(57)【要約】【課題】ホットスポットより少ない温度センサでの正確な温度管理を行う。【解決手段】本発明の例に関わる温度制御システムは、チップ１１内に形成される複数の演算器１２と、複数の演算器１２のパフォーマンスをモニタし、パフォーマンス情報を出力するパフォーマンスモニタ回路１３と、チップ１１内に形成され、チップ温度に関する検出信号を出力する温度センサ１４と、検出信号に基づき温度情報を出力する温度検出部１５と、複数の演算器１２のパフォーマンス、チップ温度及びホットスポットの温度の関係を表すテーブルを格納し、そのテーブルに基づき、パフォーマンス情報及び温度情報からホットスポットの温度を推定するシステムコントローラ１６とを備える。【選択図】図１
2007250591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ内に形成される複数の演算器と、前記複数の演算器のパフォーマンスをモニタし、パフォーマンス情報を出力するパフォーマンスモニタ回路と、前記チップ内に形成され、チップ温度に関する検出信号を出力する温度センサと、前記検出信号に基づき温度情報を出力する温度検出部と、前記複数の演算器のパフォーマンス、前記チップ温度及びホットスポットの温度の関係を表すテーブルを格納し、前記テーブルに基づき、前記パフォーマンス情報及び前記温度情報から前記ホットスポットの温度を推定するシステムコントローラとを具備することを特徴とする温度制御システム。
【請求項２】
チップ内に形成される複数の演算器と、前記複数の演算器のパフォーマンスをモニタし、パフォーマンス情報を出力するパフォーマンスモニタ回路と、前記パフォーマンス情報に基づき前記複数の演算器の発熱量を模擬するレプリカ回路と、前記レプリカ回路に隣接し、前記レプリカ回路の温度に関する検出信号を出力する温度センサと、前記検出信号に基づき温度情報を出力する温度検出部と、前記レプリカ回路の温度及びホットスポットの温度の関係を表すテーブルを格納し、前記テーブルに基づき、前記温度情報から前記ホットスポットの温度を推定するシステムコントローラとを具備することを特徴とする温度制御システム。
【請求項３】
チップ内に形成される複数の演算器と、前記チップ内に形成され、前記複数の演算器の使用／不使用を示すリダンダンシ情報を出力するリダンダンシ制御回路と、前記チップ内に形成され、チップ温度に関する検出信号を出力する温度センサと、前記検出信号に基づき温度情報を出力する温度検出部と、前記複数の演算器の使用／不使用、前記チップ温度及びホットスポットの温度の関係を表すテーブルを格納し、前記テーブルに基づき、前記リダンダンシ情報及び前記温度情報から前記ホットスポットの温度を推定するシステムコントローラとを具備することを特徴とする温度制御システム。
【請求項４】
チップ内に形成される複数の演算器と、前記チップ内に形成される複数の温度センサと、前記複数の温度センサのうちの少なくとも１つの温度センサの検出信号に基づいてチップ温度に関する温度情報を出力する温度検出部とを具備し、前記複数の演算器の使用／不使用に基づいて前記複数の温度センサの使用／不使用を決定することを特徴とする温度制御システム。
【請求項５】
チップ内に形成され、チップ温度に関する検出信号を出力する温度センサと、前記検出信号に基づき第１温度情報を出力する第１温度検出部と、前記チップ外の温度に関する第２温度情報を出力する第２温度検出部と、前記チップの消費電力をモニタし、パワー情報を出力する電源回路と、前記第１及び第２温度情報並びに前記パワー情報からホットスポットの温度を推定するシステムコントローラとを具備することを特徴とする温度制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オンチップ温度センサ（チップ内に組み込まれた温度センサ）を有する半導体集積回路の温度制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能化された半導体集積回路では、演算の並列化や、演算速度の高速化などが進行し、それに伴うチップ温度の上昇が問題となっている。
【０００３】
