特許 6185718 システムオンチップの温度管理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6185718

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】システムオンチップの温度管理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/822 20060101AFI20170814BHJP

   H01L 27/04 20060101ALI20170814BHJP

   G01K 7/00 20060101ALI20170814BHJP

【ＦＩ】

   H01L27/04 F

   G01K7/00 381L

【請求項の数】8

【全頁数】39

(21)【出願番号】特願2012-285174(P2012-285174)

(22)【出願日】2012年12月27日

(65)【公開番号】特開2013-140979(P2013-140979A)

(43)【公開日】2013年7月18日

【審査請求日】2015年12月18日

(31)【優先権主張番号】10-2012-0001139

(32)【優先日】2012年1月4日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金 祉 亨

(72)【発明者】

【氏名】朴 商 旭

(72)【発明者】

【氏名】李 鍾 根

【審査官】 市川 武宜

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０６０９１２５５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４５１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８２８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０２７７０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／８２２

Ｈ０１Ｌ ２７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

メインセンサを利用してシステムオンチップの全体的なメイン温度に相応する信号をメイン温度信号として発生するステップと、
複数のサブセンサを利用して前記システムオンチップのサブブロックのサブ温度にそれぞれ比例する周波数を有するパルス信号をサブ温度信号として発生するステップと、
前記メイン温度信号及び前記サブ温度信号に基づいて前記システムオンチップの動作を制御するステップと、
前記メイン温度信号をセンシング周期毎にラッチし、前のメイン温度値及び現在のメイン温度値を保存するステップと、
前記サブ温度信号のパルスを前記センシング周期毎にカウントし、現在のサブ温度カウント値を保存するステップと、を有し、
前記システムオンチップの動作を制御するステップは、
少なくとも一つの温度臨界値、前記前のメイン温度値、及び前記現在のメイン温度値に基づいてインタラプト信号を発生するステップと、
前記インタラプト信号及び前記現在のサブ温度カウント値に基づいて前記サブブロックのそれぞれの動作速度を調節するステップと、を含むことを特徴とするシステムオンチップの温度管理方法。

【請求項2】

前記メインセンサと前記サブセンサは、前記システムオンチップが集積される半導体基板に共に集積されることを特徴とする請求項１に記載のシステムオンチップの温度管理方法。

【請求項3】

前記システムオンチップの動作を制御するステップは、
少なくとも一つの温度臨界値及び前記メイン温度信号に基づいて前記メイン温度の変化を検出するステップと、
前記検出されたメイン温度の変化及び前記サブ温度信号に基づいて前記システムオンチップの全体的な動作及び前記サブブロックの個別的な動作のうち、少なくとも一つを制御するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステムオンチップの温度管理方法。

【請求項4】

前記サブブロックのそれぞれの動作速度を調節するステップは、
前記インタラプト信号に応答して前記現在のサブ温度カウント値の大きさを比較するステップと、
前記現在のサブ温度カウント値の大きさの比較結果に基づいて前記サブブロックのそれぞれの動作速度を調節するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステムオンチップの温度管理方法。

【請求項5】

前記サブブロックのそれぞれの動作速度を調節するステップは、
前記インタラプト信号に応答して前記現在のサブ温度カウント値の散布度を計算するステップと、
前記現在のサブ温度カウント値の散布度に基づいて前記サブブロックのそれぞれの動作速度を調節するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステムオンチップの温度管理方法。

【請求項6】

前記インタラプト信号を発生するステップは、
前記前のメイン温度値が温度上昇臨界値より小さく、前記現在のメイン温度値が前記温度上昇臨界値より大きい場合に温度上昇インタラプト信号を活性化するステップと、
前記前のメイン温度値が温度下降臨界値より大きく、前記現在のメイン温度値が前記温度下降臨界値より小さい場合に温度下降インタラプト信号を活性化するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステムオンチップの温度管理方法。

【請求項7】

温度には依存しない基準周波数を有する基準クロック信号を前記センシング周期毎にカウントして現在の基準カウント値を保存するステップと、
前記現在のサブ温度カウント値、前記現在の基準カウント値、及び前記基準周波数に基づいて前記サブ温度にそれぞれ比例する現在のサブ温度周波数を計算するステップと、
前記現在のサブ温度周波数に基づいて現在のサブ温度値を計算するステップと、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステムオンチップの温度管理方法。

【請求項8】

前記メインセンサに隣接して配置される付加的なサブセンサを利用して前記メイン温度に比例する周波数を有する基準パルス信号を発生するステップと、
前記基準パルス信号のパルスを前記センシング周期毎にカウントして現在の基準カウント値を保存するステップと、
前記現在のサブ温度カウント値、前記現在のメイン温度値、及び前記現在の基準カウント値に基づいて現在のサブ温度値を決定するステップと、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステムオンチップの温度管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体集積回路に関し、より詳細には、システムオンチップの温度管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

システムオンチップ（ＳＯＣ：ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ｃｈｉｐ）は様々な半導体部品が一つで集積される一つのチップ又はそのチップに集積されたシステムをいう。システムオンチップの集積度向上に伴って、より多くの部品が一つのチップに集積されてシステムオンチップの動作速度も徐々に増加する傾向である。集積度と動作速度が増加するほどシステムオンチップの動作状態に伴う温度の増加又は減少をモニタリングして制御するシステムオンチップの温度管理（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）、又は熱的管理（ｔｈｅｒｍａｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）がますます難しくなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許７，５２０，６６９号明細書

【特許文献2】米国特許７，８３１，８４２号明細書

【特許文献3】韓国特許０８５４４６３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、効率的にシステムオンチップの温度を監視して制御できる温度管理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるシステムオンチップの温度管理方法は、メインセンサを利用してシステムオンチップの全体的なメイン温度に相応する信号をメイン温度信号として発生するステップと、複数のサブセンサを利用して前記システムオンチップのサブブロックのサブ温度にそれぞれ比例する周波数を有するパルス信号をサブ温度信号として発生するステップと、前記メイン温度信号及び前記サブ温度信号に基づいて前記システムオンチップの動作を制御するステップと、を有する。

【0006】

前記メインセンサと前記サブセンサは、前記システムオンチップが集積される半導体基板に共に集積されるオンチップセンサであり得る。
前記システムオンチップの動作を制御するステップは、少なくとも一つの温度臨界値及び前記メイン温度信号に基づいて前記メイン温度の変化を検出するステップと、前記検出されたメイン温度の変化及び前記サブ温度信号に基づいて前記システムオンチップの全体的な動作及び前記サブブロックの個別的な動作のうち、少なくとも一つを制御するステップと、を含み得る。
前記温度管理方法は、前記メイン温度信号をセンシング周期ごとにラッチし、前のメイン温度値及び現在のメイン温度値を保存するステップと、前記サブ温度信号のパルスを前記センシング周期ごとにカウントし、現在のサブ温度カウント値を保存するステップと、を更に含むことができる。
前記システムオンチップの動作を制御するステップは、少なくとも一つの温度臨界値、前記前のメイン温度値、及び前記現在のメイン温度値に基づいてインタラプト信号を発生するステップと、前記インタラプト信号及び前記現在のサブ温度カウント値に基づいて前記サブブロックのそれぞれの動作速度を調節するステップと、を含み得る。
前記サブブロックのそれぞれの動作速度を調節するステップは、前記サブブロックのそれぞれの電源電圧及びそれぞれの動作周波数のうち、少なくとも一つを増加させるか又は減少させるステップを含み得る。
前記サブブロックのそれぞれの動作速度を調節するステップは、前記インタラプト信号に応答して前記現在のサブ温度カウント値の大きさを比較するステップと、前記現在のサブ温度カウント値の大きさの比較結果に基づいて前記サブブロックのそれぞれの動作速度を調節するステップと、を含み得る。
前記インタラプト信号が前記メイン温度の増加を示す場合には、前記現在のサブ温度カウント値が大きい前記サブブロックの動作速度を優先的に減少し、前記インタラプト信号が前記メイン温度の減少を示す場合には、前記現在のサブ温度カウント値が小さい前記サブブロックの動作速度を優先的に増加し得る。
前記サブブロックのそれぞれの動作速度を調節するステップは、前記インタラプト信号に応答して前記現在のサブ温度カウント値の散布度を計算するステップと、前記現在のサブ温度カウント値の散布度に基づいて前記サブブロックのそれぞれの動作速度を調節するステップと、を含み得る。
前記インタラプト信号を発生するステップは、前記前のメイン温度値が温度上昇臨界値より小さく、前記現在のメイン温度値が前記温度上昇臨界値より大きい場合に温度上昇インタラプト信号を活性化するステップと、前記前のメイン温度値が温度下降臨界値より大きく、前記現在のメイン温度値が前記温度下降臨界値より小さい場合に温度下降インタラプト信号を活性化するステップと、を含み得る。
前記温度下降臨界値は、前記温度上昇臨界値より小さくし得る。
前記システムオンチップの動作を制御するステップは、前記現在のメイン温度値と最大温度臨界値とを比較するステップと、前記現在のメイン温度値が前記最大温度臨界値より大きい場合に前記システムオンチップに印加される外部電源電圧を遮断するステップと、を含み得る。
前記温度管理方法は、温度には依存しない基準周波数を有する基準クロック信号を前記センシング周期ごとにカウントして現在の基準カウント値を保存するステップと、前記現在のサブ温度カウント値、前記現在の基準カウント値、及び前記基準周波数に基づいて前記サブ温度にそれぞれ比例する現在のサブ温度周波数を計算するステップと、前記現在のサブ温度周波数に基づいて現在のサブ温度値を計算するステップと、を更に含むことができる。
前記温度管理方法は、前記メインセンサに隣接して配置される付加的なサブセンサを利用して前記メイン温度に比例する周波数を有する基準パルス信号を発生するステップと、前記基準パルス信号のパルスを前記センシング周期ごとにカウントして現在の基準カウント値を保存するステップと、前記現在のサブ温度カウント値、前記現在のメイン温度値、及び前記現在の基準カウント値に基づいて現在のサブ温度値を決定するステップと、を更に含むことができる。

【0007】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるシステムオンチップは、それぞれの固有機能によって区分され、独立的なそれぞれの熱源として作用する複数のサブブロックを含むシステムオンチップであって、温度情報に基づいてシステムオンチップの動作を制御するための温度管理信号を発生するプロセッサと、前記温度管理信号に応答して前記システムオンチップの電源電圧及び動作周波数のうち、少なくとも一つを調節する電力管理ユニットと、前記システムオンチップの全体的なメイン温度に相応する信号をメイン温度信号として発生するメインセンサと、前記サブブロックのサブ温度にそれぞれ比例する周波数を有するパルス信号をサブ温度信号として発生する複数のサブセンサと、前記メイン温度信号及び前記サブ温度信号に基づいて前記温度情報を提供する温度管理ユニットと、を有する。

【0008】

前記温度管理ユニットは、センシング周期ごとに前記メイン温度信号及び前記サブ温度信号をサンプリングして周期的にサンプリング値を提供する温度サンプリング部と、前記プロセッサから提供される動作制御信号並びに前記サンプリング値に基づいて動作情報及び前記温度情報を保存するレジスタ部と、前記温度情報に基づいてインタラプト信号を発生するインタラプト発生部と、前記動作情報に基づいて前記メインセンサ及び前記サブセンサを制御するセンサ制御部と、を含み得る。
前記温度サンプリング部は、前記メイン温度信号を前記センシング周期ごとにラッチしてメイン温度値を周期的に提供するラッチ部と、前記サブ温度信号のパルスを前記センシング周期ごとにカウントしてサブ温度カウント値を周期的に提供する複数のサブ温度カウンタを含み得る。
前記レジスタ部は、前記周期的に提供されるメイン温度値及びサブ温度カウント値に基づいて前のメイン温度値、現在のメイン温度値、及び現在のサブ温度カウント値を保存し、前記インタラプト発生部は、少なくとも一つの温度臨界値、前記前のメイン温度値、及び前記現在のメイン温度値に基づいて前記インタラプト信号を発生し得る。
前記プロセッサは、前記インタラプト信号に応答して前記現在のサブ温度カウント値の大きさを比較し、前記現在のサブ温度カウント値の大きさの比較結果に基づいて前記温度管理信号を発生し得る。
前記プロセッサは、前記インタラプト信号に応答して前記現在のサブ温度カウント値の散布度を計算し、前記現在のサブ温度カウント値の散布度に基づいて前記温度管理信号を発生し得る。
前記インタラプト発生部は、前記現在のメイン温度値と最大温度臨界値を比較し、前記現在のメイン温度値が前記最大温度臨界値より大きい場合に前記システムオンチップに印加される外部電源電圧を遮断するためのトリップ信号を更に発生し得る。
前記温度サンプリング部は、温度には依存しない基準周波数を有する基準クロック信号を前記センシング周期ごとにカウントして基準カウント値を周期的に提供する基準カウンタを更に含み、前記レジスタ部は、前記周期的に提供される基準カウント値に基づいて現在の基準カウント値を更に保存し、前記プロセッサは、前記現在のサブ温度カウント値、前記現在の基準カウント値、及び前記基準周波数に基づいて前記サブ温度にそれぞれ比例する現在のサブ温度周波数を計算し、前記現在のサブ温度周波数に基づいて現在のサブ温度値を決定し、前記現在のサブ温度値に基づいて前記温度管理信号を発生し得る。
前記システムオンチップは、前記メインセンサに隣接して配置され、前記メイン温度に比例する周波数を有する基準パルス信号を発生する付加的なサブセンサを更に含むことができ、前記温度サンプリング部は、前記基準パルス信号のパルスを前記センシング周期ごとにカウントして基準カウント値を周期的に提供する付加的なカウンタを更に含み、前記レジスタ部は、前記周期的に提供される基準カウント値に基づいて現在の基準カウント値を更に保存し、前記プロセッサは、前記現在のサブ温度カウント値、前記現在のメイン温度値、及び前記現在の基準カウント値に基づいて現在のサブ温度値を決定し、前記現在のサブ温度値に基づいて前記温度管理信号を発生し得る。
前記システムオンチップは、前記システムオンチップが集積される半導体基板より高い熱伝導率を有して前記サブセンサのそれぞれを前記メインセンサと熱的に接続する複数のヒートブリッジを更に含むことができる。

