駆動用電源回路１２の外付け抵抗（不図示）の抵抗値を可変する方法を用いる場合、制御回路１４は、アナログスイッチなどを用いて電圧制御信号を抵抗値に変換する。また、デバイス駆動用電源回路１２の出力電圧の制御方法として、基準電圧を可変する方法を用いる場合、制御回路１４は、Ｄ／Ａ変換回路（不図示）を用いて電圧制御信号を直流電圧に変換して基準電圧として出力する。
【００５２】
ここで、携帯電話網等で使用される無線基地局装置では、図６に示すようにユーザ数の増加によって信号処理ＬＳＩ２０等の大規模集積回路の消費電力が増加する傾向にあることが判明している。図６では、ユーザ数がＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４に増加するに従って、消費電力がＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４へと増加する。
【００５３】
そこで、本実施例の重み付け回路１３は、電圧制御信号が表す電源電圧がユーザ数の増加と逆の関係になるように重み付けを行い、信号処理ＬＳＩ２０の消費電力を最適化する。すなわち、ユーザ数が増加するほど、重み付け後の電源電圧は低くなる。このような重み付けは、ユーザ数の情報をＤ／Ａ変換回路１３４を通じて可変抵抗１３７に入力し、可変抵抗１３７の値をユーザ数に応じて制御することで実現できる。
【００５４】
ただし、重み付け回路１３は、重み付け後の電源電圧がＶ１とＶ２の範囲内に収まるように制限をかける。したがって、ステップＳ１０８で電圧情報保存メモリ２２から出力された電圧情報が電源電圧Ｖ２を示している場合には、重み付け後の電源電圧がＶ１以上Ｖ２未満の値になることがあるが、電圧情報保存メモリ２２から出力された電圧情報が電源電圧Ｖ１を示している場合には、重み付け後の電源電圧がＶ１より低くなることはない。このような電源電圧の制限は、ステップＳ１０４，Ｓ１０６でメモリ１３０，１３１に保存された電源電圧Ｖ１，Ｖ２の電圧情報を基に行われる。
【００５５】
こうして、信号処理ＬＳＩ２０の動作が終了するまで（ステップＳ１１１においてＹＥＳ）、ステップＳ１０７〜Ｓ１１０の処理が繰り返される。
図７は信号処理ＬＳＩ２０の温度と本実施例の電源電圧制御システムにより信号処理ＬＳＩ２０に供給される電源電圧と信号処理ＬＳＩ２０の消費電力との関係を示す図である。図７において、Ｖは電源電圧、Ｐは消費電力である。なお、図７では、信号処理ＬＳＩ２０を使用しているユーザを１人としているが、ユーザが２人以上の場合には、前述の重み付けにより、低温時の電源電圧がＶ２より低くなることは言うまでもない。
【００５６】
以上のように、本実施例では、温度閾値変換素子３０で検出された信号処理ＬＳＩ２０の温度に応じた電源電圧の情報を電圧制御情報メモリ２２から受け取り、この電源電圧を信号処理ＬＳＩ２０を使用するユーザ数の情報に応じて重み付けするようにしたので、信号処理ＬＳＩ２０の負荷に応じて電源電圧を動的に制御することができ、信号処理ＬＳＩ２０に供給する電源電圧を最適化して、信号処理ＬＳＩ２０の消費電力を最適化することができる。また、本実施例では、信号処理ＬＳＩ２０に手を加えることなく、消費電力の削減が可能である。
【００５７】
また、本実施例では、電圧制御情報メモリ２２の内容を外部の重み付け回路１３に予め読み出すため、ソフトウェアにより電圧Ｖ１とＶ２の範囲内で電圧制御が可能であり、細かい電圧制御を行うことが可能である。電圧制御情報メモリ２２に書き込まれている２種類の電圧情報はそのまま使用することができる。
【００５８】
［第３実施例］
次に、本発明の第３実施例について説明する。図８は本発明の第３実施例に係る重み付け回路１３の構成例を示すブロック図である。本実施例は、重み付け回路１３の別の構成例を示すものである。
本実施例の重み付け回路１３は、メモリ１３００，１３０１と、重み付け制御部１３０２とを有する。
【００５９】
メモリ１３００は、図５のステップＳ１０４で電圧情報保存メモリ２２から出力される電源電圧Ｖ１を示す電圧情報を記憶する。
