半导体器件、半导体系统及其控制方法技术方案

本公开的实施例涉及半导体器件、半导体系统及其控制方法。提供了一种半导体器件，该半导体器件可以在向多个模块分配性能的同时抑制加热，在考虑到多个模块的使用条件的同时控制多个模块的热量生成。半导体器件包括：负载检测单元，该负载检测单元检测多个模块的操作速率；加权计算单元，该加权计算单元基于多个模块的操作速率来计算多个模块的系数；以及热量生成控制单元，该热量生成控制单元基于多个模块的系数来控制多个模块的消耗。

Semiconductor Devices, Semiconductor Systems and Their Control Methods

【技术实现步骤摘要】
半导体器件、半导体系统及其控制方法相关申请的交叉引用包括本说明书、附图和摘要的于2017年12月22日提交的日本专利申请第2017-246307号的公开内容以其整体通过引用并入本文。
本专利技术涉及一种半导体器件、半导体系统及其控制方法。例如，本专利技术涉及一种半导体器件、半导体系统及其控制方法，例如，该控制方法执行热量生成控制。
技术介绍
近年来，在半导体集成电路器件中，为了满足市场需求(诸如增加容量、改进性能、降低成本以及改善用户体验)，执行半导体工艺的快速加速和包括多个高性能/高功率硬件模块的SoC(片上系统)的扩大规模。由于SoC的这种扩大规模，针对热量生成的对策的重要性不断增加。日本特开2014-186418号公报(专利文献1)公开了一种技术，该技术包括待管理的多个不同类型的装置和管理提供给待管理的多个装置的功率的管理装置，并且管理装置向待管理的装置提供预定的总功率量，使得待管理的装置的总性能量变成最大。通过使用在日本特开2014-186418号公报中公开的技术，可以在将整个性能的劣化抑制到最小的同时降低功耗。由XinWang编写的ARM(非专利文献1)白皮书“IntelligentPowerAllocation,Maximizeperformanceinthethermalenvelope”公开了一种技术，在该技术中，IPA(智能功率分配)从可选地设置的THS(热传感器)获取温度信息，并且通过获得通过用于由IPA控制的多个模块(模块A/B)的可用功耗并且调整时钟，来执行热量生成控制。具体地，在非专利文献1中公开的技术中，基于从THS获得的温度信息，计算可以通过PID控制使用以使得在预设目标温度下达到饱和的功耗，并且基于任意固定系数，将可以使用的功耗分配给通过IPA控制的多个模块。然后，将可以由分配的功耗使用的频率与预先登记的对应表相比较，并且对其进行设置。因此，在非专利文献1中公开的技术中，可以通过降低频率来降低动态功率，以及执行热量生成控制。
技术实现思路
然而，在非专利文献1中公开的技术中，会仅以固定比率来分配可以使用的功耗。当执行热量生成控制时，会存在期望根据此时的负载状态和使用情况来抑制其性能劣化的模块。然而，在非专利文献1中公开的技术中，存在以下问题：必须根据预设固定系数而不考虑模块的使用条件来执行对目标模块的热量生成控制(性能劣化)。同样在日本特开2014-186418号公报中公开的技术中，以固定比率向待管理的每个装置提供功率，使得存在与在非专利文献中公开的技术的问题相同的问题。其它问题和新颖特征将通过对本说明书和附图的描述而变得显而易见。根据实施例，一种半导体器件基于多个模块的操作速率来计算多个模块的系数，并且基于所计算的多个模块的系数来控制多个模块的功耗。根据本实施例，可以在向多个模块分配性能的同时抑制加热，在考虑到多个模块的使用条件的同时控制该多个模块的热量生成。附图说明图1是示出了根据实施例的半导体器件的配置示例的框图。图2是示出了根据实施例的半导体器件的操作示例的流程图。图3是示出了根据第一实施例的半导体器件的配置示例的框图。图4是示出了根据第一实施例的在半导体器件中可用的功耗的分配示例的示意图。图5是示出了根据第一实施例的半导体器件的操作示例的流程图。图6是示出了根据第二实施例的半导体系统的配置示例的框图。图7是示出了根据第二实施例的第一半导体器件的配置示例的框图。图8是示出了根据第三实施例的第一半导体器件的配置示例的框图。具体实施方式将说明以下实施例，为了方便起见，若必要，将以下实施例划分成多个部分或者实施例。除了特别清楚地表明的情况之外，多个部分或者实施例不是相互无关的，而是一个部分或者实施例具有关系，诸如，另一部分或者实施例的修改示例、应用、细节以及对一些或者全部的补充说明。在以下实施例中，当涉及元件的数目等(包括数量、数值、量、范围等)时，除了特别明确地指定以下实施例和在理论上以下实施例明确限于特定数量的情况之外，以下实施例可以不限于特定数量，而是可以大于或者小于特定数量。进一步地，在以下实施例中，除了特别明确地指定和从理论的观点来看被认为是明显必不可少的等情况之外，元件(包括操作步骤等)不一定是必不可少的。实施例的概况在描述实施例之前，将描述实施例的概况。图1是示出了根据实施例的半导体器件100的配置示例的框图。半导体器件100形成在单个半导体芯片上。半导体器件100包括负载检测单元1、加权计算单元2和热量生成控制单元3。负载检测单元1检测多个模块的操作速率。多个模块是其热量生成被控制的模块。负载检测单元1将检测到的多个模块的操作速率输出至加权计算单元2。加权计算单元2接收多个模块的操作速率。进一步地，加权计算单元2基于多个模块的操作速率来计算多个模块的系数。然后，加权计算单元2将所计算的多个模块的系数输出至热量生成控制单元3。热量生成控制单元3从热量生成控制单元3接收多个模块的系数。然后，热量控制单元3基于多个模块的系数控制多个模块的功耗。随后，将参照图2的流程图描述根据实施例的半导体器件100的操作示例。首先，半导体器件100通过负载检测单元1检测多个模块的操作速率(步骤S101)。接下来，半导体器件100通过加权计算单元2基于多个模块的操作速率来计算多个模块的系数(步骤S102)。接下来，半导体器件100通过热量生成控制单元3基于多个模块的系数来控制多个模块的功耗(步骤S103)。如上所述，根据实施例的半导体器件100基于多个模块的操作速率来计算多个模块的系数。进一步地，半导体器件100基于所计算的多个模块的系数来控制多个模块的功耗。因此，在半导体器件100中，可以在考虑到多个模块的使用条件的同时控制每个模块的功耗。具体地，在半导体器件100中，可以在向多个模块分配性能的同时抑制加热，在考虑到多个模块的使用条件的同时控制该多个模块的热量生成。第一实施例随后，将描述第一实施例。图3是示出了根据第一实施例的半导体器件100A的配置示例的框图。半导体器件100A包括作为硬件配置的THS8、CPU(中央处理单元)9、GPU(图形处理单元)10、存储器11和总线12。CPU9、GPU10和存储器11通过总线12耦合。图3示出了两个模块(该两个模块是CPU9和GPU10)用作其热量生成被控制的模块的示例。然而，其热量生成被控制的模块的数目不限于两个。其热量生成被控制的模块的数目可以是大于或者等于两个的任何数量。其热量生成被控制的模块可以是除了CPU和GPU之外的任何模块。半导体器件100A进一步包括作为软件配置的负载检测单元1A、加权计算单元2A、热量生成单元3A、温度检测单元4、温度确定单元5、功率计算单元6和基础数据7。当至少一个处理器执行存储在存储器11中的程序时，执行负载检测单元1A、加权计算单元2A、热量生成控制单元3A、温度检测单元4、温度确定单元5和功率计算单元6中的处理。基础数据7包括Tstart、Tcontrol、Psustainable、Wcpu和Wgpu。例如，基础数据7预先存储在存储器11中。THS8是用于测量安装半导体器件100A的芯片(半导体芯片)上的结温Tcurrent(t)的热传感器。温度检测单元4从THS8获取结温Tcurre本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，包括：负载检测单元，所述负载检测单元检测多个模块的操作速率；加权计算单元，所述加权计算单元基于所述多个模块的所述操作速率来计算所述多个模块的系数；以及热量生成控制单元，所述热量生成控制单元基于所述多个模块的所述系数来控制所述多个模块的功耗。