チップ温度がある限度以上になると、トランジスタの破壊や、発火などの現象が発生するため、これを防止する技術が必要になる。
【０００４】
その技術の一つに、チップ内に温度センサを組み込み、チップ温度が所定値を超えたときに、冷却ファンを駆動させ、演算速度を低速化させ、さらには、演算を停止させるマネージメント手法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、チップ内には複数のホットスポットが存在する反面、チップ面積やパッド（端子）数のオーバーヘッドのため、これら複数のホットスポットに対応させて複数の温度センサをチップ内に配置できない場合が多い。
【０００６】
かかる理由から、従来では、全てのホットスポットの温度を正確に把握することが難しく、トータルサーマルマネージメントが十分に行えていない。このために、温度誤差を考慮しなければならず、例えば、冷却ファンの駆動率が上がり、冷却コストを増加させるなどの問題が発生している。
【特許文献１】特開平１０−４１４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の例では、ホットスポットの数より少ない数の温度センサで全てのホットスポットの温度を正確に把握するマネージメント手法について提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の例に関わる温度制御システムは、チップ内に形成される複数の演算器と、前記複数の演算器のパフォーマンスをモニタし、パフォーマンス情報を出力するパフォーマンスモニタ回路と、前記チップ内に形成され、チップ温度に関する検出信号を出力する温度センサと、前記検出信号に基づき温度情報を出力する温度検出部と、前記複数の演算器のパフォーマンス、前記チップ温度及びホットスポットの温度の関係を表すテーブルを格納し、前記テーブルに基づき、前記パフォーマンス情報及び前記温度情報から前記ホットスポットの温度を推定するシステムコントローラとを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の例によれば、ホットスポットの数より少ない数の温度センサで全てのホットスポットの温度を正確に把握できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の例を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１１】
１．  概要  
本発明の例では、ホットスポットの数より少ない数の温度センサでも全てのホットスポットの温度を正確に把握するという共通の課題を解決するため、以下の３つのマネージメント手法を提案する。
【００１２】
一つ目は、温度センサと複数の演算器との位置関係を決め、その位置関係において、複数の演算器のパフォーマンスと温度センサにより検出される温度とに基づいてホットスポットの温度を推定するマネージメント手法である。
【００１３】
この手法では、複数の演算器のパフォーマンスの主な組み合わせについて、予め、温度センサにより検出される温度と実際のホットスポットの温度との関係をテストし、その関係をテーブルにまとめておくことを特徴とする。
【００１４】
ここで、演算器のパフォーマンスには、活性化の有無及び頻度や、タスクの種類及び量などが含まれる。
【００１５】
このような手法によれば、ホットスポットの数より少ない数の温度センサでも、各々の演算器のパフォーマンスと温度センサにより検出される温度とが分かれば、予め用意されたテーブルに基づいて、ホットスポットの温度を正確に推定することができる。
【００１６】
従って、全てのホットスポットの温度を正確に把握するトータルサーマルマネージメントを実現できる。
【００１７】
二つ目は、ロジックリダンダンシ機能を有する半導体集積回路に適用され、リダンダンシ情報と温度センサにより検出される温度とに基づいてホットスポットの温度を推定するマネージメント手法である。
【００１８】
ロジックリダンダンシ機能とは、複数の演算器のうちのいくつかに異常があっても、その異常の演算器を不使用とし、残りの正常な演算器を使用することで、チップとしては良品とする技術のことである。