メモリ１３０１は、図５のステップＳ１０６で電圧情報保存メモリ２２から出力される電源電圧Ｖ２を示す電圧情報を記憶する。
【００６０】
重み付け制御部１３０２は、図５のステップＳ１０８で出力された電圧情報を、ステップＳ１０９で出力された使用量（ユーザ数）の情報に応じて重み付けし、重み付けした電圧制御信号を制御回路１４に出力する（図５ステップＳ１１０）。このステップＳ１１０の動作は、第２実施例で説明したとおりである。このとき、重み付け制御部１３０２は、重み付け後の電源電圧がメモリ１３００に記憶された電圧Ｖ１とメモリ１３０１に記憶された電圧Ｖ２の範囲内に収まるように制限する。
【００６１】
以上により、第１実施例、第２実施例で説明した重み付け回路１３を実現することができる。
重み付け制御部１３０２は、例えばＣＰＵ、記憶装置及び外部とのインタフェースを備えたマイクロコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。重み付け制御部１３０２のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１実施例、第２実施例で説明した処理を実行する。
【００６２】
［第４実施例］
次に、本発明の第４実施例について説明する。図９は本発明の第４実施例に係る電源電圧制御システムの構成を示すブロック図であり、図３と同一の構成には同一の符号を付してある。
本実施例の電源電圧制御システムは、電源部１０ａと、信号処理ＬＳＩ２０ａと、温度閾値変換素子３０ａとにより構成されている。本実施例の電源電圧制御システムの構成は基本的には第２実施例と同様であるが、温度閾値変換素子３０ａからの出力を重み付け回路１３ａに直接入力するようにしている。
【００６３】
図１０は本実施例の電源電圧制御システムの動作を示すフローチャートである。図１０のステップＳ２０１，Ｓ２０２の処理は、それぞれ図５のステップＳ１０１，Ｓ１０２と同様であるので、説明は省略する。
【００６４】
信号処理ＬＳＩ２０ａの信号処理部２１は、電圧制御情報メモリ２２ａに接続されている汎用Ｉ／Ｏポート２４の出力ＩＯ４を「Ｈ」レベルに設定する（ステップＳ２０３）。電圧情報保存メモリ２２ａは、汎用Ｉ／Ｏポート２４から「Ｈ」レベルの信号が入力されると、電源電圧Ｖ１を示す電圧情報を重み付け回路１３ａに出力する。この電圧情報は、重み付け回路１３ａのメモリに保存される（ステップＳ２０４）。
【００６５】
次に、信号処理ＬＳＩ２０ａの信号処理部２１は、汎用Ｉ／Ｏポート２４の出力ＩＯ４を「Ｌ」レベルに設定する（ステップＳ２０５）。電圧情報保存メモリ２２ａは、汎用Ｉ／Ｏポート２４から「Ｌ」レベルの信号が入力されると、電源電圧Ｖ２を示す電圧情報を重み付け回路１３ａに出力する。この電圧情報は、重み付け回路１３ａのメモリに保存される（ステップＳ２０６）。
【００６６】
次に、温度閾値変換素子３０ａは、温度検出素子２３の出力を基に信号処理ＬＳＩ２０ａの温度情報を重み付け回路１３ａに出力する（ステップＳ２０７）。第２実施例と同様に、温度閾値変換素子３０ａは、信号処理ＬＳＩ２０ａの温度が温度閾値Ｔ１より低い場合は、「Ｌ」レベルの温度情報を出力し、信号処理ＬＳＩ２０ａの温度が温度閾値Ｔ１以上の場合は、「Ｈ」レベルの温度情報を出力する。重み付け回路１３ａは、温度閾値変換素子３０ａから「Ｌ」レベルの温度情報が入力されると、電源電圧Ｖ２を示す４ビットの電圧情報をステップＳ２０６で保存したメモリから取得し、温度閾値変換素子３０ａから「Ｈ」レベルの温度情報が入力されると、電源電圧Ｖ１を示す４ビットの電圧情報をステップＳ２０４で保存したメモリから取得する。
【００６７】
一方、信号処理ＬＳＩ２０ａの信号処理部２１は、信号処理ＬＳＩ２０ａを使用しているユーザの数を示す情報を、汎用Ｉ／Ｏポート２４を通じて重み付け回路１３ａに出力する（ステップＳ２０８）。