【0009】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるシステムオンチップの温度管理回路は、それぞれの固有機能によって区分され、独立的なそれぞれの熱源として作用する複数のサブブロックを含むシステムオンチップの温度管理回路であって、前記システムオンチップの全体的なメイン温度に相応する信号をメイン温度信号として発生するメインセンサと、前記サブブロックのサブ温度にそれぞれ比例する周波数を有するパルス信号をサブ温度信号として発生する複数のサブセンサと、前記メイン温度信号及び前記サブ温度信号に基づいて前記システムオンチップの温度情報を提供する温度管理ユニットと、を有する。

【0010】

前記メインセンサと前記サブセンサは、前記システムオンチップが集積される半導体基板に共に集積されるオンチップセンサであり得る。
前記それぞれのサブセンサは、前記メインセンサより狭い占有面積を有し得る。
前記メインセンサは、前記メイン温度に比例する電圧信号及び電流信号のうち、少なくとも一つを出力する温度検出部及び該温度検出部の出力をデジタル信号に変換して前記メイン温度信号を発生するアナログ−デジタルコンバータを含み、前記それぞれのサブセンサは、前記それぞれのサブ温度に比例する動作速度を有して前記それぞれのサブ温度信号を出力するリング発振器を含み得る。

【0011】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による温度管理装置は、システムオンチップの温度変化に応答して該システムオンチップを制御する温度管理装置であって、プロセッサと、前記プロセッサに結合された温度管理ユニットと、前記システムオンチップの全体的な温度に対する温度モニタリング（ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）に基づいてメイン温度信号を前記温度管理ユニットに提供するデジタル温度センサと、前記システムオンチップのサブ機能ブロックに対する温度モニタリングに基づいてサブ温度信号を前記温度管理ユニットに提供する複数のサブパルスセンサと、を備え、前記温度管理ユニットは、前記メイン温度信号をサンプリングし、前記サブ温度信号のサンプリング値には関係なく前記メイン温度信号のサンプリング値が、前記全体的な温度の顕著な変化が発生したか否かを決定するように設定されたインタラプト条件を満足するか否かを決定し、前記温度管理ユニットは、前記メイン温度信号が前記インタラプト条件を満たさない場合、前記メイン温度信号及び前記サブ温度信号をサンプリングして前記インタラプト条件を満足するか否かを決定し、前記メイン温度信号が前記インタラプト条件を満さない場合、前記プロセッサが前記システムオンチップの動作を制御できるようにインタラプト信号を前記プロセッサに対して発生する。

【発明の効果】

【0012】

本発明のシステムオンチップの温度管理方法は、システムオンチップの全体的なメイン温度をモニタリングして、メイン温度の一定の変化が検出された場合にのみシステムオンチップのサブブロックのサブ温度を参照することによって、効率的にシステムオンチップの温度を監視し制御することができる。
また、温度管理回路及びそれを含むシステムオンチップは、パルス信号を発生する狭い占有面積を有するサブセンサを利用することによって、温度管理性能を低下させずにシステムオンチップの大きさを減らすことができ、システムオンチップの設計時にルーティング（配線経路の設定）の制約を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態によるシステムオンチップの温度管理方法を示すフローチャートである。

【図2】本発明の一実施形態によるシステムオンチップの温度管理回路のレイアウトの一例を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態によるシステムオンチップの温度管理方法の一例を示すフローチャートである。

【図4】本発明の一実施形態による温度管理回路を含むシステムオンチップを示すブロック図である。

【図5】本発明の一実施形態による温度管理回路に含まれる温度管理ユニットを示すブロック図である。

【図6】図５の温度管理ユニットに含まれる温度サンプリング部の一例を示すブロック図である。

【図7】本発明の一実施形態による温度管理ユニットの動作の一例を示すタイミング図である。

【図8】図５の温度管理ユニットに含まれるレジスタ部の一部を示す図である。

【図9】図５の温度管理ユニットに含まれるインタラプト発生部の一例を示す図である。

【図10】本発明の一実施形態によるシステムオンチップの温度管理方法を示すフローチャートである。

【図11】ヒステリシス方式の温度管理を説明する図である。

【図12】ヒステリシス方式の温度管理を説明する図である。

【図13】本発明の一実施形態による温度管理回路に含まれるメインセンサの一例を示す図である。

【図14】図１３のメインセンサに含まれる温度検出部の一例を示す回路図である。

【図15】本発明の一実施形態による温度管理回路に含まれるサブセンサの一例を示す図である。

【図16】図１５のサブセンサに含まれるインバータの例を示す図である。

【図17】図１５のサブセンサに含まれるインバータの例を示す図である。

【図18】システムオンチップの動作速度を調節する例を示す図である。

【図19】システムオンチップの動作速度を調節する例を示す図である。

【図20】システムオンチップの動作速度を調節する例を示す図である。

【図21】図５の温度管理ユニットに含まれる温度サンプリング部の他の例を示すブロック図である。

【図22】本発明の一実施形態による温度管理ユニットの動作の他の例を示すタイミング図である。

【図23】本発明の一実施形態によるシステムオンチップの温度管理方法の他の例を示すフローチャートである。

【図24】本発明の一実施形態によるシステムオンチップの温度管理回路のレイアウトの他の例を示す図である。

【図25】図２４の温度管理ユニットに含まれる温度サンプリング部の一例を示すブロック図である。

【図26】本発明の一実施形態による温度管理ユニットの動作の他の例を示すタイミング図である。

【図27】本発明の一実施形態によるシステムオンチップの温度管理方法の他の例を示すフローチャートである。

【図28】本発明の一実施形態によるシステムオンチップの温度管理回路のレイアウトの他の例を示す図である。

【図29】図２８の温度管理回路に含まれるヒートブリッジの一例を示す図である。

【図30】本発明の一実施形態によるシステムオンチップを電子機器に応用した一例を示すブロック図である。

【図31】図３０の電子機器に使用されるインターフェースの一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本明細書に開示する本発明の実施形態に対して、特定の構造的ないし機能的説明は、単に本発明の実施形態を説明するための目的で例示したものであり、本発明の実施形態は、多様な形態で実施することができ、本明細書で説明する実施形態に限定されるものではない。

【0015】

本発明は、多様な変更を加えることができ、種々の形態を有することができるが、特定の実施形態について図面を参照して本明細書で詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解すべきである。

【0016】

本明細書において、第１、第２等の用語は多様な構成要素を説明するのに使用することができるが、これらの構成要素がこのような用語によって限定されてはならない。用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的で使用する。例えば、本発明の権利範囲から逸脱せずに第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に第２構成要素も第１構成要素と命名することができる。

【0017】

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いる、又は「接続されて」いると言及した場合には、その他の構成要素に直接的に連結されていたり接続されていたりすることも意味するが、中間に他の構成要素が存在する場合も含むものと理解すべきである。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いる、又は「直接接続されて」いると言及した場合には、中間に他の構成要素が存在しないものと理解すべきである。構成要素の間の関係を説明する他の表現、即ち「〜間に」と「すぐに〜間に」又は「〜に隣接する」と「〜に直接隣接する」等も同じように解釈すべきである。本明細書で使用する用語は単に特定の実施形態を説明するために使用するものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書で、「含む」又は「有する」等の用語は明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又は、これらを組み合わせたものが存在するということを示すものであって、一つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品又は、これらを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を、予め排除するわけではない。

【0018】

また、別に定義しない限り、技術的或いは科学的用語を含み、本明細書中において使用する全ての用語は本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、一般的に理解されるものと同一の意味を有する。一般的に使用される辞書において定義される用語と同じ用語は関連技術の文脈上に有する意味と一致する意味を有するものと理解すべきであり、本明細書において明白に定義しない限り、理想的或いは形式的な意味として解釈してはならない。

【0019】

以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。図面上の同一構成要素に対しては同じ参照符号を使用し、同一構成要素に対して重複する説明は省略する。

【0020】

図１は、本発明の一実施形態によるシステムオンチップの温度管理方法を示すフローチャートである。

【0021】

図１を参照すると、メインセンサを利用してシステムオンチップの全体的なメイン温度に相応するデジタル信号をメイン温度信号として発生する（ステップＳ１１０）。複数のサブセンサを利用してシステムオンチップのサブブロックのサブ温度にそれぞれ比例する周波数を有するパルス信号をサブ温度信号として発生する（ステップＳ１２０）。メイン温度信号及びサブ温度信号に基づいてシステムオンチップの動作を制御する（ステップＳ２００）。

【0022】

一般的に、測定された温度を示すデジタル信号を提供するデジタル温度センサは、比較的占有面積が大きく、比較的多くのインターフェース信号が使用されるので、周辺の回路がデジタル温度センサを迂回するためにルーティング（経路設定）する必要があるため、チップ面積が過度に増加したり、レイアウトが難しくなったりするなどの短所がある。本発明の実施形態によって、一つのメインセンサのみをデジタル温度センサとして具現し、残りのサブセンサを、比較的狭い占有面積と少数の信号ラインが要求されるパルスセンサで具現することによって、温度管理性能を低下させずにシステムオンチップの大きさを減らすことができ、システムオンチップの設計時にルーティングの制約を減少させることができる。

【0023】

図２は、本発明の一実施形態によるシステムオンチップの温度管理回路のレイアウトの一例を示す図である。

【0024】

図２を参照すると、システムオンチップ１０の温度管理回路は、温度管理ユニット（ＴＭＵ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｕｎｉｔ ｏｒ ｔｈｅｒｍａｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｕｎｉｔ）１００、メインセンサ（ＭＳ：ｍａｉｎ ｓｅｎｓｏｒ）２００、サブセンサ（ｓｕｂｓｉｄｉａｒｙ ｓｅｎｓｏｒ）ＳＳ１ ３１０、サブセンサＳＳ２ ３２０、サブセンサＳＳ３ ３３０、及びサブセンサＳＳ４ ３４０を含む。便宜上、図２には４つのサブセンサのみを示したが、サブセンサの個数はシステムオンチップ１０の構成によって多様に変更することができる。温度管理回路以外のシステムオンチップ１０の他の構成要素は図示を省略した。

【0025】

システムオンチップ１０は、それぞれの固有機能によって区分できる複数のサブブロックＢＬＫ１、ＢＬＫ２、ＢＬＫ３、ＢＬＫ４を含む。例えば、サブブロックＢＬＫ１、ＢＬＫ２、ＢＬＫ３、ＢＬＫ４のそれぞれは、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）とメモリコントローラなどが含まれるコアブロック（ＣＯＲＥ＿ＢＬＫ）、ディスプレイコントローラブロック（ＤＩＳＰ＿ＢＬＫ）、ファイルシステムブロック（ＦＳＹＳ＿ＢＬＫ）、ＧＰＵ（ｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）ブロック（Ｇ３Ｄ＿ＢＬＫ）、イメージ信号プロセッサブロック（ＩＳＰ＿ＢＬＫ）、マルチフォーマットコーデックブロック（ＭＦＣ＿ＢＬＫ）などの一つであり得る。このようなサブブロックＢＬＫ１、ＢＬＫ２、ＢＬＫ３、ＢＬＫ４は、それぞれ独立的な熱源として作用する。従って、システムオンチップ１０の全体的な温度管理だけでなく、サブブロックＢＬＫ１、ＢＬＫ２、ＢＬＫ３、ＢＬＫ４のそれぞれの温度をモニタリングして制御することが要求される。

【0026】

メインセンサ２００は、システムオンチップ１０の全体的なメイン温度に相応するデジタル信号をメイン温度信号ＳＭＴとして発生する。サブセンサ（３１０、３２０、３３０、３４０）は、システムオンチップ１０のサブブロックＢＬＫ１、ＢＬＫ２、ＢＬＫ３、ＢＬＫ４のサブ温度にそれぞれ比例する周波数を有するパルス信号をサブ温度信号ＳＰｉ（ＳＰ１〜ＳＰ４）として発生する。温度管理ユニット１００は、メイン温度信号ＳＭＴ及びサブ温度信号ＳＰｉに基づいて、システムオンチップ１０の温度情報を提供する。後述するように、温度情報は、温度管理ユニット１００の内部に保存されてシステムオンチップ内のプロセッサに提供される。温度管理ユニット１００は、保存された温度情報に基づいてインタラプト信号ＩＮＴを発生し、プロセッサは、インタラプト信号ＩＮＴ及び提供された温度情報に基づいてシステムオンチップ１０の温度分布を分析して適切な措置を遂行するためのインタラプトサービスルーティン（ＩＳＰ：ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｒｏｕｔｉｎｅ）を実行する。

