半导体器件及半导体器件的测试方法技术

本公开涉及半导体器件及半导体器件的测试方法。一种半导体器件包括第一温度传感器模块、第二温度传感器模块、第一温度控制器和第二温度控制器。第一温度传感器模块包括输出多个分压电压的带隙基准电路、以及对多个分压电压中的一个分压电压执行模数转换处理以生成第一数字值的第一转换电路。第二温度传感器模块包括对多个分压电压中的一个分压电压执行模数转换处理以生成第二数字值的第二转换电路。第一温度传感器控制器将第一数字值转换为第一温度。第二温度传感器控制器将第二数字值转换为第二温度。半导体器件基于第一温度与第二温度之间的差值来确定第一温度模块和第二温度模块是否正常操作。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及半导体器件的测试方法相关申请的交叉引用于2018年12月27日提交的日本专利申请No.2018-244354的公开内容(包括说明书、附图和摘要)通过引用全部结合于此。
本专利技术涉及一种半导体器件，并且更具体地涉及半导体器件中的温度测量。
技术介绍
作为车载电子系统，各种信息处理装置被安装在车辆上。信息处理装置提供导航功能、音频功能等。在信息处理装置中使用的半导体器件具有监测半导体器件内部的温度以便实现高速处理的功能。关于温度的监测，例如，日本特开2017-198523号公报公开了“能够高精度地测量温度和电源电压的半导体器件”。该半导体器件包括：“温度传感器模块10，温度传感器模块10输出关于温度的非线性数字值、以及关于温度的基本上线性的传感器电压值；存储单元30，存储单元30存储温度、数字值和传感器电压值；以及控制器40，控制器40使用存储在存储单元30中的温度、数字值和传感器电压值来计算特性公式，其中存储在存储单元30中的温度、数字值和传感器电压值包括在测量绝对温度时的绝对温度、在绝对温度下的数字值和在绝对温度下的传感器电压值”(参见“摘要”)。
技术实现思路
在符合国际标准组织(ISO)26262的车载电子系统中，安装在车辆上的半导体器件要求很高的安全性。关于车载电子系统的安全性，将级别A到D指定为汽车安全完整性级别(ASIL)，并且在ASILD中要求最高安全性。因此，需要一种符合ASILD的半导体器件。安装在车辆上的半导体器件可以包括多个温度传感器模块。为了解决这种半导体器件的功能安全性，在要通过每个温度传感器模块来测量的半导体器件的温度(结温，下文中也称为温度Tj)未知的情况下，需要测试可以正确测量温度Tj。在一个方面，已经考虑到该测试方法要求通过除要测试的温度传感器模块的功能以外的功能来正确地测量温度，并且将测量值与由要测试的温度传感器模块获取的温度Tj的测量值进行比较。在这种情况下，即使将多个温度传感器模块安装在半导体器件上，由于设置有温度传感器模块的位置处的温度Tj彼此不同，因此即使将温度传感器模块的温度Tj的测量值相互比较，温度是否被正确测量也是不知道的。在半导体器件的正常使用环境中，仅在这个时间才获取温度Tj，因此不可能测试是否可以在从能够保证半导体器件操作的下限温度(例如，-40℃)到能够保证半导体器件操作的上限温度(例如，125℃)的温度范围内正确地测量温度。因此，需要一种技术以用于测试是否可以从能够保证半导体器件操作的下限温度到能够保证半导体器件操作的上限温度正确地测量半导体器件的温度。从本说明书的描述和附图，其他目的和新特征将变得很清楚。根据一个实施例，一种半导体器件包括第一温度传感器模块、第二温度传感器模块、第一温度控制器和第二温度控制器。第一温度传感器模块包括：输出多个分压电压的带隙基准电路；以及对多个分压电压中的一个执行模数转换处理以生成第一数字值的第一转换电路。第二温度传感器模块包括对多个分压电压中的一个执行模数转换处理以生成第二数字值的第二转换电路。第一温度传感器控制器将第一数字值转换为第一温度。第二温度传感器控制器将第二数字值转换为第二温度。半导体器件基于第一温度与第二温度之间的差值来确定第一温度模块和第二温度模块是否正常操作。根据一个实施例，可以测试是否在从能够保证半导体器件操作的下限温度到上限温度的范围内正确地测量半导体器件的温度。