重み付け回路１３ａは、ステップＳ２０７で取得した電圧情報を、ステップＳ２０８で出力されたユーザ数の情報に応じて重み付けし、重み付けした電圧制御信号を制御回路１４に出力する（ステップＳ２０９）。このときの重み付けの方法は、第２実施例で説明したとおりである。
【００６８】
制御回路１４とデバイス駆動用電源回路１２の動作は、第２実施例と同じである。こうして、信号処理ＬＳＩ２０ａの動作が終了するまで（ステップＳ２１０においてＹＥＳ）、ステップＳ２０７〜Ｓ２０９の処理が繰り返される。
【００６９】
本実施例によれば、第２実施例と同様の効果を得ることができる。また、本実施例では、温度閾値変換素子３０ａからの出力を重み付け回路１３ａに直接入力することで、電圧制御についてさらに汎用性を高めることができる。
【００７０】
なお、本実施例の重み付け回路１３ａは、図８に示した重み付け回路１３の構成において、温度閾値変換素子３０ａからの温度情報を重み付け制御部１３０２で受けるようにすればよい。重み付け制御部１３０２は、温度閾値変換素子３０ａから「Ｌ」レベルの温度情報が入力されると、電源電圧Ｖ２を示す電圧情報をメモリ１３０１から取得し、温度閾値変換素子３０ａから「Ｈ」レベルの温度情報が入力されると、電源電圧Ｖ１を示す電圧情報をメモリ１３００から取得する。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、半導体集積回路の電源電圧を制御する技術に適用することができ、例えばＬＳＩやＤＳＰを使用してソフトウェアの処理がパターン化できる装置に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１実施例に係る電源電圧制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る電源電圧制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施例に係る電源電圧制御システムの構成を示すブロック図である。
【図４】図３の電源電圧制御システムの電源部における重み付け回路の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る電源電圧制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施例においてユーザ数と大規模集積回路の消費電力との関係を示す図である。
【図７】本発明の第２実施例において信号処理ＬＳＩの温度と図３の電源電圧制御システムにより信号処理ＬＳＩに供給される電源電圧と信号処理ＬＳＩの消費電力との関係を示す図である。
【図８】本発明の第３実施例に係る電源電圧制御システムの重み付け回路の構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明の第４実施例に係る電源電圧制御システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４実施例に係る電源電圧制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図１１】関連する電源電圧制御システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７３】
１，１０，１０ａ…電源部、２，２０，２０ａ…信号処理ＬＳＩ、３…温度検出部、３０，３０ａ…温度閾値変換素子、１１…バス電源、１２…デバイス駆動用電源回路、１３，１３ａ…重み付け回路、１４…制御回路、２１…信号処理部、２２，２２ａ…電圧制御情報メモリ、２３…温度検出素子、２４…汎用Ｉ／Ｏポート、２５…使用量出力部、１３０，１３１，１３００，１３０１…メモリ、１３２，１３３，１３４…Ｄ／Ａ変換回路、１３５，１３６…オペアンプ、１３７…可変抵抗、１３０２…重み付け制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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