【0027】

メインセンサ２００とサブセンサ（３１０、３２０、３３０、３４０）は、システムオンチップ１０が集積される半導体基板に共に集積されるオンチップセンサである。オンチップセンサの出力信号は、測定しようとする温度を正確に反映できるだけでなく、システムの全体的な大きさを減少させることができる。サブセンサ（３１０、３２０、３３０、３４０）は、各サブブロックＢＬＫ１、ＢＬＫ２、ＢＬＫ３、ＢＬＫ４の内部に集積される。メインセンサ２００は、システムオンチップ１０の全体的なメイン温度を正確に反映できる位置に集積される。

【0028】

例えば、メインセンサ２００と各サブセンサ（３１０、３２０、３３０、３４０）との間の距離の偏差が最小になる位置にメインセンサ２００が集積される。メインセンサ２００と各サブセンサ（３１０、３２０、３３０、３４０）との間の熱伝導率が異なる場合には、これを考慮してメインセンサ２００の位置を決定する。システムオンチップ１０の全体的な熱放出のためのヒートスプレッダが備わる場合にはヒートスプレッダに近接する位置にメインセンサ２００が集積される。

【0029】

図３は、本発明の一実施形態によるシステムオンチップの温度管理方法の一例を示すフローチャートである。

【0030】

図２及び図３を参照すると、先ず温度管理ユニットＴＭＵを初期化する（ステップＳ１００）。例えば、システムオンチップ内のプロセッサからの動作制御信号によって温度管理ユニットＴＭＵをイネーブル状態に設定し、動作に必要な情報を温度管理ユニットＴＭＵに保存する方式で温度管理ユニットＴＭＵを初期化する。温度管理ユニットＴＭＵが初期化されるとメインセンサＭＳ及びサブセンサＳＳｉ（ＳＳ１〜ＳＳ４）がイネーブルされてメイン温度信号ＳＭＴ及びサブ温度信号ＳＰｉが発生する。

【0031】

温度管理ユニットＴＭＵは、周期的にメイン温度信号ＳＭＴ及びサブ温度信号ＳＰｉをサンプリングする（ステップＳ２２０）。温度管理ユニットＴＭＵは、サブ温度信号ＳＰｉのサンプリング値には関係なくメイン温度信号ＳＭＴのサンプリング値がインタラプト条件を満足するか否かを判断する（ステップＳ２４０）。インタラプト条件は、システムオンチップ１０の全体的なメイン温度が注目するほどの変化があるか否かを判断できるように設定される。

【0032】

メイン温度信号ＳＭＴがインタラプト条件を満足しない場合（ステップＳ２４０で「いいえ」の場合）、温度管理ユニットＴＭＵは次の周期のメイン温度信号ＳＭＴをサンプリングし（ステップＳ２２０）、次の周期のサンプリング値がインタラプト条件を満足するか否かを判断する（ステップＳ２４０）。

【0033】

メイン温度信号ＳＭＴがインタラプト条件を満足する場合（ステップＳ２４０で「はい」の場合）、温度管理ユニットＴＭＵはインタラプト信号ＩＮＴを発生する（ステップＳ２６０）。インタラプト信号ＩＮＴを発生するということは、インタラプト信号ＩＮＴを非活性化状態から活性化状態に遷移させることを意味する。インタラプト信号ＩＮＴが発生すると、サブ温度信号ＳＰｉのサンプリング値に基づいてインタラプトサービスルーティンＩＳＲを実行する（ステップＳ２８０）。インタラプトサービスルーティンＩＳＲは、サブブロックＢＬＫｉの温度分布を分析し、適切な措置を決定するためのものとしてソフトウェア、ハードウェア、又はこれらの組み合わせで具現される。例えば、インタラプトサービスルーティンＩＳＲは、システムオンチップ１０の全体的な動作を制御するプロセッサによって実行されるプログラムである。

【0034】

このように、サブ温度信号ＳＰｉには関係なくメイン温度信号ＳＭＴに基づいてシステムオンチップ１０の全体的なメイン温度をモニタリングし、インタラプト信号ＩＮＴが発生した場合にのみサブ温度信号ＳＰｉを取得することによって、迅速且つ効率的な温度管理を実行することができる。

【0035】

サブ温度信号ＳＰｉのサンプリング値に基づいたインタラプトサービスルーティンＩＳＲは次の通りに実行される。

【0036】

一実施形態において、インタラプト信号ＩＮＴに応答して現在のサブ温度カウント値ＣＮＴｉ＿Ｃの大きさを比較し、現在のサブ温度カウント値ＣＮＴｉ＿Ｃの大きさの比較結果に基づいてサブブロックＢＬＫｉのそれぞれの動作速度を調節する。インタラプト信号ＩＮＴがメイン温度の増加を示す場合には、現在のサブ温度カウント値ＣＮＴｉ＿Ｃが大きいサブブロックＢＬＫｉの動作速度を優先的に減少し、インタラプト信号ＩＮＴがメイン温度の減少を示す場合には、現在のサブ温度カウント値ＣＮＴｉ＿Ｃが小さいサブブロックＢＬＫｉの動作速度を優先的に増加する。

【0037】

例えば、温度上昇イベントの場合には現在のサブ温度カウント値ＣＮＴｉ＿Ｃが最も大きいサブブロックＢＬＫｉの電源電圧及び／又は動作周波数を減少し、温度下降イベントの場合には現在のサブ温度カウント値ＣＮＴｉ＿Ｃが最も小さいサブブロックＢＬＫｉの電源電圧及び／又は動作周波数を増加する。

【0038】

他の実施形態において、インタラプト信号ＩＮＴに応答して現在のサブ温度カウント値ＣＮＴｉ＿Ｃの散布度を計算し、散布度に基づいてサブブロックＢＬＫｉのそれぞれの動作速度を調節することができる。散布度は、現在のサブ温度カウント値ＣＮＴｉ＿Ｃの平均ｍ及び標準偏差ＳＤを含む。例えば、温度上昇イベントの場合に、ｍ＋ａ１×ＳＤより大きい現在のサブ温度カウント値ＣＮＴｉ＿Ｃに該当する全てのサブブロックＢＬＫｉの電源電圧及び／又は動作周波数を減少し、温度下降イベントの場合にｍ−ａ２×ＳＤより小さい現在のサブ温度カウント値ＣＮＴｉ＿Ｃに該当する全てのサブブロックＢＬＫｉの電源電圧及び／又は動作周波数を増加する。ここで、ａ１及びａ２は、定数値として本実施形態による温度管理回路ＴＭＵがシステムオンチップに集積された後に実際の動作環境で実験によって決定される。

【0039】

図４は、本発明の一実施形態による温度管理回路を含むシステムオンチップを示すブロック図である。

【0040】

図４を参照すると、システムオンチップ２０は、温度管理ユニットＴＭＵ１００、メインセンサＭＳ２００、サブセンサＳＳ１ ３１０、サブセンサＳＳ２ ３２０、サブセンサＳＳ３ ３３０、プロセッサ４００、及び電力管理ユニット（ＰＭＵ：ｐｏｗｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｕｎｉｔ）を含む。便宜上、図４には、３つのサブセンサのみを示したが、サブセンサの個数はシステムオンチップ２０の構成によって多様に変更される。図４に示した各構成要素の位置は、図示の便宜のためのものであって、システムオンチップ２０の他の構成要素は図示を省略した。

【0041】

プロセッサ４００は、インタラプト信号ＩＮＴ及び温度情報ＤＴＩに基づいてシステムオンチップ２０の動作を制御するための温度管理信号ＴＭを発生する。温度情報ＤＴＩは、図８を参照して後述するように温度管理ユニット１００のレジスタ部から提供される現在のサブ温度カウント値ＣＮＴ１＿Ｃ、ＣＮＴ２＿Ｃ、ＣＮＴ３＿Ｃ、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃ、及び／又は前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐを含む。

【0042】

電力管理ユニット５００は、温度管理信号ＴＭに応答してシステムオンチップ２０の電源電圧及び動作周波数のうち、少なくとも一つを調節する。電力管理ユニット５００は、電圧調節器及び／又はクロック発生器をその内部に含み、電力管理ユニット５００の外部の電圧調節器及び／又はクロック発生器を制御する信号を発生するための構成を有する。

【0043】

上述したように、メインセンサ２００は、システムオンチップ２０の全体的なメイン温度に相応するデジタル信号をメイン温度信号ＳＭＴとして発生する。サブセンサＳＳｉ（ＳＳ１〜ＳＳ３）は、システムオンチップ２０のサブブロックのサブ温度にそれぞれ比例する周波数を有するパルス信号をサブ温度信号ＳＰｉ（ＳＰ１〜ＳＰ３）として発生する。

【0044】

温度管理ユニット１００は、メイン温度信号ＳＭＴ及びサブ温度信号ＳＰｉに基づいて温度情報ＤＴＩ及びインタラプト信号ＩＮＴを提供する。温度管理ユニット１００は、プロセッサ４００から提供される動作制御信号ＤＯＣによって初期化され制御される。一実施形態において、温度管理ユニット１００は、特定条件を満足する場合にトリップ信号ＴＲＰを発生し、電力管理ユニット５００は、トリップ信号ＴＲＰに応答してシステムオンチップ２０に印加される外部電源電圧を遮断する。

【0045】

図４にはインタラプト信号ＩＮＴが直接プロセッサ４００に提供される実施形態を示したが、他の実施形態においてシステムオンチップ２０はインタラプトコントローラを更に含み、温度管理ユニット１００から発生したインタラプト信号ＩＮＴは、インタラプトコントローラから提供される。インタラプトコントローラは、温度管理ユニット１００から発生したインタラプトを含み、多数のインタラプトを制御し、最も優先順位の高いインタラプトをプロセッサ４００に伝達する。

【0046】

図４に示さなかったが、図２１、図２２、及び図２３を参照して後述するように、温度管理ユニット１００は基準クロック信号ＲＣＬＫを受信する。また、図２４、図２５、図２６、及び図２７を参照して後述するように、システムオンチップ２０は、メインセンサＭＳに隣接して配置される付加的なサブセンサＡＳを更に含んでもよい。

【0047】

システムオンチップ２０は、電気フューズＲＯＭ（ＥＦＲＯＭ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｆｕｓｅ ＲＯＭ）６００を更に含む。システムオンチップ２０が集積された後のテストを通じて実際の温度測定時の誤差などを修正するためのキャリブレーション情報を求めて電気フューズＲＯＭ６００に保存する。例えば、保存されたキャリブレーションに基づいて後述する温度変化の検出のための温度臨界値を補正する。

【0048】

図５は、本発明の一実施形態による温度管理回路に含まれる温度管理ユニットを示すブロック図である。

【0049】

図５を参照すると、温度管理ユニット１００は、センサ制御部（ｓｅｎｓｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１２０、レジスタ部（ｒｅｇｉｓｔｏｒ ｕｎｉｔ）１４０、温度サンプリング部（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓａｍｐｌｅｒ）１６０、及びインタラプト発生部（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１８０を含んで具現される。

【0050】

温度サンプリング部１２０は、センシング周期（ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｎｔｅｒｖａｌ）ごとにメイン温度信号ＳＭＴ及びサブ温度信号ＳＰｉをサンプリングして周期的にサンプリング値（ＬＡＴ、ＣＮＴｉ）を提供する。センシング周期又はサンプリング周期はセンサ制御部１２０から提供されるセンシング開始信号（ｓｅｎｓｉｎｇ−ｓｔａｒｔ ｓｉｇｎａｌ）ＳＥＮＳ及びセンシング終了信号（ｓｅｎｓｉｎｇ−ｄｏｎｅ ｓｉｇｎａｌ）ＳＥＮＤの活性化タイミングの間隔に該当する。

【0051】

レジスタ部１４０は、図４のプロセッサ４００から提供される動作制御信号ＤＯＣ、及びサンプリング値（ＬＡＴ、ＣＮＴｉ）に基づいて動作情報及び温度情報ＤＴＩを保存する。温度情報ＤＴＩは、図８を参照して後述するようにレジスタ部１４０に保存される現在のサブ温度カウント値ＣＮＴ１＿Ｃ、ＣＮＴ２＿Ｃ、ＣＮＴ３＿Ｃ、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃ、及び／又は前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐを含む。インタラプト信号ＩＮＴが発生した場合、プロセッサ４００は、温度情報ＤＴＩを受信して上述したインタラプトサービスルーティンＩＳＲを実行する。

【0052】

レジスタ部１４０に保存される動作情報は、温度管理ユニット１００のイネーブル状態値（ｅｎａｂｌｅ ｓｔａｔｕｓ ｖａｌｕｅ）、インタラプト状態値（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｓｔａｔｕｓ ｖａｌｕｅ）、センシング周期値、少なくとも一つの温度臨界値、メインセンサ２００、及びサブセンサ（３１０、３２０、３３０）の制御値などを含む。例えば、センサ制御部１２０から提供されるセンシング開始信号ＳＥＮＳ及びセンシング終了信号ＳＥＮＤの活性化タイミングは、動作情報に含まれるセンシング周期値に基づいて決定される。

【0053】

インタラプト発生部１８０は、温度情報に基づいてインタラプト信号ＩＮＴを発生する。例えば、インタラプト発生部１８０は、レジスタ部１４０から少なくとも一つの温度臨界値ＴＨ、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃ、及び前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐを受信し、これに基づいてメイン温度の変化を検出する。インタラプト発生部１８０は、臨界値ＴＨに相応するメイン温度の変化が検出された場合、インタラプト信号ＩＮＴを発生し、インタラプト状態ＩＮＴ＿ＳＴＳをレジスタ部１４０に保存する。