【００１９】
また、リダンダンシ情報とは、チップ内の正常な演算器を特定する情報のことであり、言い換えれば、温度センサとホットスポットとなる正常な演算器との位置関係を示す情報を意味する。
【００２０】
この手法では、複数の演算器のロジックリダンダンシ（使用／不使用）の全ての組み合わせについて、予め、温度センサにより検出される温度と実際のホットスポットの温度との関係をテストし、その関係をテーブルにまとめておくことを特徴とする。
【００２１】
このような手法によれば、ホットスポットの数より少ない数の温度センサでも、リダンダンシ情報と温度センサにより検出される温度とが分かれば、予め用意されたテーブルに基づいて、ホットスポットの温度を正確に推定することができる。
【００２２】
従って、全てのホットスポットの温度を正確に把握するトータルサーマルマネージメントを実現できる。
【００２３】
三つ目は、チップ内の平均温度（巨視的な温度）とチップ内の最低温度（局所的な温度）とを検出し、両者に基づいてチップ内の最高温度（ホットスポットの温度）を推定するマネージメント手法である。
【００２４】
チップ内の平均温度は、電源回路としてのＶＲＭ(voltage regulator module)によりチップ全体の消費電力をモニタすることで検出する。また、チップ内の最低温度は、温度センサにより検出する。
【００２５】
この手法では、例えば、温度分布が一次式で表されるものと仮定し、チップ内の最高温度Tmaxを、Tmax = Tj + A×(Tj - Tmin) により求めることを特徴とする。ここで、Tminは、温度センサにより検出されるチップ内の最低温度、Tjは、チップ内の平均温度、Aは、テスト（設計時の解析を含む）で決定されるパラメータである。
【００２６】
チップ内で最も温度が低い部分は、演算器のレイアウトに依存するが、一般的にはチップのコーナーと考えられるため、そこに温度センサを配置する。
【００２７】
このような手法によれば、ホットスポットの数より少ない数の温度センサでも、チップ内の平均温度と最低温度とを検出することにより、ホットスポットの温度を正確に推定することができる。
【００２８】
従って、全てのホットスポットの温度を正確に把握するトータルサーマルマネージメントを実現できる。
【００２９】
尚、これら３つの手法は、それぞれ単独でも効果を有するが、全ての手法を組み合わせて使用し、又は、これらのうちの２つの手法を組み合わせて使用することにより、さらに、正確なトータルサーマルマネージメントを実現できる。
【００３０】
２．  実施の形態  
次に、最良と思われるいくつかの実施の形態について説明する。
【００３１】
(1)   第１実施の形態  
第１実施の形態では、複数の演算器のパフォーマンスと温度センサにより検出される温度とに基づきホットスポットの温度を推定するマネージメント手法を実現する半導体集積回路の温度制御システムについて説明する。
【００３２】
A.  構成  
図１は、第１実施の形態に関わる温度制御システムを示している。  
チップ（半導体集積回路）１１内には、複数の演算器（♯１，♯２，♯３，♯４）１２が配置される。各々の演算器１２は、演算時にホットスポットとなる。
【００３３】
また、チップ１１内には、パフォーマンスモニタ回路１３及び温度センサ１４が配置される。
【００３４】
パフォーマンスモニタ回路１３は、複数の演算回路１２のパフォーマンスをモニタし、これをパフォーマンス情報としてチップ１１外に出力する。複数の演算回路１２のパフォーマンスは、チップ１１内の制御回路により決定されることもあるし、チップ１１外の制御回路により決定されることもある。
【００３５】
温度センサ１４は、例えば、ＯＴＤ(on-chip thermal diode)から構成され、チップ温度に依存した検出信号をチップ１１外に出力する。
【００３６】
温度検出部１５は、温度センサ１４からの検出信号に基づいてチップ温度を求め、これを温度情報として出力する。
【００３７】
ここで、本例では、温度センサ１４をチップ１１内に配置し、温度検出部１５をチップ１１外に配置しているが、これに代えて、両者をチップ１１内に配置することも可能である。