附图说明图1A是示出其中在半导体器件100中设置有多个温度传感器模块的示例的图；图1B是示出其中在半导体器件100中设置有多个温度传感器模块的示例的图；图2是示出带隙基准电路的电特性的图；图3是示出半导体器件100中的局部热量生成与基准电压VTHREF和PTAT电压VTHSENSE之间的关系的图；图4是示出半导体器件400的硬件配置的图；图5是示出由半导体器件400执行的部分处理的流程图；图6是示出温度传感器模块的另一测试的部分处理的流程图；图7是示出温度传感器模块的又一测试的部分处理的流程图；图8是示出根据另一方面的由半导体器件400执行的部分处理的流程图；图9是示出温度传感器模块440的硬件配置的框图；图10是示出温度传感器模块440的BGR电路444的电特性的图；图11是示出包括单个温度传感器模块的半导体器件1100的硬件配置的框图；图12是示出包括两个温度传感器模块的半导体器件1200的硬件配置的框图；图13是示出由半导体器件1100执行的部分处理的流程图；图14是示出半导体器件1200的部分处理的流程图；图15是示出根据另一方面的由半导体器件1200执行的部分处理的流程图；图16是示出根据又一方面的由半导体器件1200执行的部分处理的流程图；图17是示出半导体器件1700的硬件配置的框图；以及图18是示出在基于每个上述实施例中例示的检查结果来检测错误(故障)时的部分处理的流程图。具体实施方式下面将参考附图描述在本说明书中公开的技术思想的实施例。在下面的描述中，相同的组件由相同的附图标记表示。它们的名称和功能也相同。因此，可以不重复其详细描述。第一实施例参考图1，将描述根据第一实施例的半导体器件100中的热量生成。图1A是示出其中在半导体器件100中设置有多个温度(热)传感器模块(下文中也称为“THS”)的示例的图。如图1A所示，半导体器件100包括温度传感器模块110-118。温度传感器模块112和113设置在生成大量热量的模块122和123(例如，中央处理器(CPU)和图形处理单元(GPU))附近。温度传感器模块114设置在模块124附近，该模块124的特性需要根据温度进行调节。图1B示出了设置有温度传感器模块112和113的位置是半导体器件100中最强烈地生成热量的位置(局部热量生成)。例如，区域132示出了其中由模块122生成的热量影响的范围。区域133示出了其中由模块123生成的热量影响的范围。如图1B所示，在半导体器件100内部，半导体器件中的热量生成的分布取决于设置有大量生成热量的模块(诸如CPU和GPU)的位置以及模块的操作条件而不同。图2是示出带隙基准电路(下文中也称为“BGR电路”)的电特性的图。BGR电路生成如曲线图210所示的基准电压VTHREF。基准电压VTHREF是通过将温度系数的符号相反并且具有适当的乘数常数的两个电压相加而生成的，并且与温度无关。在BGR电路中，由于输出电平是从GND确定的，因此输出电平对用于驱动BGR电路的VDD(电源电压)的依赖性非常低。基准电压VTHREF是恒定电压(约1.24V)，几乎不受BGR电路的电源变化或BGR电路的温度变化的影响。BGR电路生成与绝对温度互补的电压(如曲线图220所示)(与绝对温度互补(CTAT)电压，下文中称为“CTAT电压”)、以及关于温度Tj具有一阶正特性的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，包括：/n第一温度传感器模块；/n第二温度传感器模块；/n第一温度控制器，被耦合到所述第一温度传感器模块；以及/n第二温度控制器，被耦合到所述第二温度传感器模块，/n其中所述第一温度传感器模块包括：/n第一带隙基准电路，输出第一基准电压、以及通过利用电阻器对所述第一基准电压进行分压而生成的多个分压电压；/n第一选择电路，被耦合到所述第一带隙基准电路，并且基于来自所述第一温度传感器控制器的指令，选择所述多个分压电压中的一个分压电压作为第一分压电压；以及/n第一转换电路，基于所述第一基准电压对所述第一分压电压执行模数转换处理，以生成第一数字值，/n其中所述第二温度传感器模块包括：/n第二带隙基准电路，输出第二基准电压；/n第二选择电路，接收从所述第一带隙基准电路输出的所述多个分压电压，并且基于来自所述第二温度传感器控制器的指令，选择所述多个分压电压中的所述一个分压电压作为第二分压电压；以及/n第二转换电路，基于所述第二基准电压对所述第二分压电压执行模数转换处理，以生成第二数字值；/n其中所述第一温度传感器控制器使用预设关系将所述第一数字值转换为第一温度，/n其中所述第二温度传感器控制器使用预设关系将所述第二数字值转换为第二温度，以及/n其中所述半导体器件通过确认所述第一温度与所述第二温度之间的差值在预设范围内，确定所述第一温度模块和所述第二温度模块正常操作。/n...