【0054】

プロセッサ４００は、検出されたメイン温度の変化及びサブ温度信号ＳＰｉに基づいて上述したインタラプトサービスルーティンＩＳＲを実行することによってシステムオンチップの全体的な動作及びサブブロックの個別的な動作のうち、少なくとも一つを制御する。例えば、プロセッサ４００は、インタラプト信号ＩＮＴ及び現在のサブ温度カウント値ＣＮＴｉ＿Ｃに基づいてインタラプトサービスルーティンＩＳＲを実行する。

【0055】

センサ制御部１２０は、レジスタ部１４０に保存された動作情報に基づいてメインセンサ２００及びサブセンサ（３１０、３２０、３３０）を制御する。例えば、センサ制御部１２０は、順次に決まった状態を遷移しながら作動する有限状態マシーン（ＦＳＭ：ｆｉｎｉｔｅ ｓｔａｔｅ ｍａｃｈｉｎｅ）を含んで具現される。

【0056】

有限状態マシーンの動作の開始及び終了は、プロセッサ４００に従ってレジスタ部１４０のイネーブル状態値を保存することによって決定される。有限状態マシーンは、通常、アイドル（ｉｄｌｅ）状態でプロセッサ４００によってイネーブル状態レジスタにイネーブル値が保存されると、メインセンサＭＳ及びサブセンサＳＳｉに印加されるセンシングイネーブル信号ＥＮＳを活性化する。次に、有限状態マシーンは、レジスタ部１４０のセンシング周期値に基づいて、決定されたタイミングによってセンシング開始信号ＳＥＮＳ及びセンシング終了信号ＳＥＮＤを周期的に活性化する。プロセッサ４００によってイネーブル状態レジスタにディスエイブル値が保存されると、有限状態マシーンは動作を終了してアイドル状態に進入する。

【0057】

図６は、図５の温度管理ユニットに含まれる温度サンプリング部の一例を示すブロック図である。

【0058】

図６を参照すると、温度サンプリング部１６０ａは、ラッチ部１６８及び複数のサブ温度カウンタ（サブ温度カウンタ１〜３ １６１、１６２、１６３）を含む。

【0059】

ラッチ部１６８は、メイン温度信号ＳＭＴをセンシング周期ごとにラッチしてメイン温度値ＬＡＴを周期的に提供する。上述したようにセンシング周期は、センシング開始信号ＳＥＮＳ及びセンシング終了信号ＳＥＮＤの活性化タイミングによって決定される。サブ温度カウンタ（１６１、１６２、１６３）は、サブ温度信号ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３のパルスをセンシング周期ごとにカウントしてサブ温度カウント値ＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３を周期的に提供する。メイン温度値ＬＡＴ及びサブ温度カウント値ＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３はレジスタ部１４０に提供される。メイン温度値ＬＡＴ及びサブ温度カウント値ＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３の保存については図８を参照して後述する。

【0060】

図６には３つのサブ温度カウンタを図示したが、サブセンサの個数は、システムオンチップの構成によって多様に変更することができ、これに応じてサブ温度カウンタの個数も変更される。

【0061】

図７は、本発明の一実施形態による温度管理ユニットの動作の一例を示すタイミング図である。

【0062】

図７を参照すると、温度管理ユニットＴＭＵが初期化されて時刻ｔ１でセンシングイネーブル信号ＥＮＳが活性化され、これに応答してメインセンサＭＳはメイン温度信号ＳＭＴを発生し、サブセンサＳＳ１、…、ＳＳｋはサブ温度信号ＳＰ１、…、ＳＰｋを発生する。メイン温度信号ＳＭＴは、一定の周期ごとに測定されたメイン温度のデジタル値ＤＧＴ１、ＤＧＴ２、ＤＧＴ３を示す。デジタル値ＤＧＴ１、ＤＧＴ２、ＤＧＴ３の測定周期は、メインセンサＭＳの構成、及び／又はセンサ制御部１２０の制御によって決定される。サブ温度信号ＳＰ１、…、ＳＰｋは、サブブロックＢＬＫ１、…、ＢＬＫｋのサブ温度にそれぞれ比例する周波数を有するパルス信号の形態で提供される。

【0063】

時刻ｔ２でセンシング開始信号ＳＥＮＳが活性化されると、温度サンプリング部１６０に含まれるラッチ部１６８及びサブ温度カウンタ（１６１、１６２、１６３）がリセットされる。リセット周期ｔＲＳが経過して時刻ｔ３でサブ温度カウンタ（１６１、１６２、１６３）のカウント動作が始まる。カウント周期ｔＣＰが経過して時刻ｔ４でセンシング終了信号ＳＥＮＤが活性化されると、ラッチ部１６８のラッチ動作が実行され、サンプリングされた第１メイン温度値ＬＡＴ１がレジスタ部１４０に提供される。一方、時刻ｔ４でサブ温度カウンタ（１６１、１６２、１６３）のカウント動作が終了し、サンプリングされた第１サブ温度カウント値ＣＮＴ１１、…、ＣＮＴｋ１がレジスタ部１４０に提供される。

【0064】

出力周期ｔＯＵＴが経過してセンシング開始信号ＳＥＮＳが再び活性化されると、上述したリセット動作、カウント動作、サンプリング及び出力動作が繰り返され、ラッチ部１６８は第２メイン温度値ＬＡＴ２を出力し、サブ温度カウンタ（１６１、１６２、１６３）は第２サブ温度カウント値ＣＮＴ１２、…、ＣＮＴｋ２を出力する。

【0065】

このようにセンシング周期ｔＳＩごとにメイン温度信号ＳＭＴ及びサブ温度信号ＳＰ１、…、ＳＰｋがサンプリングされてサンプリング値が周期的にレジスタ部１４０に提供される。

【0066】

図８は、図５の温度管理ユニットに含まれるレジスタ部の一部を示す図である。

【0067】

図８には温度サンプリング部１６０から提供されるサンプリング値（ＬＡＴ、ＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３）を保存するためのレジスタＲＧ１、…、ＲＧ５のみを図示し、その他の動作情報などを保存するレジスタは図示を省略した。

【0068】

図８を参照すると、レジスタ部１４０ａは、周期的に提供されるメイン温度値ＬＡＴを順次に保存するための第１レジスタＲＧ１と第２レジスタＲＧ２、周期的に提供されるサブ温度カウント値ＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３を保存するための第３、第４、及び第５レジスタＲＧ３、ＲＧ４、ＲＧ５を含む。

【0069】

センシング周期ごとに第２レジスタＲＧ２の値は第１レジスタＲＧ１の値に更新され、第１レジスタＲＧ１の値は新しく入力されたメイン温度値ＬＡＴに更新される。このように第１レジスタＲＧ１及び第２レジスタＲＧ２は、メイン温度値ＬＡＴを順次に保存するためにシフトレジスタで具現される。第３、第４、及び第５レジスタＲＧ３、ＲＧ４、ＲＧ５は、センシング周期ごとに新しく入力されたサブ温度カウント値ＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３でそれぞれ更新される。

【0070】

結果的に第１レジスタＲＧ１は現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃを保存して出力し、第２レジスタＲＧ２は前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐを保存して出力し、第３、第４及び第５レジスタＲＧ３、ＲＧ４、ＲＧ５は現在のサブ温度カウント値ＣＮＴ１＿Ｃ、ＣＮＴ２＿Ｃ、ＣＮＴ３＿Ｃをそれぞれ保存して出力する。

【0071】

図８には、２つのメイン温度値を順次に保存するための２つのレジスタＲＧ１、ＲＧ２を図示したが、より多くの個数のメイン温度値を順次に保存するための３つ以上のレジスタを直列に接続することができる。また、現在のサブ温度カウント値ＣＮＴｉ＿Ｃを提供するレジスタの個数はサブセンサの個数によって変更される。

【0072】

図８に示さなかったが、図２１、２２及び２３を参照して後述するようにレジスタ部１４０ａは、基準クロック信号ＲＣＬＫのパルスをカウントした値を保存するためのレジスタ、及び／又は図２４、２５、２６及び２７を参照して後述するように基準パルス信号ＳＲＰのパルスをカウントした値を保存するためのレジスタを更に含むことができる。

【0073】

図９は、図５の温度管理ユニットに含まれるインタラプト発生部の一例を示す図である。

【0074】

図９を参照すると、インタラプト発生部１８０は、温度情報のうち、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃ及び前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐを受信し、動作情報のうち、第１〜第３温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ１、ＴＨ＿Ｒ２、ＴＨ＿Ｒ３、並びに第１及び第２温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆ１、ＴＨ＿Ｆ２をレジスタ部１４０から受信する。インタラプト発生部１８０は、受信した値に基づいてインタラプト条件を満したか否かを判断してインタラプト信号ＩＮＴを活性化する。第３温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ３は第２温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ２より大きく、第２温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ２は第１温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ１より大きく設定される。第２温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆ２は第１温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆ１より大きく設定される。

【0075】

インタラプト発生部１８０は、第１〜第５比較器ＣＯＭ１８１、１８２、１８３、１８４、１８５、及び第１〜第３論理和ゲート（ＯＲ ｌｏｇｉｃ ｇａｔｅｓ）１８６、１８７、１８８を含んで具現される。比較器の個数は設定された温度臨界値の個数によって変更される。

【0076】

第１比較器１８１は、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃ及び第３温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ３、即ち最大温度臨界値に基づいてトリップ信号ＴＲＰを発生する。例えば、第１比較器１８１は、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃが第３温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ３より大きい場合に、トリップ信号ＴＲＰを論理ハイレベルに活性化する。図４を参照して説明したように、電力管理ユニット５００は、トリップ信号ＴＲＰに応答してシステムオンチップ２０に印加される外部電源電圧を遮断する。

【0077】

第２比較器１８２は、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃ、前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐ、及び第２温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ２に基づいて第２温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒ２を発生する。例えば、第２比較器１８２は、前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐが第２温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ２より小さく、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃが第２温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ２より大きい場合に、第２温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒ２を論理ハイレベルに活性化する。第３比較器１８３は、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃ、前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐ、及び第１温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ１に基づいて第１温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒ１を発生する。例えば、第３比較器１８３は、前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐが第１温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ１より小さく、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃが第１温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ１より大きい場合に、第１温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒ１を論理ハイレベルに活性化する。

【0078】

第４比較器１８４は、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃ、前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐ、及び第２温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆ２に基づいて第２温度下降インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｆ２を発生する。例えば、第４比較器１８４は、前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐが第２温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆ２より大きく、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃが第２温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆ２より小さい場合に、第２温度下降インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｆ２を論理ハイレベルに活性化する。第５比較器１８５は、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃ、前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐ、及び第１温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆ１に基づいて第１温度下降インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒ１を発生する。例えば、第５比較器１８５は、前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐが第１温度下降臨界値ＴＨ＿Ｒ１より大きく、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃが第１温度下降臨界値ＴＨ＿Ｒ１より小さい場合に、第１温度下降インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒ１を論理ハイレベルに活性化する。

【0079】

第１論理和ゲート１８６は、第１温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒ１及び第２温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒ２を論理和演算して温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒを発生する。第２論理和ゲート１８７は、第１温度下降インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｆ１及び第２温度下降インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｆ２を論理和演算して温度下降インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒを発生する。第３論理和ゲート１８８は、温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒ及び温度下降インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｆを論理和演算してインタラプト信号ＩＮＴを発生する。

【0080】

結果的に、第１温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒ１の活性化は、メイン温度が第１温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ１を超える増加を表し、第２温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒ２の活性化は、メイン温度が第２温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ２を超える増加を表す。同様に第１温度下降インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｆ１の活性化は、メイン温度が第１温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆ１を超える減少を表し、第２温度下降インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｆ２の活性化はメイン温度が第２温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆ２を超える減少を表す。温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒの活性化は、少なくとも一つの温度上昇イベントが発生したことを表し、温度下降インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｆの活性化は、少なくとも一つの温度下降イベントが発生したことを示す。インタラプト信号ＩＮＴの活性化は、温度上昇イベント及び温度下降イベントのうち、少なくとも一つのイベントが発生したことを表す。

【0081】

温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒ１、ＩＮＴ＿Ｒ２、及び温度下降インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｆ１、ＩＮＴ＿Ｆ２の論理レベル値は、図５で説明したインタラプト状態ＩＮＴ＿ＳＴＳとしてレジスタ部１４０に提供される。

【0082】

一実施形態において、プロセッサ４００にはインタラプト信号ＩＮＴだけが提供され、プロセッサ４００は、インタラプト信号ＩＮＴが活性化されると、レジスタ部１４０に保存されたメイン温度値ＭＴ＿Ｐ、ＭＴ＿Ｃ、及び／又はインタラプト状態ＩＮＴ＿ＳＴＳを参照して、どのような温度変化イベントが発生したかを判断する。

【0083】

他の実施形態において、温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒ１、ＩＮＴ＿Ｒ２及び温度下降インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｆ１、ＩＮＴ＿Ｆ２が直接プロセッサ４００に提供される。この場合、プロセッサ４００は、インタラプト信号ＩＮＴが活性化されると、レジスタ部１４０に保存されたメイン温度値ＭＴ＿Ｐ、ＭＴ＿Ｃ、及び／又はインタラプト状態ＩＮＴ＿ＳＴＳを参照することなく、どのような温度変化イベントが発生したかを判断することができる。

【0084】

図１０は、本発明の一実施形態によるシステムオンチップの温度管理方法を示すフローチャートである。

【0085】

図４〜図１０を参照すると、先ず温度管理ユニットＴＭＵを初期化する（ステップＳ１０１）。例えば、プロセッサ４００からの動作制御信号ＤＯＣによって温度管理ユニットＴＭＵのイネーブル状態レジスタにイネーブル値を保存し、動作に必要な情報を温度管理ユニットＴＭＵに保存する方式で温度管理ユニットＴＭＵが初期化される。温度管理ユニットＴＭＵが初期化されると、メインセンサＭＳ及びサブセンサＳＳｉがイネーブルされてメイン温度信号ＳＭＴ及びサブ温度信号ＳＰｉが発生する。

【0086】

温度管理ユニットＴＭＵの温度サンプリング部１６０は、周期的にメイン温度信号ＳＭＴ及びサブ温度信号ＳＰｉをサンプリングし（ステップＳ２２１）、サンプリング値（ＬＡＴ、ＣＮＴｉ）を提供する。レジスタ部１４０は、サンプリング値（ＬＡＴ、ＣＮＴｉ）に基づいて前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐ、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃ、及び現在のサブ温度カウント値ＣＮＴｉ＿Ｃを保存する（ステップＳ２３１）。

【0087】

インタラプト発生部１８０は、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃ、前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐ、及び温度臨界値（ＴＨ＿Ｒｉ、ＴＨ＿Ｆｉ）を比較して（ステップＳ２４１、Ｓ２４２、Ｓ２４３）、インタラプト条件を満たしたか否かを判断する。インタラプト発生部１８０は、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃが最大温度臨界値ＴＨ＿ＲＭＡＸより大きい場合（ステップＳ２４１で「はい」の場合）、トリップ信号ＴＲＰを活性化する（ステップＳ２６１）。インタラプト発生部１８０は、前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐが温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒｉより小さく、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃが温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒｉより大きい場合（ステップＳ２４２で「はい」の場合）、温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒｉを活性化する（ステップＳ２６２）。インタラプト発生部１８０は、前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐが温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆｉより大きく、現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃが温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆｉより小さい場合（ステップＳ２４３で「はい」の場合）、温度下降インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｆｉを活性化する（ステップＳ２６３）。

【0088】

上述したように、トリップ信号ＴＲＰが活性化されると、システムオンチップ２０に供給される外部電源電圧が遮断され、温度管理も終了する。温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒｉ、又は温度下降インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｆｉが活性化されると、プロセッサ４００は、図３を参照して上述したインタラプトサービスルーティンＩＳＲを実行する（ステップＳ２８１）。

【0089】

図１０には、比較ステップＳ２４１、Ｓ２４２、Ｓ２４３が順次に実行される例を図示したが、図９に例示したインタラプト発生部１８０を利用して比較ステップＳ２４１、Ｓ２４２、Ｓ２４３を同時に実行することもできる。

【0090】

図１１及び１２は、ヒステリシス方式の温度管理を説明する図である。

【0091】

本発実施形態による温度管理方法は、ＤＶＦＳ（ｄｙｎａｍｉｃ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｃａｌｉｎｇ）方式で実行される。本来ＤＶＦＳ方式は、プロセッサの動作状態に応じて、電圧及び／又は動作周波数を動的に変化させる方式をいうが、本実施形態による温度管理方法ではシステムオンチップの全体温度又は各サブブロックのサブ温度に応じて、システムオンチップ又は各サブブロックの電圧及び／又は動作周波数を動的に変化させることをいう。実施形態によって、温度及びプロセッサの動作状態（即ち、作業負荷（ｗｏｒｋｌｏａｄ））を連係させてＤＶＦＳを遂行することもできる。

【0092】

図１１を参照すると、相対的に低い電力レベルＬ１から相対的に高い電力レベルＬ２への上昇ＵＰは、温度が次第に減少して温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆｉより小さくなる時点で実行される。温度が比較的低い場合には、動作周波数及び／又は電源電圧を増加させてシステムオンチップ又は各サブブロックの動作速度の増加に伴う性能向上を図る。

【0093】

相対的に高い電力レベルＬ２から相対的に低い電力レベルＬ１への下降ＤＯＷＮは、温度が次第に増加して温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒｉより大きくなる時点で実行される。温度が相対的に高い場合には、動作周波数及び／又は電源電圧を減少させてシステムオンチップ又は各サブブロックの誤作動の防止を図る。

【0094】

ヒステリシス方式の温度管理は、図１１に示したように、電力レベルの上昇基準となる温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆｉを電力レベルの下降基準となる温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒｉより小さく設定することによって実行される。温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆｉと温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒｉの差が非常に小さい場合に電力レベルの頻繁な変更によってシステムオンチップの動作が不安定になり、差が非常に大きい場合に動作安定性は確保されるが、動作速度は低下する。従って、システムオンチップの特性などを考慮して温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆｉと温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒｉが適切に決定される。

【0095】

図１２には時間の経過に伴う温度変化の一例を示している。図１２の複数の各点は、センシング周期ｔＳＩごとにサンプリングされたメイン温度値を示す。図１１で説明したように第１温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆ１は、第１温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ１より小さい値に設定され、第２温度下降臨界値ＴＨ＿Ｆ２は第２温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ２より小さい値に設定されてヒステリシス方式の温度管理が実行される。

【0096】

時刻ｔ１とｔ２との間でメイン温度値が第１温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ１を通過して増加するために第１温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒ１が活性化され、時刻ｔ４とｔ５との間及び時刻ｔ１０とｔ１１との間でメイン温度値が第２温度上昇臨界値ＴＨ＿Ｒ２を通過して増加するために第２温度上昇インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｒ２が活性化される。

【0097】

ヒステリシス方式によって、温度下降臨界値が温度上昇臨界値より小さく設定されるため、例えば時刻ｔ５と時刻ｔ６との間でメイン温度値が第２上昇温度値ＴＨ＿Ｒ２を通過して減少する場合には、温度下降インタラプトが発生しない。時刻ｔ８と時刻ｔ９との間でメイン温度値が第２下降温度値ＴＨ＿Ｆ２を通過して減少する場合に、第２温度下降インタラプト信号ＩＮＴ＿Ｆ２が活性化される。

【0098】

時刻ｔ１３でメイン温度値が最大温度臨界値ＴＨ＿Ｒ３より大きくなるとトリップ信号ＴＲＰが活性化されてシステムオンチップの電源電圧が遮断される。

【0099】

このようなＤＶＦＳ方式及びヒステリシス方式を利用することで効率的な温度管理を遂行できる。

【0100】

図１３は、本発明の一実施形態による温度管理回路に含まれるメインセンサの一例を示す図である。

【0101】

図１３を参照すると、メインセンサ２００は、システムオンチップのメイン温度に比例する電圧信号ＶＰＴＡＴ及び電流信号ＩＰＴＡＴのうち、少なくとも一つを出力する温度検出部ＤＥＴ２２０、及び温度検出部２２０の出力をデジタル信号に変換してｎビットのメイン温度信号ＳＭＴを発生するアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ：ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２４０を含んで具現される。メインセンサ２００は、上述した温度管理ユニットＴＭＵのセンサ制御部１２０から提供されるセンシングイネーブル信号ＥＮＳに応答して活性化される。

【0102】

一般的にアナログ−デジタルコンバータ２４０は、アナログ信号をデジタル信号に変換するために比較的複雑な構成を有する。従って、このようなアナログ−デジタルコンバータ２４０を含むデジタル温度センサは占有面積が大きく、複数ビットのデジタル信号を伝送しなければならないために信号ラインのルーティングが設計の負担として作用する。本実施形態による温度管理回路は、相対的に大きな占有面積を有するデジタル温度センサをメインセンサ２００としてのみ利用し、残りのサブセンサは比較的簡単な構成の発振器を利用することによってシステムオンチップの大きさを減らすことができ、システムオンチップの設計時にルーティングの制約を減少させることができる。

【0103】

図１４は、図１３のメインセンサに含まれる温度検出部の一例を示す回路図である。

【0104】

温度検出部２２２は、図１４に示したように、ゲートが結合された第１及び第２ＰＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２、フィードバック増幅器ＡＭＰ、抵抗Ｒ、並びに第１及び第２バイポーラトランジスタＢ１、Ｂ２を含んで具現される。抵抗Ｒの両端にかかる電圧ｄＶＢＥは次の式（１）のように示すことができる。

【0105】

【数1】

【0106】

式（１）中、Ｉｓ１及びＩｓ２はそれぞれ第１及び第２バイポーラトランジスタＢ１、Ｂ２の逆方向飽和電流（ｒｅｖｅｒｓｅ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ）であり、Ｉｃ１及びＩｃ２はそれぞれ第１及び第２バイポーラトランジスタＢ１、Ｂ２に流れる電流であり、ｎは第１及び第２バイポーラトランジスタＢ１、Ｂ２の利得比（ｇａｉｎ ｒａｔｉｏ）であり、ＶＴは温度電圧（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｖｏｌｔａｇｅ）として絶対温度に比例する。式（１）中、Ｌｎ（ｎ）は定数であるので、抵抗Ｒの両端にかかる電圧ｄＶＢＥ及び抵抗Ｒに流れる電流Ｉ２は、温度変化に対して比例する特性を有する。このように温度に比例する電圧ｄＶＢＥ及び電流Ｉ２に基づいて、温度検出部２２０は、電圧信号ＶＰＴＡＴ及び電流信号ＩＰＴＡＴのうち、少なくとも一つを出力する。

【0107】

図１５は、本発明の一実施形態による温度管理回路に含まれるサブセンサの一例を示す図である。

【0108】

本実施形態による温度管理回路に含まれる複数のサブセンサは、全部同じ構成を有し、一実施形態において、サブセンサ３１０は、図１５に示したように、リング発振器を含んで具現される。リング発振器は、カスケード接続された（ｃａｓｃａｄｅｄ）ＮＡＮＤロジックゲート３１１及び複数のインバータ３１２、３１３、３１４、３１５を含む。最後のインバータ３１５の出力は、ＮＡＮＤロジックゲート３１１にフィードバックされ、リング発振器は、ＮＡＮＤロジックゲート３１１に印加されるセンシングイネーブル信号ＥＮＳに応答してイネーブルされる。

【0109】

ＮＡＮＤロジックゲート３１１及びインバータ３１２、３１３、３１４、３１５は、動作温度に伴う動作速度を有し、従ってサブ温度信号ＳＰｉは温度に比例する周波数を有するパルス信号となる。

【0110】

図１６及び１７は、図１５のサブセンサに含まれるインバータの例を示す図である。

【0111】

図１６を参照すると、インバータ３１２ａは、電源電圧ＶＤＤと接地電圧ＶＳＳとの間にカスコード接続された（ｃａｓｃｏｄｅｄ）第１ＰＭＯＳトランジスタＭＰ１、第１ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１、及び第２ＮＭＯＳトランジスタＭＮ２を含む。第１ＰＭＯＳトランジスタＭＰ１と第１ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１のゲートには、前段の信号ＩＮが印加され、反転した信号ＯＵＴを後段に出力する。第２ＮＭＯＳトランジスタＭＮ２のゲートには温度に比例する電圧信号ＶＰＴＡＴが印加される。温度が増加するほど電圧信号ＶＰＴＡＴの電圧レベルが増加し、第２ＮＭＯＳトランジスタＭＮ２を介して流れるシンク電流（ｓｉｎｋｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ）が増加してインバータ３１２ａの動作速度が速くなる。結果的に、サブセンサ３１０から出力されるサブ温度信号ＳＰｉの周波数は温度に比例して増加する。

【0112】

図１７を参照すると、インバータ３１２ｂは、前段の信号ＩＮを受信して反転した信号ＯＵＴを後段から出力するＰＭＯＳトランジスタＭＰ３及びＮＭＯＳトランジスタＭＮ３を含み、インバータ３１２ｂは温度に比例する電流ＩＰＴＡＴをソース電流（ｓｏｕｒｃｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ）として反転動作を遂行する。温度が増加するほどソース電流ＩＰＴＡＴの大きさが増加してインバータ３１２ｂの動作速度が速くなる。結果的に、サブセンサ３１０から出力されるサブ温度信号ＳＰｉの周波数は温度に比例して増加する。

【0113】

このような構成などを通してシステムオンチップのサブブロックのサブ温度にそれぞれ比例する周波数を有するパルス信号をサブ温度信号ＳＰｉとして発生する比較的小さな面積のサブセンサＳＳｉを具現することができる。

【0114】

図１８、図１９及び図２０は、システムオンチップの動作速度を調節する例を示す図である。

【0115】

図１８の電圧調節器（ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）７００は、電圧制御信号ＶＣＴＲｉに応答して基準電圧を発生する基準電圧発生器ＶＲＥＦ７１０、及び基準電圧に基づいて出力電圧ＶＤＤｉを調節する単位利益増幅器ＡＭＰ７１２を含む。電圧制御信号ＶＣＴＲｉの電圧レベルを調節することによって基準電圧を調節し、結果的に電圧調節器の出力電圧ＶＤＤｉの電圧レベルを制御する。出力電圧ＶＤＤｉはシステムオンチップの電源電圧、又は各サブブロックの電源電圧に提供される。

【0116】

図１９を参照すると、サブブロックＢＬＫｉは、パワーゲーティングトランジスタＭＧを介して電源電圧ＶＤＤに接続される。この時、パワーゲーティングトランジスタＭＧのゲートに印加されるゲート電圧信号ＰＧｉの電圧レベルを調節することによってサブブロックＢＬＫｉに供給される実際の電源電圧を制御することができる。

【0117】

図２０の位相ロックループ（ＰＬＬ：ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐ）９００は、クロック制御信号ＣＣＴＲｉに基づいて出力クロック信号ＣＬＫｉの周波数を調節する。クロック制御信号ＣＣＲＴｉは、周波数分周器ＤＩＶ９１０に入力され、周波数分周器ＤＩＶ９１０はクロック制御信号ＣＣＲＴｉに相応する分周比によって出力クロック信号ＣＬＫｉを分周して位相−周波数検出器（Ｐ／Ｆ）９２０に出力する。位相−周波数検出器（Ｐ／Ｆ）９２０は、基準クロック信号ＲＣＫと分周されたクロック信号とを比較してアップダウン信号を発生し、電荷ポンプＣＰ９３０はアップダウン信号に応答して制御電圧を発生する。電圧制御発振器ＶＣＯ９５０はループフィルタＬＦ９４０によってフィルタリングされた制御電圧に応答して出力クロック信号ＣＬＫｉを発生する。出力クロック信号ＣＬＫｉはシステムオンチップのメインクロック信号、又は各サブブロックの動作のための遠隔クロック信号として提供される。このようにクロック制御信号ＣＣＴＲｉを利用して分周比を調節することによってシステムオンチップ、又は各サブブロックの動作周波数を制御する。

【0118】

図１８、図１９、及び図２０の制御信号（電圧制御信号ＶＣＴＲｉ、ゲート電圧信号ＰＧｉ、クロック制御信号ＣＣＴＲｉ）は、上述したプロセッサ４００のインタラプトサービスルーティンＩＳＲの実行結果、発生する温度管理信号ＴＭ又はこれに基づいて発生する信号である。図１８、図１９、及び図２０の例は、システムオンチップ又は各サブブロックの動作速度を調節する方法を説明するために例示した簡単な構成であり、動作速度の調節はその他の多様な方法で具現することができる。

【0119】

図２１は、図５の温度管理ユニットに含まれる温度サンプリング部の他の例を示すブロック図である。

【0120】

図２１を参照すると、温度サンプリング部１６０ｂは、ラッチ部１６８、複数のサブ温度カウンタ（サブ温度カウンタ１〜３ １６１、１６２、１６３）、及び基準カウンタ１６７を含む。図６の温度サンプリング部１６０ａと比較して、図２１の温度サンプリング部１６０ｂは基準カウンタ１６７を更に含む。

【0121】

ラッチ部１６８は、メイン温度信号ＳＭＴをセンシング周期ごとにラッチしてメイン温度値ＬＡＴを周期的に提供する。上述したようにセンシング周期は、センシング開始信号ＳＥＮＳ及びセンシング終了信号ＳＥＮＤの活性化タイミングによって決定される。サブ温度カウンタ（１６１、１６２、１６３）は、サブ温度信号ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３のパルスをセンシング周期ごとにカウントしてサブ温度カウント値ＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３を周期的に提供する。

【0122】

基準カウンタ１６７は、温度には依存しない基準周波数を有する基準クロック信号ＲＣＬＫをセンシング周期ごとにカウントして基準カウント値ＣＮＴＲを周期的に提供する。基準クロック信号ＲＣＬＫは、水晶発振器等を利用して発生させることができ、システムオンチップの外部から提供される。

【0123】

メイン温度値ＬＡＴ、基準カウント値ＣＮＴＲ、及びサブ温度カウント値ＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３は、レジスタ部１４０に提供される。メイン温度値ＬＡＴ、基準カウント値ＣＮＴＲ、及びサブ温度カウント値ＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３は、図８を参照して説明したようにレジスタ部１４０ａに保存される。この場合、図８のレジスタ部１４０ａは周期的に提供される基準カウント値ＣＮＴＲに基づいて現在の基準カウント値ＣＮＴＲ＿Ｃを保存するレジスタを更に含む。

【0124】

図２２は、本発明の一実施形態による温度管理ユニットの動作の他の例を示すタイミング図である。図２１で説明した温度サンプリング部１６０ｂが基準カウンタ１６７を更に含む実施形態に該当するタイミング図を図２２に示している。

【0125】

図２２を参照すると、温度管理ユニットＴＭＵが初期化されて時刻ｔ１でセンシングイネーブル信号ＥＮＳが活性化され、これに応答してメインセンサＭＳはメイン温度信号ＳＭＴを発生し、サブセンサＳＳ１、…、ＳＳｋはサブ温度信号ＳＰ１、…、ＳＰｋを発生する。メイン温度信号ＳＭＴは、一定の周期ごとに測定されたメイン温度のデジタル値ＤＧＴ１、ＤＧＴ２、ＤＧＴ３を示す。デジタル値ＤＧＴ１、ＤＧＴ２、ＤＧＴ３の測定周期は、メインセンサＭＳの構成、及び／又はセンサ制御部１２０の制御信号によって決定される。サブ温度信号ＳＰ１、…、ＳＰｋは、サブブロックＢＬＫ１、…、ＢＬＫｋのサブ温度にそれぞれ比例する周波数を有するパルス信号の形態で提供される。基準クロック信号ＲＣＬＫは温度には依存しない基準周波数を有し、水晶発振器等を利用して提供される。

【0126】

時刻ｔ２でセンシング開始信号ＳＥＮＳが活性化されると、温度サンプリング部１６０に含まれるラッチ部１６８、基準カウンタ１６７、及びサブ温度カウンタ（１６１、１６２、１６３）がリセットされる。リセット周期ｔＲＳが経過して時刻ｔ３で基準カウンタ１６７、及びサブ温度カウンタ（１６１、１６２、１６３）のカウント動作が始まる。カウント周期ｔＣＰが経過して時刻ｔ４でセンシング終了信号ＳＥＮＤが活性化されると、ラッチ部１６８のラッチ動作が実行され、サンプリングされた第１メイン温度値ＬＡＴ１がレジスタ部１４０に提供される。一方、時刻ｔ４で基準カウンタ１６７、及びサブ温度カウンタ（１６１、１６２、１６３）のカウント動作が終了し、サンプリングされた第１基準カウント値ＣＮＴＲ１及び第１サブ温度カウント値ＣＮＴ１１、…、ＣＮＴｋ１がレジスタ部１４０に提供される。

【0127】

出力周期ｔＯＵＴが経過してセンシング開始信号ＳＥＮＳが再び活性化されると、上述したリセット動作、カウント動作、サンプリング及び出力動作が繰り返され、ラッチ部１６８は第２メイン温度値ＬＡＴ２を出力し、基準カウンタ１６７は第２基準カウント値ＣＮＴＲ２を出力し、サブ温度カウンタ（１６１、１６２、１６３）は第２サブ温度カウント値ＣＮＴ１２、…、ＣＮＴｋ２を出力する。

【0128】

このようにセンシング周期ｔＳＩごとにメイン温度信号ＳＭＴ、基準クロック信号ＲＣＬＫ、及びサブ温度信号ＳＰ１、…、ＳＰｋがサンプリングされてサンプリング値が周期的にレジスタ部１４０に提供される。

【0129】

図２３は、本発明の一実施形態によるシステムオンチップの温度管理方法の他の例を示すフローチャートである。

【0130】

図２、図４、図２２、及び図２３を参照すると、先ず温度管理ユニットＴＭＵを初期化する（ステップＳ１０５）。例えば、プロセッサ４００からの動作制御信号ＤＯＣによって温度管理ユニットＴＭＵをイネーブル状態に設定し、動作に必要な情報を温度管理ユニットＴＭＵに保存する方式で温度管理ユニットＴＭＵを初期化する。温度管理ユニットＴＭＵが初期化されるとメインセンサＭＳ及びサブセンサＳＳｉがイネーブルされてメイン温度信号ＳＭＴ及びサブ温度信号ＳＰｉが発生し、同時に基準クロック信号ＲＣＬＫが提供される。

【0131】

温度管理ユニットＴＭＵは、周期的にメイン温度信号ＳＭＴ、サブ温度信号ＳＰｉ、及び基準クロック信号ＲＣＬＫをサンプリングする（ステップＳ２２５）。温度管理ユニットＴＭＵは、サブ温度信号ＳＰｉのサンプリング値には関係なくメイン温度信号ＳＭＴのサンプリング値がインタラプト条件を満足するか否かを判断する（ステップＳ２４５）。上述したように、インタラプト条件は、システムオンチップ１０の全体的なメイン温度が注目するほどの変化があるか否かを判断できるように設定された少なくとも一つの温度臨界値で現される。

【0132】

メイン温度信号ＳＭＴがインタラプト条件を満足しない場合（ステップＳ２４５で「いいえ」の場合）、温度管理ユニットＴＭＵは次の周期のメイン温度信号ＳＭＴをサンプリングし（ステップＳ２２５）、次の周期のサンプリング値がインタラプト条件を満足するか否かを判断する（ステップＳ２４５）。

【0133】

メイン温度信号ＳＭＴがインタラプト条件を満足する場合（ステップＳ２４５で「はい」の場合）、温度管理ユニットＴＭＵはインタラプト信号ＩＮＴを発生する（ステップＳ２６５）。インタラプト信号ＩＮＴが発生すると、サブ温度信号ＳＰｉのサンプリング値及び基準クロック信号ＲＣＬＫのサンプリング値に基づいてインタラプトサービスルーティンＩＳＲを実行する（ステップＳ２８５）。インタラプトサービスルーティンＩＳＲは、サブブロックＢＬＫｉの温度分布を分析し、適切な措置を決定するためのものとしてソフトウェア、ハードウェア、又はこれらの組み合わせで具現される。例えば、インタラプトサービスルーティンＩＳＲは、システムオンチップ１０の全体的な動作を制御するプロセッサ４００によって実行されるプログラムである。

【0134】

このように、サブ温度信号ＳＰｉには関係なくメイン温度信号ＳＭＴに基づいてシステムオンチップ１０の全体的なメイン温度をモニタリングし、インタラプト信号ＩＮＴが発生した場合にのみサブ温度信号ＳＰｉを取得することによって、迅速且つ効率的な温度管理を実行することができる。

【0135】

サブ温度信号ＳＰｉのサンプリング値及び基準クロック信号ＲＣＬＫのサンプリング値に基づいたインタラプトサービスルーティンＩＳＲは下記のように実行される。

【0136】

現在のサブ温度カウント値ＣＮＴｉ＿Ｃ、現在の基準カウント値ＣＮＴＲ＿Ｃ、及び基準周波数に基づいてサブ温度にそれぞれ比例する現在のサブ温度周波数を計算する。例えば、次の式（２）を利用して現在のサブ温度周波数を計算する。

【0137】

【数2】

【0138】

式（２）中、Ｆｊ及びＣＮＴｊ＿Ｃは、ｊ番目のサブ温度信号ＳＰｊの周波数及び現在のサブ温度カウント値であり、Ｆｒ及びＣＮＴＲ＿Ｃは基準クロック信号ＲＣＬＫの基準周波数及び現在の基準カウント値である。式（２）の計算は、基準クロック信号ＲＣＬＫ及びサブ温度信号ＳＰｉのセンシング周期ｔＳＩ、即ちサンプリング周期が同一であるという条件に基づく。サブ温度周波数Ｆｊを求めると、２つの現在のサブ温度値の差（Ｔｊ−Ｔｋ）は次の式（３）を利用して計算することができる。

【0139】

【数3】

【0140】

式（３）中、Ｔｊ及びＴｋはｊ番目及びｋ番目のサブブロックＢＬＫｊ、ＢＬＫｋの現在のサブ温度値であり、Ｆｊ及びＦｋは式（２）を利用して計算されたｊ番目及びｋ番目のサブ温度信号ＳＰｊ、ＳＰｋの周波数であり、ｂ１は定数値である。ｂ１は本実施形態による温度管理回路ＴＭＵがシステムオンチップに集積された後、実際の動作環境で実験によって決定される。

【0141】

一方、それぞれの現在のサブ温度値は、次の式（４）によって計算される。

【0142】

【数4】

【0143】

式（４）中、Ｔｊはｊ番目のサブブロックＢＬＫｊの現在のサブ温度値であり、Ｆｊは式（２）を利用して計算されたｊ番目のサブ温度信号ＳＰｊの周波数であり、ｃ１及びｃ２は定数値である。ｃ１及びｃ２は、本実施形態による温度管理回路ＴＭＵがシステムオンチップに集積された後、実際の動作環境で実験によって決定される。

【0144】

式（３）及び式（４）の計算は、サブ温度信号ＳＰｉの周波数がサブ温度に比例するという条件に基づく。このように求めた現在のサブ温度値の差Ｔｊ−Ｔｋ、及び／又は現在のサブ温度値Ｔｊを利用して、各サブブロックＢＬＫｊ、ＢＬＫｋの個別的な動作速度を調節することができる。

【0145】

図２４は、本発明の一実施形態によるシステムオンチップの温度管理回路のレイアウトの他の例を示す図である。

【0146】

図２４を参照すると、システムオンチップ３０の温度管理回路は、温度管理ユニットＴＭＵ、メインセンサＭＳ２００、サブセンサＳＳ１ ３１０、サブセンサＳＳ２ ３２０、サブセンサＳＳ３ ３３０、サブセンサＳＳ４ ３４０、及び付加的なサブセンサＡＳ３６０を含む。図２４には、便宜上、４つのサブセンサのみを示したが、サブセンサの個数はシステムオンチップ３０の構成に従って多様に変更することができる。温度管理回路以外のシステムオンチップ３０の他の構成要素は図示を省略した。

【0147】

図２のシステムオンチップ１０の温度管理回路と比較して、図２４のシステムオンチップ３０の温度管理回路は付加的なサブセンサ３６０を更に含む。以下、図２の説明と重複する説明は省略する。