【００３８】
システムコントローラ１６は、パフォーマンスモニタ回路１３からのパフォーマンス情報及び温度検出部１５からの温度情報に基づいて、ホットスポットの温度を推定し、冷却システム（例えば、冷却ファン）１７の始動／停止を制御する制御信号を出力する。
【００３９】
ホットスポットの温度の推定は、例えば、図２に示すように、複数の演算器（♯１，♯２，♯３，♯４）１２のパフォーマンス情報、温度センサ１４により検出される温度Ｔ OTD i及び実際のホットスポットの温度Ｔ hot spot iの関係をまとめたテーブル（相関データ）に基づいて行う。
【００４０】
このテーブルは、出荷前にチップ１１をテストすることにより予め求めておく。
【００４１】
尚、本例では、温度センサ１４は、チップ１１内に１個のみ配置されるが、これに代えて、チップ１１内に複数個配置しても構わない。
【００４２】
また、チップ１１内の演算回路１２及び温度センサ１４の位置関係に関しては特に限定されることはないが、その位置関係が変わると、図２のテーブル（相関データ）も変わることに注意を要する。
【００４３】
本例によれば、従来よりも少ない数の温度センサでホットスポットの温度を正確に把握できる。
【００４４】
B.  変形例  
図３は、第１実施の形態の変形例に関わる温度制御システムを示している。  
この変形例の特徴は、パフォーマンス情報をチップ１１外に出力せず、パフォーマンス情報に基づいてチップ１１内のレプリカ回路１８を動作させ、温度センサ１４によりレプリカ回路１８の温度を検出することで、ホットスポットの温度を推定する点にある。
【００４５】
パフォーマンスモニタ回路１３は、第１実施の形態と同様に、複数の演算回路１２のパフォーマンスをモニタするが、これをパフォーマンス情報としてチップ１１外に出力しない。パフォーマンス情報は、チップ１１内のレプリカ回路１８に与えられる。
【００４６】
レプリカ回路１８は、ホットスポットとなる複数の演算器（♯１，♯２，♯３，♯４）１２を模擬(replicate)する回路から構成される。具体的には、レプリカ回路１８は、演算時に複数の演算器１２の発熱量を模擬する。ここで、レプリカ回路１８は、複数の演算器１２の発熱量をそのまま模擬する必要はなく、その発熱量の数分の１〜数十分の１の発熱量を再現すればよい。
【００４７】
レプリカ回路１８は、複数の演算器１２のミニチュアから構成されていてもよいし、複数の演算器１２とは全く異なる回路から構成されていてもよい。
【００４８】
温度センサ１４は、例えば、ＯＴＤから構成され、レプリカ回路１８に隣接して配置される。温度センサ１４は、レプリカ回路１８の温度に依存した検出信号をチップ１１外に出力する。
【００４９】
温度検出部１５は、温度センサ１４からの検出信号に基づいてレプリカ回路１８の温度を求め、これを温度情報として出力する。ここで、本例においても、温度センサ１４と温度検出部１５を共にチップ１１内に配置することができる。
【００５０】
システムコントローラ１６は、温度検出部１５からの温度情報に基づいて、ホットスポットの温度を推定し、冷却システム（例えば、冷却ファン）１７の始動／停止を制御する制御信号を出力する。
【００５１】
ホットスポットの温度の推定は、例えば、図４に示すように、温度センサ１４により検出されるレプリカ回路１８の温度Ｔ OTD i及び実際のホットスポットの温度Ｔ hot spot iの関係をまとめたテーブル（相関データ）に基づいて行う。このテーブルは、出荷前にチップ１１をテストすることにより予め求めておく。
【００５２】
この変形例では、温度情報Ｔ OTD iは、複数の演算器１２のパフォーマンス情報を反映したものとなっているため、図４のテーブルには、図２とは異なり、複数の演算器１２のパフォーマンス情報が含まれていない。このため、システムコントローラ１６の負担が軽減される。
【００５３】
また、パフォーマンス情報をチップ１１外に出力する必要がないため、チップ１１の端子数を減らすことができる。
【００５４】
