[发明专利]半导体集成电路装置和包括该装置的内部功率控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路装置以及一种包括该装置的内部功率控制系统，并且更具体地涉及可以适当调整将要提供至内部电路的功率电压的半导体集成电路装置以及包括该装置的内部功率控制系统。

背景技术

日本专利未审公开申请No.2006-120686(Kokai)(专利文献1)公开了一种LSI(大规模集成电路)安装板，其目的是：通过挽救因每个LSI中各种因素或者质量改变使得它们不满足频率规格要求或者功率规格要求而可能作为残品被废除的LSI，来改善可接受的LSI的产出率，并且其中在LSI中提供了用于检测因每个LSI中的质量改变而引起的性能波动的电路，且利用该电路的输出值来控制将要提供给LSI的电压。LSI安装板被设计为在LSI虽然工作频率尚有盈余但因其功耗太大而被视为残品时，通过对施加到该LSI的电压进行设置使得该电压低于适当的标准值，或者在LSI虽然功耗尚有盈余但因工作频率低而被视为残品时，通过对施加到该LSI的电压进行设置使得该电压高于适当的标准值，而使得该LSI安装板可以同时满足工作频率和功耗的规格要求。

具体而言，安装在LSI安装板上的LSI包括处理器、环形振荡器、LSI工作速度测量电路、功率控制电路和存储器控制电路。除LSI之外，在LSI安装板上还提供有时钟振荡器、电压可变电源电路、ROM和电压固定电源电路。时钟振荡器为LSI产生工作时钟信号。时钟振荡器生成的时钟信号被传送到LSI的各个电路。电压可变电源电路为LSI提供功率。ROM在其中存储计算的标志和速度值。LSI工作速度测量电路测量环形振荡器的输出频率。因此，可以得到因LSI中的制造改变或者各种因素而引起的LSI工作速度波动值。使用这些电路，就可能知道在预定周期内环形振荡器的输出会上升多少倍。

功率控制电路包括寄存器、计数器和比较器。设定将要施加的最优电压所需的速度值被设置在寄存器上。利用与LSI的工作速度对应的值来生成设定在寄存器上的速度值。该速度值可以从处理器中读取或者写入到处理器。每次时钟信号上升时计数器递增一个值。比较器将寄存器的输出与计数器的输出进行比较，并输出功率电压控制信号。功率电压控制信号被传送到电压可变电源电路。当计数器值小于由寄存器输出的速度值时，功率电压控制信号转到电平H(逻辑高)，或者当计数器值等于或大于该速度值时，功率电压控制信号转到电平L(逻辑低)。电压可变电源电路输出的电压可以通过改变功率电压控制信号的占空率来调整。

处理器从ROM读取速度值，并且将速度值写入到寄存器之中。通过该过程，就可以为每个端口设置将要施加至LSI上的适当电压。

通过降低将要施加至LSI的电压使得LSI的功耗变成低于规格要求的功耗，就可能使具有的最大工作频率高于规格要求的工作频率且具有的功耗大于规格要求的功耗的LSI转变成合格品。另外，通过增加需要施加的电压使得最大工作频率变成高于规格要求的工作频率，就可能使具有的最大工作频率低于规格要求的工作频率且具有的功耗小于规格要求的功耗的LSI转变成合格品。

然而，由于计算施加电压的过程仅在产品出厂检查时执行，并且仅当能够克服因制造工艺中的差异或者各种因素而引起的初始性能改变时，才在随后使用此时得到的值，而不能处理产品出厂之后出现的瞬时改变。另外，由于需要处理器、ROM等，因此电路将变得既复杂又庞大。

[专利文献1]

日本专利未审公开申请(Kokai)No.2006-120686

发明内容

本发明的一个目的是提供一种半导体集成电路装置和一种包括这种半导体集成电路装置的内部功率控制系统，该半导体集成电路装置不仅能够在出现因制造工艺中的差异或者各种因素引起的性能初始改变时对将要施加至内部电路的功率电压动态执行适当调节，而且在出现时间消逝的改变时也能够对该功率电压动态执行适当调节。

根据本发明的半导体集成电路装置包括：半导体衬底、振荡器、内部电路、频率比较电路和内部电源电路。该振荡器形成于半导体衬底上，并输出监测时钟信号，该监测时钟信号具有取决于制造工艺的频率。该内部电路形成在半导体衬底上。该频率比较电路将振荡器输出的监测时钟信号与具有预定频率的参考时钟信号进行比较，并输出与监测时钟信号频率和参考时钟信号频率之间的差值对应的差分信号。内部电源电路为内部电路提供与频率比较电路输出的差分信号对应的内部功率电压。