【0148】

付加的なサブセンサ３６０は、メインセンサ２００に隣接して配置され、メイン温度に比例する周波数を有する基準パルス信号ＳＲＰを発生する。付加的なサブセンサ３６０は他のサブセンサ（３１０、３２０、３３０、３４０）と同一構成及び同一動作特性を有する。

【0149】

温度管理ユニット１００は、メイン温度信号ＳＭＴ、基準パルス信号ＳＲＰ、及びサブ温度信号ＳＰｉに基づいてシステムオンチップ３０の温度情報を提供する。温度情報は、上述した現在のメイン温度値ＭＴ＿Ｃ、前のメイン温度値ＭＴ＿Ｐ、現在のサブ温度カウント値ＣＮＴｉ＿Ｃ、並びに図２５及び図２６を参照して後述する現在の基準カウント値ＣＮＴＲ＿Ｃを含む。温度情報は、温度管理ユニット１００の内部に保存され、プロセッサ４００に提供される。温度管理ユニット１００は保存された温度情報に基づいてインタラプト信号ＩＮＴを発生し、プロセッサは、インタラプト信号ＩＮＴ及び提供された温度情報に基づいてシステムオンチップ３０の温度分布を分析し、適切な措置を遂行するためのインタラプトサービスルーティンＩＳＰを実行する。

【0150】

メインセンサ２００と、サブセンサ（３１０、３２０、３３０、３４０）は、システムオンチップ１０が集積される半導体基板に共に集積されるオンチップセンサである。オンチップセンサの出力信号は、測定しようとする温度を正確に反映できるだけでなく、システムの全体的な大きさを減少することができる。

【0151】

図２５は、図２４の温度管理ユニットに含まれる温度サンプリング部の一例を示すブロック図である。

【0152】

図２５を参照すると、温度サンプリング部１６０ｃは、ラッチ部１６８、複数のサブ温度カウンタ（１６１、１６２、１６３）、及び付加的なカウンタ１６６を含む。図６の温度サンプリング部１６０ａと比較して、図２５の温度サンプリング部１６０ｃは付加的なカウンタ１６６を更に含む。

【0153】

ラッチ部１６８は、メイン温度信号ＳＭＴをセンシング周期ごとにラッチしてメイン温度値ＬＡＴを周期的に提供する。上述したようにセンシング周期は、センシング開始信号ＳＥＮＳ及びセンシング終了信号ＳＥＮＤの活性化タイミングによって決定される。サブ温度カウンタ（１６１、１６２、１６３）は、サブ温度信号ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３のパルスをセンシング周期ごとにカウントしてサブ温度カウント値ＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３を周期的に提供する。

【0154】

付加的なカウンタ１６６は、図２４の付加的なサブセンサ３６０から発生したメイン温度に比例する周波数を有する周波数を有する基準パルス信号ＳＲＰをカウントして、基準カウント値ＣＮＴＲを周期的に提供する。

【0155】

メイン温度値ＬＡＴ、基準カウント値ＣＮＴＲ、及びサブ温度カウント値ＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３はレジスタ部１４０に提供される。メイン温度値ＬＡＴ、基準カウント値ＣＮＴＲ、及びサブ温度カウント値ＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３は、図８を参照して説明したようにレジスタ部１４０ａに保存される。この場合、図８のレジスタ部１４０ａは周期的に提供される基準カウント値ＣＮＴＲに基づいて現在の基準カウント値ＣＮＴＲ＿Ｃを保存するレジスタを更に含む。

【0156】

図２６は、本発明の一実施形態による温度管理ユニットの動作の他の例を示すタイミング図である。

【0157】

図２６を参照すると、温度管理ユニットＴＭＵが初期化されて時刻ｔ１でセンシングイネーブル信号ＥＮＳが活性化され、これに応答してメインセンサＭＳはメイン温度信号ＳＭＴを発生し、サブセンサＳＳ１、…、ＳＳｋはサブ温度信号ＳＰ１、…、ＳＰｋを発生し、付加的なサブセンサ３６０は基準パルス信号ＳＲＰを発生する。メイン温度信号ＳＭＴは、一定の周期ごとに測定されたメイン温度のデジタル値ＤＧＴ１、ＤＧＴ２、ＤＧＴ３を示す。デジタル値ＤＧＴ１、ＤＧＴ２、ＤＧＴ３の測定周期は、メインセンサＭＳの構成、及び／又はセンサ制御部１２０の制御信号によって決定される。サブ温度信号ＳＰ１、…、ＳＰｋは、サブブロックＢＬＫ１、…、ＢＬＫｋのサブ温度にそれぞれ比例する周波数を有するパルス信号の形態で提供される。基準パルス信号ＳＲＰはメイン温度に比例する周波数を有するパルス信号の形態で提供される。

【0158】

時刻ｔ２でセンシング開始信号ＳＥＮＳが活性化されると、温度サンプリング部１６０に含まれるラッチ部１６８、付加的なカウンタ１６６、及びサブ温度カウンタ（１６１、１６２、１６３）がリセットされる。リセット周期ｔＲＳが経過して時刻ｔ３で付加的なカウンタ１６６、及びサブ温度カウンタ（１６１、１６２、１６３）のカウント動作が始まる。カウント周期ｔＣＰが経過して時刻ｔ４でセンシング終了信号ＳＥＮＤが活性化されると、ラッチ部１６８のラッチ動作が実行され、サンプリングされた第１メイン温度値ＬＡＴ１がレジスタ部１４０で提供される。一方、時刻ｔ４で付加的なカウンタ１６６、及びサブ温度カウンタ（１６１、１６２、１６３）のカウント動作が終了し、サンプリングされた第１基準カウント値ＣＮＴＲ１及び第１サブ温度カウント値ＣＮＴ１１、…、ＣＮＴｋ１がレジスタ部１４０に提供される。

【0159】

出力周期ｔＯＵＴが経過してセンシング開始信号ＳＥＮＳが再び活性化されると、上述したリセット動作、カウント動作、サンプリング及び出力動作が繰り返され、ラッチ部１６８は第２メイン温度値ＬＡＴ２を出力し、付加的なカウンタ１６６は第２基準カウント値ＣＮＴＲ２を出力し、サブ温度カウンタ（１６１、１６２、１６３）は第２サブ温度カウント値ＣＮＴ１２、…、ＣＮＴｋ２を出力する。

【0160】

このように、センシング周期ｔＳＩごとにメイン温度信号ＳＭＴ、基準パルス信号ＳＲＰ、及びサブ温度信号ＳＰ１、…、ＳＰｋがサンプリングされてサンプリング値が周期的にレジスタ部１４０に提供される。

【0161】

図２７は、本発明の一実施形態によるシステムオンチップの温度管理方法の他の例を示すフローチャートである。

【0162】

図４、図２４、図２５、及び図２６を参照すると、先ず温度管理ユニットＴＭＵを初期化する（ステップＳ１０７）。例えば、プロセッサ４００からの動作制御信号ＤＯＣにより温度管理ユニットＴＭＵをイネーブル状態に設定し、動作に必要な情報を温度管理ユニットＴＭＵに保存する方式で温度管理ユニットＴＭＵを初期化する。温度管理ユニットＴＭＵが初期化されるとメインセンサＭＳ、サブセンサＳＳｉ、及び付加的なセンサ３６０がイネーブルされてメイン温度信号ＳＭＴ、サブ温度信号ＳＰｉ、及び基準パルス信号ＳＲＰが発生する。

【0163】

温度管理ユニットＴＭＵは、周期的にメイン温度信号ＳＭＴ、サブ温度信号ＳＰｉ、及び基準パルス信号ＳＲＰをサンプリングする（ステップＳ２２７）。温度管理ユニットＴＭＵは、サブ温度信号ＳＰｉのサンプリング値には関係なくメイン温度信号ＳＭＴのサンプリング値がインタラプト条件を満足するか否かを判断する（ステップＳ２４７）。上述したように、インタラプト条件は、システムオンチップ３０の全体的なメイン温度が注目するほどの変化があるか否かを判断できるように設定された少なくとも一つの温度臨界値で現される。

【0164】

メイン温度信号ＳＭＴがインタラプト条件を満足しない場合（ステップＳ２４７で「いいえ」の場合）、温度管理ユニットＴＭＵは次の周期のメイン温度信号ＳＭＴをサンプリングし（ステップＳ２２７）、次の周期のサンプリング値がインタラプト条件を満足するか否かを判断する（ステップＳ２４７）。

【0165】

メイン温度信号ＳＭＴがインタラプト条件を満足する場合（ステップＳ２４７で「はい」の場合）、温度管理ユニットＴＭＵはインタラプト信号ＩＮＴを発生する（ステップＳ２６７）。インタラプト信号ＩＮＴが発生すると、サブ温度信号ＳＰｉのサンプリング値及び基準パルス信号ＳＲＰのサンプリング値に基づいてインタラプトサービスルーティンＩＳＲを実行する（ステップＳ２８７）。インタラプトサービスルーティンＩＳＲは、サブブロックＢＬＫｉの温度分布を分析し、適切な措置を決定するためのものとしてソフトウェア、ハードウェア、又はこれらの組み合わせで具現される。例えば、インタラプトサービスルーティンＩＳＲは、システムオンチップ３０の全体的な動作を制御するプロセッサ４００により実行されるプログラムである。

【0166】

このように、サブ温度信号ＳＰｉには関係なくメイン温度信号ＳＭＴに基づいてシステムオンチップ３０の全体的なメイン温度をモニタリングし、インタラプト信号ＩＮＴが発生した場合にのみサブ温度信号ＳＰｉを取得することによって、迅速且つ効率的な温度管理を実行することができる。

【0167】

サブ温度信号ＳＰｉのサンプリング値及び基準パルス信号ＳＲＰのサンプリング値に基づいたインタラプトサービスルーティンＩＳＲは次のように実行される。

【0168】

現在のサブ温度カウント値ＣＮＴｉ＿Ｃ及び現在の基準カウント値ＣＮＴＲ＿Ｃに基づいて現在のサブ温度値を決定する。例えば、次の式（５）を利用して現在のサブ温度値を計算する。

【0169】

【数5】

【0170】

式（５）中、Ｔｊはｊ番目のサブブロックＢＬＫｊの現在のサブ温度値であり、ＭＴ＿Ｃは現在のメイン温度値であり、ＣＮＴｊ＿Ｃはｊ番目のサブ温度信号ＳＰｊの現在のサブ温度カウント値であり、ＣＮＴＲ＿Ｃは基準パルス信号ＳＲＰの現在の基準カウント値である。式（５）の計算は、基準パルス信号ＳＲＰ及びサブ温度制御信号ＳＰｉのセンシング周期ｔＳＩ、即ちサンプリング周期が同一であり、基準パルス信号ＳＲＰ及びサブ温度信号ＳＰｉの周波数はそれぞれの温度に比例するという条件に基づく。このようにして求めた現在のサブ温度値Ｔｉを利用して、各サブブロックＢＬＫｉの個別的な動作速度を調節することができる。

【0171】

一実施形態において、図４のプロセッサ４００は、インタラプト信号ＩＮＴには関係なく周期的に温度情報ＤＴＩを温度管理ユニット１００から受信することができる。温度情報ＤＴＩは、サブ温度信号ＳＰｉのサンプリング値及び基準パルス信号ＳＲＰのサンプリング値を含む。プロセッサ４００は、周期的に提供される温度情報ＤＴＩに基づいて、式（５）のような計算を通じて現在のサブ温度値Ｔｉを周期的に計算する。結果的に、図２４〜図２７を参照して説明した実施形態の場合に、プロセッサ４００は、メイン温度信号ＳＭＴの変化には関係なく周期的に計算された現在のサブ温度値Ｔｉに基づいて各サブブロックＢＬＫｉの個別的な動作速度を調節することができる。

【0172】

図２８は、本発明の一実施形態によるシステムオンチップの温度管理回路のレイアウトの他の例を示す図である。

【0173】

図２８を参照すると、システムオンチップ４０の温度管理回路は、温度管理ユニットＴＭＵ、メインセンサＭＳ２００、サブセンサＳＳ１ ３１０、サブセンサＳＳ２ ３２０、サブセンサＳＳ３ ３３０、サブセンサＳＳ４ ３４０、及び複数のヒートブリッジ（ｈｅａｔ ｂｒｉｄｇｅｓ）（３５、３６、３７、３８）を含む。便宜上、図２８には４つのサブセンサのみを図示したが、サブセンサの個数はシステムオンチップ４０の構成によって多様に変更することができる。図２に示した信号及び温度管理回路以外のシステムオンチップ４０の他の構成要素は図示を省略した。

【0174】

図２のシステムオンチップ１０の温度管理回路と比較し、図２８のシステムオンチップ４０の温度管理回路は、複数の付加的なヒートブリッジ（３５、３６、３７、３８）を更に含む。以下、図２の説明と重複する説明は省略する。

【0175】

ヒートブリッジ（３５、３６、３７、３８）は、システムオンチップ４０が集積される半導体基板より高い熱伝導率を有し、サブセンサ（３１０、３２０、３３０、３４０）のそれぞれをメインセンサ２００と熱的に接続する。本実施形態による温度管理回路の性能は、メインセンサ２００によって測定されるメイン温度がシステムオンチップ４０の全体的な温度をどの程度正確に反映しているのかに依存する。