尚、この変形例では、温度センサ１４は、レプリカ回路１８の近傍に１個配置すれば足りる。また、パフォーマンスモニタ回路１３、温度センサ１４及びレプリカ回路１８は、チップ１１外に存在していてもよい。
【００５５】
C.  テーブルの作成とマネージメント手法  
次に、本発明の例に関わるテーブル（相関データ）の作成とマネージメント手法とについて説明する。
【００５６】
ここで、温度Ｔ OTD iと温度Ｔ hot spot iとは、例えば、複数の演算器のパフォーマンスのｎ通りの組み合わせの各々について、Ｔ hot spot i＝Ａi×Ｔ OTD i＋Ｂi  （Ai, Biはファクター）の関係を有しているものとする。
【００５７】
図５は、チップ形成からサーマルマネージメントまでの流れを示している。
【００５８】
まず、メーカ側においてチップの設計・製造を行う（ステップＳＴ１）。
【００５９】
このチップをテストし、テーブルを作成する（ステップＳＴ２〜ＳＴ３）。
【００６０】
テーブルは、例えば、図２又は図４に示すように、複数の演算器のパフォーマンスのｎ通りの組み合わせの各々に関し、温度センサにより検出される温度Ｔ OTD iと実際のホットスポットの温度Ｔ hot spot iとの関係（Ｔ hot spot i＝Ａi×Ｔ OTD i＋Ｂi，  Ai, Biはファクター）を表したものとする。
【００６１】
この後、チップの出荷が行われる（ステップＳＴ４）。
【００６２】
図６は、図５のサーマルマネージメント（ステップＳＴ５）を示している。
【００６３】
複数の演算器のパフォーマンスが決定されると、複数の演算器により演算が開始される（ステップＳＴ１）。
【００６４】
チップ温度の検出（モニタ）は、演算の開始／終了に関わらず、常に行われるが、複数の演算器のパフォーマンスが決定されると、パフォーマンス情報と温度センサにより検出される温度Ｔ OTD iとに基づいて温度の算出が行われ、ホットスポットの温度Ｔ hot spot iが推定される（ステップＳＴ２）。
【００６５】
ホットスポットの温度Ｔ hot spot iが所定値以上になると、冷却システムを始動させ、チップを冷却する。また、ホットスポットの温度Ｔ hot spot iが所定値未満になると、冷却システムを停止させる（ステップＳＴ３）。
【００６６】
D.  まとめ  
以上のようなマネージメント手法によれば、ホットスポットの数より少ない数の温度センサでも、複数の演算器のパフォーマンスと温度センサにより検出される温度とが分かれば、予め用意されたテーブルに基づいて、ホットスポットの温度を正確に推定することができる。
【００６７】
従って、全てのホットスポットの温度を正確に把握するトータルサーマルマネージメントを実現できる。
【００６８】
(2)   第２実施の形態  
第２実施の形態では、ロジックリダンダンシ機能によるリダンダンシ情報と温度センサにより検出される温度とに基づいてホットスポットの温度を推定するマネージメント手法を実現する半導体集積回路の温度制御システムについて説明する。
【００６９】
A.  構成  
図７は、第２実施の形態に関わる温度制御システムを示している。  
チップ（半導体集積回路）１１内には、複数の演算器（♯１，♯２，♯３，♯４）１２が配置される。各々の演算器１２は、演算時にホットスポットとなる。
【００７０】
また、チップ１１内には、温度センサ１４及びリダンダンシ制御回路１９が配置される。
【００７１】
温度センサ１４は、例えば、ＯＴＤから構成され、チップ温度に依存した検出信号をチップ１１外に出力する。
【００７２】
温度検出部１５は、温度センサ１４からの検出信号に基づいてチップ温度を求め、これを温度情報として出力する。
【００７３】
ここで、本例では、温度センサ１４をチップ１１内に配置し、温度検出部１５をチップ１１外に配置しているが、これに代えて、両者をチップ１１内に配置することも可能である。
【００７４】
リダンダンシ制御回路１９は、例えば、フューズ回路を有し、このフューズ回路にリダンダンシ情報を記憶すると共に、このリダンダンシ情報をチップ１１外に出力する。
【００７５】
リダンダンシ情報は、既に述べたように、複数の演算器１２の使用／不使用を示す情報のことであり、出荷前に、チップ１１をテストした後にフューズ回路に書き込まれる。