【技术特征摘要】
20181227 JP 2018-2443541.一种半导体器件，包括：
第一温度传感器模块；
第二温度传感器模块；
第一温度控制器，被耦合到所述第一温度传感器模块；以及
第二温度控制器，被耦合到所述第二温度传感器模块，
其中所述第一温度传感器模块包括：
第一带隙基准电路，输出第一基准电压、以及通过利用电阻器对所述第一基准电压进行分压而生成的多个分压电压；
第一选择电路，被耦合到所述第一带隙基准电路，并且基于来自所述第一温度传感器控制器的指令，选择所述多个分压电压中的一个分压电压作为第一分压电压；以及
第一转换电路，基于所述第一基准电压对所述第一分压电压执行模数转换处理，以生成第一数字值，
其中所述第二温度传感器模块包括：
第二带隙基准电路，输出第二基准电压；
第二选择电路，接收从所述第一带隙基准电路输出的所述多个分压电压，并且基于来自所述第二温度传感器控制器的指令，选择所述多个分压电压中的所述一个分压电压作为第二分压电压；以及
第二转换电路，基于所述第二基准电压对所述第二分压电压执行模数转换处理，以生成第二数字值；
其中所述第一温度传感器控制器使用预设关系将所述第一数字值转换为第一温度，
其中所述第二温度传感器控制器使用预设关系将所述第二数字值转换为第二温度，以及
其中所述半导体器件通过确认所述第一温度与所述第二温度之间的差值在预设范围内，确定所述第一温度模块和所述第二温度模块正常操作。


2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中来自所述第一温度传感器控制器的所述指令包括以下各项中的一项：
与保证所述半导体器件的操作的上限温度相对应的分压电压，
与保证所述半导体器件的操作的下限温度相对应的分压电压，以及
与所述上限温度与所述下限温度之间的温度相对应的分压电压。


3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述半导体器件通过确认所述差值不在所述预设范围内来确定所述第一传感器模块或所述第二传感器模块有故障，并且当所述第一温度传感器模块和所述第二温度传感器模块中的、靠近所述半导体器件中包括的中央处理单元或图形处理单元设置的温度传感器模块有故障时，所述半导体器件停止操作。


4.根据权利要求1的半导体器件，
其中所述第一带隙基准电路还根据温度输出第一检测电压，
其中所述第一转换电路基于所述第一基准电压对所述第一检测电压执行模数转换处理，以生成第三数字值，
其中所述第一温度控制器使用预设关系将所述第三数字值转换为第三温度，
其中所述第二带隙基准电路还根据温度输出第二检测电压，
其中所述第二转换电路基于所述第二基准电压对所述第二检测电压执行模数转换处理，以生成第四数字值，以及
其中所述第一温度控制器使用预设关系将所述第四数字值转换为第四温度。


5.一种半导体器件，包括：
第一温度传感器模块；以及
第一温度传感器控制器，被耦合到所述第一温度传感器模块，
其中所述第一温度传感器模块包括：
第一带隙基准电路，根据温度输出第一基准电压和第一检测电压，
第一转换电路，基于所述第一基准电压对所述第一检测电压执行模数转换处理，以生成第一数字值，以及
第一输出端子，被配置为耦合到外部系统，并且从所述第一带隙基准电路向所述外部系统输出所述第一基准电压和所述第一检测电压，所述外部系统包括第二转换电路，所述第二转换电路用于基于所述第一基准电压对所述第一检测电压执行模数转换处理，以生成第二数字值，以及
其中所述第一温度传感器控制器包括输入端子，所述输入端子接收所述第二数字值，将所述第一数字值与所述第二数字值进行比较，并且通过确认所述第一数字值与所述第二数字值之间的差值...

【专利技术属性】
技术研发人员：龟山祯史，池田昌功，
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