【0176】

図２を参照して上述したように、メインセンサ２００は、システムオンチップ４０の全体的なメイン温度を正確に反映できる位置に集積される。例えば、メインセンサ２００と各サブセンサ（３１０、３２０、３３０、３４０）との間の距離の偏差が最小になる位置にメインセンサ２００が集積される。メインセンサ２００と各サブセンサ（３１０、３２０、３３０、３４０）との間の熱伝導率が異なる場合には、これを考慮してメインセンサ２００の位置を決定する。ヒートブリッジ（３５、３６、３７、３８）は、相対的に高い熱伝導率を有するのでメインセンサ２００と各サブセンサ（３１０、３２０、３３０、３４０）との間の熱伝導率偏差の減少に寄与し、従ってメインセンサ２００によって測定されるメイン温度とシステムオンチップ４０の実際的な全体温度との間の誤差を減少することができる。

【0177】

上述したように、メインセンサ２００とサブセンサ（３１０、３２０、３３０、３４０）は、システムオンチップ１０が集積される半導体基板に共に集積されるオンチップセンサである。オンチップセンサの出力信号は、測定しようとする温度を正確に反映できるだけでなく、システムの全体的な大きさを減少することができる。

【0178】

図２９は、図２８の温度管理回路に含まれるヒートブリッジの一例を示す図である。

【0179】

図２９を参照すると、半導体基板を利用して第１サブセンサ３１０、メインセンサ２００、及びこれらを熱的に接続する第１ヒートブリッジ３５を形成する。図２８に示した残りのヒートブリッジ（３６、３７、３８）も、同様の構造で形成される。図２９に示したように、第１ヒートブリッジ３５は、半導体基板の上部表面に形成される電極３５１、３５２、ビア（Ｖｉａ）のような垂直コンタクト３５３、３５４、及び金属ライン３５５を含む。電極３５１、３５２は、許容される設計マージンの範囲内で可能な限り広い面積で形成される。金属ライン３５５は、信号ライン及び電圧ラインを形成する金属層にパターン化されて形成される。

【0180】

このように、高い熱伝導率を有するヒートブリッジ（３５、３６、３７、３８）を利用してサブセンサ（３１０、３２０、３３０、３４０）のそれぞれを、メインセンサ２００と熱的に結合させることによって温度管理回路及びそれを含むシステムオンチップの性能をより一層向上させることができる。

【0181】

図３０は、本発明の一実施形態によるシステムオンチップを電子機器に応用した一例を示すブロック図である。

【0182】

図３０を参照すると、電子機器１０００は、システムオンチップ１０１０、メモリ装置１０２０、保存装置１０３０、入出力装置１０４０、パワーサプライ１０５０、及びイメージセンサ１０６０を含む。一方、図３０には示さなかったが、電子機器１０００は、ビデオカード、サウンドカード、メモリカード、ＵＳＢ装置などと通信するか、又は他の電子機器と通信できるポート（ｐｏｒｔ）を更に含むことができる。

【0183】

システムオンチップ１０１０は、本発明の実施形態による温度管理回路を含む。温度管理回路は、上述したように、温度管理ユニットＴＭＵ、デジタル信号を発生するメインセンサ（図示せず）、及びパルス信号を発生する複数のサブセンサ（図示せず）を含む。システムオンチップ１０１０は、それぞれの熱源として作用する複数のサブブロックを含み、一つ以上のプロセッサを含む。例えば、サブブロックのそれぞれは、ＣＰＵとメモリコントローラなどが含まれるコアブロック（ＣＯＲＥ＿ＢＬＫ）、ディスプレイコントローラブロック（ＤＩＳＰ＿ＢＬＫ）、ファイルシステムブロック（ＦＳＹＳ＿ＢＬＫ）、ＧＰＵ（ｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）ブロック（Ｇ３Ｄ＿ＢＬＫ）、イメージ信号プロセッサブロック（ＩＳＰ＿ＢＬＫ）、マルチフォーマットコーデックブロック（ＭＦＣ＿ＢＬＫ）などを含む。

【0184】

システムオンチップ１０１０は、アドレスバス（ａｄｄｒｅｓｓ ｂｕｓ）、制御バス（ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｕｓ）、及びデータバス（ｄａｔａ ｂｕｓ）を介してメモリ装置１０２０、保存装置１０３０、入出力装置１０４０、及びイメージセンサ１０６０と通信を遂行する。実施形態により、システムオンチップ１０１０は、周辺構成要素相互接続（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ：ＰＣＩ）バスのような拡張バスにも接続される。

【0185】

メモリ装置１０２０は、電子機器１０００の動作に必要なデータ及びプログラムコードを保存する。例えば、メモリ装置１０２０は、ＤＲＡＭ、モバイルＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＰＲＡＭ、ＦｅＲＡＭ、ＲｅＲＡＭ、及び／又はＭＲＡＭで具現される。保存装置１０３０は、ＳＳＤ（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｒｉｖｅ）、ＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）、ＣＤ−ＲＯＭなどを含む。入出力装置１０４０は、キーボード、キーパッド、マウスなどのような入力手段、及びプリンタ、ディスプレイなどのような出力手段を含む。パワーサプライ１０５０は、電子機器１０００の動作に必要な動作電圧を供給する。

【0186】

イメージセンサ１０６０は、バス又は他の通信リンクを介してシステムオンチップ１０１０と接続して通信を遂行する。イメージセンサ１０６０は、システムオンチップ１０１０と共に一つのチップに集積することもでき、それぞれ異なるチップにそれぞれ集積することもできる。

【0187】

図３０に示した電子機器１０００の構成要素の少なくとも一部は、多様な形態のパッケージで具現することができる。例えば、少なくとも一部の構成は、ＰｏＰ（Ｐａｃｋａｇｅ ｏｎ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＢＧＡｓ（Ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙｓ）、ＣＳＰｓ（Ｃｈｉｐ ｓｃａｌｅ ｐａｃｋａｇｅｓ）、ＰＬＣＣ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｌｅａｄｅｄ Ｃｈｉｐ Ｃａｒｒｉｅｒ） 、ＰＤＩＰ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｄｕａｌ Ｉｎ−Ｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、Ｄｉｅ ｉｎ Ｗａｆｆｌｅ Ｐａｃｋ、Ｄｉｅ ｉｎ Ｗａｆｅｒ Ｆｏｒｍ、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）、ＣＥＲＤＩＰ（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｄｕａｌ Ｉｎ−Ｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＭＱＦＰ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｍｅｔｒｉｃ Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋ ）、ＴＱＦＰ（Ｔｈｉｎ Ｑｕａｄ Ｆｌａｔｐａｃｋ）、ＳＯＩＣ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ、ＳＳＯＰ（Ｓｈｒｉｎｋ Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＴＳＯＰ（Ｔｈｉｎ Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ）、ＴＱＦＰ（Ｔｈｉｎ Ｑｕａｄ Ｆｌａｔｐａｃｋ）、ＳＩＰ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＭＣＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｃｈｉｐ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＷＦＰ（Ｗａｆｅｒ−ｌｅｖｅｌ Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＷＳＰ（Ｗａｆｅｒ−Ｌｅｖｅｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ Ｓｔａｃｋ Ｐａｃｋａｇｅ）などのようなパッケージを利用して実装される。

【0188】

一方、電子機器１０００は、少なくとも一つのシステムオンチップを含む全ての装置及びシステムと解釈すべきである。例えば、電子機器１０００は、デジタルカメラ、移動電話器、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、ＰＭＰ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｐｌａｙｅｒ）、スマートフォンなどを含む。

【0189】

図３１は、図３０の電子機器に使用されるインターフェースの一例を示すブロック図である。

【0190】

図３１を参照すると、電子機器１１００は、ＭＩＰＩ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を使用又は支援できるデータ処理装置で具現することができ、アプリケーションプロセッサチップ形態のシステムオンチップ１１１０、イメージセンサ１１４０、及びディスプレイ１１５０などを含む。システムオンチップ１１１０は本発明の実施形態による温度管理回路を含む。

【0191】

温度管理回路は、上述したように、温度管理ユニットＴＭＵ１００、電力管理ユニットＰＭＵ５００、デジタル信号を発生するメインセンサ（図示せず）、及びパルス信号を発生する複数のサブセンサ（図示せず）を含む。システムオンチップ１１１０のＣＳＩホスト１１１２は、ＣＳＩ（Ｃａｍｅｒａ Ｓｅｒｉａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を介してイメージセンサ１１４０のＣＳＩ装置１１４１とシリアル通信を遂行する。一実施形態において、ＣＳＩホスト１１１２は、デシリアライザ（ＤＥＳ：ｄｅｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ）を含み、ＣＳＩ装置１１４１は、シリアライザ（ＳＥＲ：ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ）を含む。システムオンチップ１１１０のＤＳＩホスト１１１１は、ＤＳＩ（Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｅｒｉａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を介してディスプレイ１１５０のＤＳＩ装置１１５１とシリアル通信を遂行する。

【0192】

一実施形態において、ＤＳＩホスト１１１１は、ＳＥＲ（ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ）を含み、ＤＳＩ装置１１５１は、ＤＥＳ（ｄｅｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ）を含む。更に、電子機器１１００は、システムオンチップ１１１０と通信を遂行できるＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）チップ１１６０を更に含む。電子機器１１００のＰＨＹ（物理層）１１１３とＲＦチップ１１６０のＰＨＹ（物理層）１１６１は、ＭＩＰＩ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ） ＤｉｇＲＦによってデータ送受信を遂行する。また、システムオンチップ１１１０は、ＰＨＹ１１６１のＭＩＰＩ ＤｉｇＲＦに伴うデータ送受信を制御するＤｉｇＲＦマスター１１１４を更に含む。

【0193】

一方、電子機器１１００は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）１１２０、ストレージ１１７０、マイク１１８０、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１１８５、及びスピーカー１１９０を含む。また、電子機器１１００は、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ ＷｉｄｅＢａｎｄ）１２１０、ＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１２２０、及びＷＩＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）１２３０などを利用して通信を遂行する。図３１に示した電子機器１１００の構造及びインターフェースは一つの例示であって、これに限定されるものではない。

【0194】

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0195】

本発明の実施形態による電力管理回路及び電力管理方法は、効率的な温度管理が要求されるシステムオンチップ、これを含む装置及びシステムに有用に適用することができ、特に小型化、高性能、及び効率的な電力管理が要求されるデジタルカメラ、移動電話器、ＰＤＡ、ＰＭＰ、スマートフォンなどの携帯機器に一層有用に適用することができる。

【符号の説明】

【0196】

１０、２０、３０、４０、１０１０、１１１０ システムオンチップ（ＳＯＣ）
３５〜３８ 第１〜第４ヒートブリッジ
１００ 温度管理ユニット（ＴＭＵ）
１２０ センサ制御部
１４０、１４０ａ レジスタ部
１４２〜１４６ レジスタ１〜５（ＲＥＧ１〜５）
１６０、１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ 温度サンプリング部
１６１〜１６３ サブ温度カウンタ１〜３
１６６ 付加的なカウンタ
１６７ 基準カウンタ
１６８ ラッチ部
１８０ インタラプト発生部
１８１〜１８５ 第１〜第５比較器（ＣＯＭ）
１８６〜１８８ 第１〜第３論理和ゲート
２００ メインセンサ（ＭＳ）
２２０、２２２ 温度検出部（ＤＥＴ）
２４０ アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）
３１０ サブセンサＳＳ１
３１１ ＮＡＮＤロジックゲート
３１２〜３１５、３１２ａ、３１２ｂ インバータ
３２０ サブセンサＳＳ２
３３０ サブセンサＳＳ３
３４０ サブセンサＳＳ４
３５１、３５２ 電極
３５３ 金属ライン
３５４、３５５ 垂直コンタクト
３６０ 付加的なサブセンサ（ＡＳ）
４００ プロセッサ
５００ 電力管理ユニット（ＰＭＵ）
６００ 電気フューズＲＯＭ（ＥＦＲＯＭ）
７００ 電圧調節器
７１０ 基準電圧発生器（ＶＲＥＦ）
７１２ 単位利益増幅器（ＡＭＰ）
８００ サブブロック（ＢＬＫｉ）
９００ 位相ロックループ
９１０ 周波数分周器（ＤＩＶ）
９２０ 位相−周波数検出器（Ｐ／Ｆ）
９３０ 電荷ポンプ（ＣＰ）
９４０ ループフィルタ（ＬＦ）
９５０ 電圧制御発振器（ＶＣＯ）
１０００、１１００ 電子機器
１０２０ メモリ装置
１０３０ 保存装置
１０４０ 入出力装置
１０５０ パワーサプライ
１０６０ イメージセンサ
１１１１ ＤＳＩホスト
１１１２ ＣＳＩホスト
１１１３、１１６１ ＰＨＹ（物理層）
１１１４ ＤｉｇＲＦマスター
１１２０ ＧＰＳ
１１４０ イメージセンサ
１１４１ ＣＳＩ装置
１１５０ ディスプレイ
１１５１ ＤＳＩ装置
１１６０ ＲＦチップ
１１６２ ＤｉｇＲＦスレーブ
１１７０ ストレージ
１１８０ マイク
１１８５ ＤＲＡＭ
１１９０ スピーカー
１２１０ ＵＷＢ
１２２０ ＷＬＡＮ
１２３０ ＷＩＭＡＸ
ＩＮＴ インタラプト信号
ＲＣＬＫ 基準クロック信号
ＳＭＴ メイン温度信号
ＳＰｉ サブ温度信号
ＳＲＰ 基準パルス信号
ＴＲＰ トリップ信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】