【００７６】
尚、リダンダンシ制御回路１９がフューズ回路から構成される場合、フューズ回路は、レーザにより書き込みを行うレーザフューズであっても、電気的に書き込みを行うＥ(electrical)−フューズであってもよい。
【００７７】
システムコントローラ１６は、リダンダンシ制御回路１９からのリダンダンシ情報及び温度検出部１５からの温度情報に基づいて、ホットスポットの温度を推定し、冷却システム（例えば、冷却ファン）１７の始動／停止を制御する制御信号を出力する。
【００７８】
ホットスポットの温度の推定は、例えば、図８に示すように、リダンダンシ情報、温度センサ１４により検出される温度Ｔ OTD i及び実際のホットスポットの温度Ｔ hot spot iの関係をまとめたテーブル（相関データ）に基づいて行う。このテーブルは、出荷前にチップ１１をテストすることにより予め求めておく。
【００７９】
リダンダンシ情報に基づいてホットスポットの温度を推定することにより、推定温度と実際の温度とのずれをなくし、精度を向上させることができる。
【００８０】
例えば、図９に示すように、温度センサ１４の位置が変わらないとすると、不使用の演算器１２が存在するか否か、さらには、不使用の演算器１２が存在する場合にはそれがどの位置にあるかによって、チップ１１内の温度分布、即ち、温度センサ１４により検出される検出信号の値が変化する。
【００８１】
リダンダンシ情報を利用することで、図９に示すように、温度センサ１４とホットスポットとなる正常な演算器との位置関係が変わっても、正確に、ホットスポットの温度を推定できるため、冷却ファンの駆動率を下げ、冷却コストの削減を図ることできる。
【００８２】
尚、リダンダンシ情報は、演算器の数をｋ個とすると、これらの使用／不使用の組み合わせが２ｋ通りとなるため、ｋビットデータで表すことができる。
【００８３】
本例では、温度センサ１４は、チップ１１内に１個のみ配置されるが、これに代えて、チップ１１内に複数個配置しても構わない。
【００８４】
B.  変形例  
図１０及び図１１は、第２実施の形態の変形例に関わる温度制御システムを示している。  
この変形例の特徴は、チップ１１内に複数の温度センサ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを配置し、リダンダンシ情報、即ち、複数の演算器（♯１，♯２，♯３，♯４）１２の使用／不使用に基づいて、温度センサ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの使用／不使用を決定する点にある。
【００８５】
尚、この変形例では、説明を簡単にするため、リダンダンシ制御回路、システムコントローラ及び冷却システムを省略しているが、第２実施の形態と同様に、本発明の例に関わるマネージメント手法を実行する際には、当然に、これらの要素が必要となる。
【００８６】
ホットスポットとなる正常な演算器１２とチップ温度の検出に使用する温度センサ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄとの距離は、できるだけ近いほうがホットスポットの正確な温度を推定するには有利となる。
【００８７】
そこで、例えば、図１０に示すように、演算器（♯２）１２が不使用となる場合には、温度センサ１４ｃを使用し、チップ温度の検出を行う。温度センサ１４ａ，１４ｂ，１４ｄは、不使用としているが、これらのうち、温度センサ１４ａ，１４ｄについては、チップ温度の検出に使用してもよい。
【００８８】
また、図１１に示すように、演算器（♯３）１２が不使用となる場合には、温度センサ１４ｂを使用し、チップ温度の検出を行う。温度センサ１４ａ，１４ｃ，１４ｄは、不使用としているが、これらのうち、温度センサ１４ａ，１４ｄについては、チップ温度の検出に使用してもよい。
【００８９】
このように、チップ温度の検出に使用する温度センサの数は、１個に限られず、複数個であってもよい。
【００９０】
尚、温度センサ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの選択は、出荷前のテスト時、パッケージング時などに行うことができる。