【技术特征摘要】
2017.12.22 JP 2017-2463071.一种半导体器件，包括：负载检测单元，所述负载检测单元检测多个模块的操作速率；加权计算单元，所述加权计算单元基于所述多个模块的所述操作速率来计算所述多个模块的系数；以及热量生成控制单元，所述热量生成控制单元基于所述多个模块的所述系数来控制所述多个模块的功耗。2.根据权利要求1所述的半导体器件，进一步包括：功率计算单元，所述功率计算单元从芯片上的结温Tcurrent(t)和目标结温Tcontrol(t)来计算可用功率P(t)，其中所述热量生成控制单元基于所述多个模块的所述系数来分配用于每个模块的所述可用功率P(t)，并且基于所分配的每个功耗值来控制用于每个模块的功耗。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中所述功率计算单元通过使用PID控制来计算所述可用功率P(t)。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述加权计算单元基于所述多个模块的所述操作速率来计算每个模块的功耗，并且计算所计算的每个模块的功耗与所述多个模块的所述功耗的总和功耗的每个比率，作为所述多个模块的系数。5.一种半导体系统，所述半导体系统包括：第一半导体器件；以及第二半导体器件，其中所述第一半导体器件包括：负载检测单元，所述负载检测单元检测所述第一半导体器件的第一模块的操作速率以及所述第二半导体器件的第二模块的操作速率，加权计算单元，所述加权计算单元基于所述第一模块的所述操作速率和所述第二模块的所述操作速率，来计算所述第一模块和所述第二模块的系数，以及热量生成控制单元，所述热量生成控制单元基于所述第一模块和所述第二模块的所述系数来控制所述第一模块和所述第二模块的功耗。6.根据权利要求5所述的半导体系统，其中所述第一半导体器件进一步包括功率计算单元，所述功率计算单元从所述第一半导体器件的芯片上的结温Tcurrent(t)、以及目标结温Tcontrol(t)来计算可用功率P(t)，其中所述热量生成单元基于所述第一模块和所述第二模块的所述系数来向所述第一模块和所述第二模块分配所述可用功率P(t)，并且基于所分配的每个功耗值来控制所述第一模块和所述第二模块的功耗。7.根据权利要求6所述的半导体系统，其中所述功率计算单元通过使用PID控制来计算所述可...

【专利技术属性】
技术研发人员：五味贤彦，长泽龙，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP