半导体装置和半导体系统制造方法及图纸

本公开的实施例涉及半导体装置和半导体系统。半导体装置，基于确定电路的确定结果，来选择正常启动和低功耗启动中的一个启动顺序。根据该结构，可以从抑制瞬时电流的操作和基于所提供电源的高速操作中选择从电源输入到处理器操作启动的启动顺序中的操作。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置和半导体系统相关申请的交叉引用2019年1月23日提交的日本专利申请No.2019-009173的公开内容，包括说明书、附图和摘要，其全部内容通过引用合并于此。
本公开涉及一种半导体装置，并且更具体地，本公开适用于能够根据电源的类型切换启动顺序的诸如微控制器之类的半导体集成电路器件。
技术介绍
当关闭所有电源以启动半导体装置时，在重置被释放情况下，半导体装置通过启动顺序而被转换为正常操作模式。下面列出了公开的技术。根据日本未审查专利申请公开号2007-259463，在从正常操作模式向功率消耗减少的操作状态转移的情况下，通过由处理器(CPU)等执行的指令，进行了从正常操作模式向低功耗模式的转变。通常为每个微控制器确定从电源关闭到正常操作的启动顺序。根据应用，具有被抑制的瞬时电流的微控制器和具有强调性能的微控制器被选择。另一方面，在某些情况下，诸如太阳能电池、振动发电机等不具有足够电流供应能力的电源与具有足够电流供应能力的电源组合。
技术实现思路
结合了没有足够电流供应能力的电源的半导体系统(例如太阳能电池单元和振动发电机)要求安装的微控制器的瞬时电流被抑制。控制微控制器的瞬时电流是与缩短微控制器的启动时间进行的折衷。换句话说，在具有瞬时电流被抑制的微控制器的半导体系统中，存在这样的问题，即，即使将不具有足够电流供应能力的电源改变为具有足够电流供应能力的电源，瞬时电流被抑制的微控制器也不能执行高速启动。如果以性能为导向的微控制器安装在电流供应能力不足的电源被组合在其中的半导体系统上，则微控制器的电流消耗可能会大于从电源启动供电到处理器启动等的启动顺序中电源的电流消耗，以及大于从正常操作模式转换至低功耗模式的过程中电源的电流消耗。如果微控制器消耗的电流超过电源所提供的电流，微控制器的稳定启动以及微控制器的继续操作将变得不可能。在结合了不具有足够电流供应能力的电源的半导体系统中，可以选择并安装抑制瞬时电流的微控制器来代替强调性能的微控制器。然而，抑制瞬时功率提供了微控制器的稳定启动操作，但是通常增加了微控制器的启动时间，从而降低了微控制器的性能。在包括其中瞬时电流被抑制的微控制器的半导体系统中，微控制器消耗的电流被抑制，直到半导体系统转移到从电源启动供电到通过由结合在微控制器中的处理器等执行的指令来强调性能的操作状态为止。当其上安装了具有抑制瞬时电流的微控制器的半导体系统的电源被替换或从不具有足够电流供应能力的电源切换到具有足够电流供应能力的电源时，该半导体系统可以具有在高速操作而不是抑制瞬时电流的电流供应能力。然而，在从电源被提供的时间到操作状态被转变的时间到通过启动顺序性能被强调的时间之间的时间段内，在瞬时电流被抑制的同时，操作被执行。这意味着启动顺序时间被延长。本公开的目的是提供一种半导体装置，该半导体装置能够基于所提供的电源来将启动顺序从电源输入切换到处理器启动的操作。从本说明书的描述和附图，其他目的和新颖特征将变得显而易见。以下将简要描述本公开的代表性实施例的概述。即，半导体装置包括外部端子、连接至该外部端子以用于确定外部端子的电压的确定电路、电源控制电路、时钟控制电路、中央处理单元(CPU)和非易失性存储器。半导体装置基于确定电路的确定结果来选择正常启动和低功耗启动的一个启动顺序。根据上述半导体装置，可以从瞬时电流被抑制的操作和基于所提供电源的高速操作中选择从电源输入到处理器操作启动的启动顺序中的操作。附图说明图1是示出根据实施例1的半导体装置的结构的图。图2是图示根据实施例1的半导体装置的操作流程的图。图3是图示正常启动和低功耗启动的功耗和处理时间的示意图。图4是示出根据实施例2的半导体装置的结构的图。图5是示出晶体管的结构示例的截面图。图6是图示根据实施例2的半导体装置的操作流程的图。图7是示出根据实施例3的半导体装置的结构的图。图8是示出根据实施例4的正常启动的启动顺序的图。图9是示出根据实施例4的低功耗启动的启动顺序的图。图10是示出根据变型示例的低功耗启动的启动顺序的图。图11是图示根据应用例1的半导体系统的结构示例的图。图12是图示根据应用例2的半导体系统的结构示例的图。图13是图示根据应用例3的半导体系统的结构示例的图。具体实施方式下面将参考附图描述那些实施例。然而，在下面的描述中，相同的部件由相同的附图标记表示，并且可以省略对它们的重复描述。应当注意，为了清楚说明起见，与实际实施例相比，可以示意性地示出附图。但附图仅是示例，并且不限制本专利技术的解释。(实施例1)图1是示出根据实施例1的半导体装置结构的图。半导体装置1在一种情况下是微控制器MCU。微控制器MCU包括：非易失性存储器ROM，用于存储包括多个指令的操作程序；以及中央处理装置CPU，其是用于执行指令的处理器。微控制器MCU还包括电源控制电路2和时钟控制电路3，以便操作微控制器MCU中包括的内置电路。电源控制电路2具有产生用于驱动中央处理装置CPU、非易失性存储器ROM等的内部电源电位的功能，并且具有根据负载改变调节提供给内部电路的电流的驱动能力的功能。时钟控制电路3包括振荡器，并且控制振荡器的振荡操作和振荡停止，选择由振荡器生成的时钟目的地，并且控制要提供的时钟频率。微控制器MCU具有低功耗操作模式，其中通过电源控制电路2的电源控制和时钟控制电路3的时钟控制来抑制最大电流消耗。此外，微控制器MCU具有连接到外部端子P1至Pn和PIN的输入/输出电路I/O。输入/输出电路I/O控制外部端子P1至Pn的输入和输出。外部端子P1至Pn用于从微控制器MCU的外部电路输入控制信号或通信信号，或者输出用于控制微控制器MCU的外部电路的控制信号。电源PS经由电源端子提供给微控制器MCU。输入/输出电路I/O还包括连接到外部端子PIN的确定电路4。当电源PS接通时，确定电路4确定输入到外部端子PIN的电压信号Vp的电压电平，并且将确定信号41输出到电源控制电路2和时钟控制电路3，以便选择正常启动和低功耗启动。即，微控制器MCU具有根据输入到微控制器MCU的外部端子PIN的电压信号Vp的电压电平来选择正常启动和低功耗启动作为启动顺序的功能。从电源接通时起，外部端子P1到Pn的一部分或全部例如可以由确定电路等控制。例如，当电源PS是具有足够电流供应能力的电源时，高电平(H)的电压信号Vp被输入到外部端子PIN，而当电源PS是不具有足够电流供应能力的电源时，低电平(L)的电压信号Vp被输入到外部端子PIN。当高电平电压信号Vp被输入到外部端子PIN时，确定信号41被生成，使得电源控制电路2的驱动能力变大或者电源控制电路2的自消耗功率变大，并且使得从时钟控制电路3生成的时钟频率成为高频状态，或者使得时钟的分频比变小。...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，包括：/n外部端子；/n确定电路，被配置为确定所述外部端子的电压；/n电源控制电路；/n时钟控制电路；/nCPU；以及/n非易失性存储器，/n其中所述半导体装置基于所述确定电路的确定结果选择正常启动的启动顺序和低功耗启动的启动顺序中的一个。/n

【技术特征摘要】
20190123 JP 2019-0091731.一种半导体装置，包括：
外部端子；
确定电路，被配置为确定所述外部端子的电压；
电源控制电路；
时钟控制电路；
CPU；以及
非易失性存储器，
其中所述半导体装置基于所述确定电路的确定结果选择正常启动的启动顺序和低功耗启动的启动顺序中的一个。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，
其中，当所述正常启动被选择时，所述电源控制电路增加驱动能力或增加自耗功率，
其中，当所述正常启动被选择时，所述时钟控制电路增加时钟频率或减少时钟分频比，
其中，当所述低功耗启动被选择时，所述电源控制电路减少所述驱动能力或减少所述自耗功率，以及
其中，当所述低功耗启动被选择时，所述时钟控制电路减少所述时钟频率或增加所述时钟分频比。


3.根据权利要求1所述的半导体装置，
其中所述低功耗启动的所述启动顺序长于所述正常启动的所述启动顺序。


4.根据权利要求3所述的半导体装置，
其中所述启动顺序包括电源控制、时钟控制和重置控制，以及
其中在所述启动顺序之后，所述CPU执行存储在所述非易失性存储器中的指令。


5.根据权利要求4所述的半导体装置，还包括：衬底偏置控制电路，被配置为生成衬底偏置电压并改变衬底偏置电压，
其中，当所述低功耗启动被选择时，所述衬底偏置控制电路在所述电源控制和所述时钟控制之间生成所述衬底偏置电压，并在所述CPU执行存储在所述非易失性存储器中的指令后改变所述衬底偏置电压。


6.根据权利要求5的半导体装置，
其中，当所述低功耗启动被选择时，到所述CPU和所述时钟控制电路的内部电源被停止。


7.根据权利要求6的半导体装置，
其中，当所述正常启动被选择时，所述衬底偏置控制电路在所述CPU执行存储在所述非易失性存储器中的指令之后生成所述衬底偏置电压，并在所述衬底偏置电压被生成之后改变所述衬底偏置电压。


8.根据权利要求7所述的半导体装置，
其中，当所述正常启动被选择时，所述内部电源被提供给所述CPU和所述时钟控制电路。


9.根据权利要求4所述的半导体装置，
其中，当所述正常启动被选择时，所述电源控制、所述时钟控制和所述重置控制被并行地操作，并且
其中，当所述低功耗启动被选择时，所述电源控制、所述时钟控制和所述重置控制被顺序地操作。


10.根据权利要求9所述的半导体装置，

【专利技术属性】
技术研发人员：源马和明，
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