【００９１】
C.  その他  
テーブルの作成とマネージメント手法については、第１実施の形態で説明した通りである。但し、第２実施の形態では、リダンダンシ情報を利用するため、「複数の演算器のパフォーマンス」は、「複数の演算器の使用／不使用」に変更する。
【００９２】
複数の演算器の使用／不使用は、パフォーマンス情報における複数の演算器の活性化の有無と等価である。従って、リダンダンシ情報をパフォーマンス情報としてチップ１１内のフューズ回路に記憶できる。
【００９３】
D.  まとめ  
以上のようなマネージメント手法によれば、ホットスポットの数より少ない数の温度センサでも、複数の演算器の使用／不使用（リダンダンシ情報）と温度センサにより検出される温度とが分かれば、予め用意されたテーブルに基づいて、ホットスポットの温度を正確に推定することができる。
【００９４】
従って、全てのホットスポットの温度を正確に把握するトータルサーマルマネージメントを実現できる。
【００９５】
(3)   第３実施の形態  
第３実施の形態では、チップ内の平均温度（巨視的な温度）とチップ内の最低温度（局所的な温度）とを検出し、両者に基づいてチップ内の最高温度（ホットスポットの温度）を推定するマネージメント手法を実現する半導体集積回路の温度制御システムについて説明する。
【００９６】
第３実施の形態は、例えば、チップ内のホットスポットにおける回路の充填率が高く、そこに温度センサを配置できない、さらに、演算器の数に対して温度センサの数を十分に確保できない、という問題を抱える近年の集積回路（マイコンなど）に有効である。
【００９７】
図１２は、第３実施の形態に関わる温度制御システムを示している。  
チップ１１は、温度センサ１４を有するものであれば、その種類については特に限定されない。温度センサ１４は、チップ１１内の最低温度を検出するために、例えば、チップ１１のコーナーに配置される。
【００９８】
温度センサ１４は、例えば、ＯＴＤから構成され、チップ温度に依存した検出信号をチップ１１外に出力する。
【００９９】
温度検出部１５は、温度センサ１４からの検出信号に基づいてチップ温度を求め、これを温度情報として出力する。温度検出部１５は、チップ１１内に配置することも可能である。
【０１００】
ここで、温度センサ１４では、チップ内の最低温度（局所的な温度）しか検出できない。また、チップ面積やパッド（端子）数のオーバーヘッドの観点からチップ１１内の温度センサ１４の数を増やすことは難しい。
【０１０１】
そこで、第３実施の形態では、droop制御機能を有するＶＲＭ(voltage regulator module)２０を使用する。このようなdroop制御機能を有するＶＲＭ２０では、消費電流に応じて出力電圧が設定されているために、出力電圧からチップの消費電力をモニタすることが可能である。このようにしてＶＲＭ２０から得られるチップの消費電力情報は、システムコントローラ１６に入力される。
【０１０２】
また、温度検出部２１によりチップ１１外の温度（外温）Ｔａを検出し、この情報をシステムコントローラ１６に与える。
【０１０３】
システムコントローラ１６は、ＶＲＭ２０からのパワー情報及び温度検出部１５，２１からの温度情報に基づいて、チップ内の最高温度（ホットスポットの温度）を推定する。
【０１０４】
まず、チップ１１内の平均温度Ｔｊは、  
Ｔｊ  ＝  Ｔａ  ＋  θｊａ×Ｐ  
により表される。
【０１０５】
ここで、Ｔａは、チップ１１外の温度、θｊａは、チップ１１の熱抵抗、Ｐは、チップ１１の発熱量（＝消費電力）である。
【０１０６】
従って、チップ１１外の温度Ｔａとチップ１１の熱抵抗θｊａとが与えられれば、パワー情報として、チップ１１の消費電力Ｐをモニタすることにより、チップ１１の平均温度Ｔｊを算出できる。
【０１０７】
次に、チップ１１内の温度分布が、例えば、一次式で表されるものと仮定し、チップ内の最高温度Ｔｍａｘを以下の式により求める。  
Ｔｍａｘ  ＝  Ｔｊ＋Ａ×（Ｔｊ−Ｔｍｉｎ）  
ここで、Ｔｍｉｎは、温度センサ１４により検出されるチップ１１内の最低温度、Ａは、テスト（設計時の解析を含む）で決定されるパラメータである。
【０１０８】
システムコントローラ１６は、以上のような手順で、チップ内の最高温度（ホットスポットの温度）Ｔｍａｘを推定する。
【０１０９】
このような手法によれば、温度センサ１４の局所性（全体が見えない）とＶＲＭ２０の巨視性（部分が見えない）とを補完し合うことにより、ホットスポットの数より少ない数の温度センサでも、ホットスポットの温度を正確に推定することができる。
【０１１０】
従って、全てのホットスポットの温度を正確に把握するトータルサーマルマネージメントを実現できる。
【０１１１】
また、温度センサ１４に関しては、ホットスポットの近傍に配置する必要がなく、例えば、チップ１１のコーナーに配置すればよいため、半導体集積回路のレイアウトの自由度が増加する。
【０１１２】
３．  その他  
本発明の例によれば、ホットスポットの数より少ない数の温度センサで全てのホットスポットの温度を正確に把握するマネージメント手法を提供できる。
【０１１３】
尚、本発明の例は、ＧＰＵ(graphics processing unit)、ＣＰＵ(central processing unit)などの一般のプロセッサの他、独立に動作可能な複数の演算ユニットを有する高速演算装置などに適用可能である。
【０１１４】
また、全ての実施の形態において、温度検出部とシステムコントローラは、共に、チップ内に混載されていても構わない。
【０１１５】
本発明の例は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、各構成要素を変形して具体化できる。また、上述の実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を構成できる。例えば、上述の実施の形態に開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し、異なる実施の形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】第１実施の形態に関わる温度制御システムを示す図。
【図２】図１のシステムコントローラ内に格納されるテーブルを示す図。
【図３】第１実施の形態の変形例に関わる温度制御システムを示す図。
【図４】図３のシステムコントローラ内に格納されるテーブルを示す図。
【図５】チップ形成からサーマルマネージメントまでの流れを示す図。
【図６】サーマルマネージメントの流れを示す図。
【図７】第２実施の形態に関わる温度制御システムを示す図。
【図８】図７のシステムコントローラ内に格納されるテーブルを示す図。
【図９】温度センサとホットスポットとなる演算器との位置関係を示す図。
【図１０】第２実施の形態の変形例に関わる温度制御システムを示す図。
【図１１】第２実施の形態の変形例に関わる温度制御システムを示す図。
【図１２】第３実施の形態に関わる温度制御システムを示す図。
【符号の説明】
【０１１７】
１１：  チップ（半導体集積回路）、  １２：  演算器、  １３：  パフォーマンスモニタ回路、  １４：  温度センサ、  １５，２１：  温度検出部、  １６：  システムコントローラ、  １７：  冷却システム(cooling system)、  １８：  レプリカ回路、  １９：  リダンダンシ制御回路、  ２０：  ＶＲＭ。
【図１】
2007250591.tif 000003
【図２】
2007250591.tif 000004
【図３】
2007250591.tif 000005
【図４】
2007250591.tif 000006
【図５】
2007250591.tif 000007
【図６】
2007250591.tif 000008
【図７】
2007250591.tif 000009
【図８】
2007250591.tif 000010
【図９】
2007250591.tif 000011
【図１０】
2007250591.tif 000012
【図１１】
2007250591.tif 000013
【図１２】
2007250591.tif 000014