半导体器件和电子设备的制造方法_2

文档序号:8269303阅读:来源:国知局
(背侧)。在壳体101的背侧上,设置相机106。
[0050]例如,显示器102是IXD (液晶显示器)或OLED (有机发光二极管)显示器,并且其显示面被设置在壳体101的前侧上。触摸面板103被设置为覆盖显示器102的显示面或设置在显示器102的背侧以检测用户与显示面接触的位置。具体地,用手指或应用至显示器102的笔(通常称为触针)触摸显示器102的显示面,用户直观地操作无线通信终端100。操作按钮104也用于无线通信终端100的操作。一些无线通信终端不具有这种操作按钮。
[0051]相机106是主相机,其被设置为使其透镜单元位于壳体101的背侧上。另一方面,相机105是子相机,其被设置为使其透镜单元位于壳体101的前侧上。一些无线通信终端不具有该子相机。
[0052]<SoC器件(半导体器件)的描述>
[0053]以下参照图5描述无线通信终端100的内部结构。图5的结构示例示出了 SoC器件20以及连接至SoC器件20的外围IC和外围设备。SoC器件通常表示电子系统所要求的许多电路(例如,无线通信终端、数码相机、数字电视或音频播放器)集成到一个半导体芯片中的IC器件。SoC器件在一些情况下被称为系统LSI。图5所示SoC器件20是安装在无线通信终端中的SoC器件,并且其包括半导体芯片200,在半导体芯片200中集成有CPU (中央处理单元)和许多其他电路(称为电路模块、功能块、宏或IP(知识产权)核)。在图5的示例中,应用处理器(或CPU) 201、图像处理器202、基带处理器203、音频CODEC 204、显示控制器205、存储控制器206、存储器207和温度传感器208集成到半导体芯片200中。注意,图5的结构示例仅仅是一个示例。换句话说,无线通信终端100可包括图5未示出的功能块、IC或器件,或者可以不需要包括图5所示的功能块、IC或器件。
[0054]应用处理器201也被称为CPU、MPU(微处理单元)或微处理器。具体地,应用处理器201通过执行从存储器207或外部存储器28读取的系统软件程序(OS (操作系统)程序)和应用程序(例如,网页浏览器、邮件应用程序、相机操作应用程序和音乐播放应用程序)来实施无线通信终端100的功能。
[0055]图像处理器202通过硬件执行图像处理。图像处理器202可执行解码和编码音频数据(例如,H.264、MPEG-4)中的一种或两种。此外,图像处理器202可执行解码和编码又一图像数据(例如,JPEG)中的一种或两种。
[0056]基带处理器203执行用于无线通信的数字基带信号处理。例如,数字基带信号处理包括(a)数据压缩/解压缩,(b)数据分割/连结,(C)传输格式(传输帧)组成/分解,(d)传输通道编码/解码,(e)调制(符号映射)/解调,(f)扩展/解扩展,(g)通过IFFT (快速傅立叶反变换)生成OFDM符号数据(基带OFDM信号)。
[0057]音频CODEC 204执行麦克风26接收到的模拟音频信号的编码以及将从扬声器207输出的音频数据的解码。显示控制器205是驱动显示器23的控制驱动器。显示控制器205包括向显示器23提供视频信号和定时信号(例如,水平同步信号和垂直同步信号)的驱动器和控制视频信号和定时信号的传输的控制电路。存储控制器206控制对外部存储器28的写入数据和从外部存储器读取数据。
[0058]例如,存储器207包括存储启动代码的ROM (只读存储器)、SRAM (静态随机存取存储器)、DRAM(动态随机存取存储器)或闪存或它们的组合。
[0059]<温度传感器的概述>
[0060]温度传感器208是所谓的芯片上温度传感器,并测量半导体芯片200的芯片温度(其还被称为结温度或沟道温度)。根据该实施例的芯片上温度传感器208被配置为能够间歇测量芯片温度。更具体地,芯片上温度传感器208将SoC器件20的第二操作状态(例如,低功耗状态或待机状态)期间的温度测量间隔设置得长于第一操作状态(例如,正常操作状态、通信状态(连接状态)、视频播放状态或最大操作状态)期间的温度测量间隔。换句话说,芯片上温度传感器208将SoC器件20处于第二操作状态时的温度传感器208或其部分(例如,模拟电路)的停止时间设置得长于SoC器件20处于第一操作状态时的停止时间。另一方面,与第二操作状态期间相比,可以以较短的时间间隔连续或间歇执行第一操作状态期间温度传感器208进行的温度测量。根据该实施例的SoC器件20从而可以在第二操作状态(例如,待机状态)期间执行间歇的温度测量,并且可以基于芯片温度的测量结果执行用于防止SoC器件20的热耗散的控制(即,转换至又一低功耗状态)。此外,根据该实施例的SoC器件20将第二操作状态期间的温度测量间隔设置得长于第一操作状态期间的温度测量间隔,从而抑制了第二操作状态期间功耗的增加。根据该实施例的SoC器件20对于要求在第二操作状态期间实现低功耗的便携式电子设备(诸如无线通信终端)来说尤其有效,并且可以用于各种室温环境。稍后将描述温度传感器208的结构和操作的细节。
[0061]<外围IC和外围设备的概述>
[0062]下面描述图2所示的外围IC和外围设备。在图2的结构示例中,SoC器件20连接至电能管理IC 21、RF单元22、显示器23、输入设备24、相机25、麦克风26、扬声器27和外部存储器28。显示器23对应于图1A所示的显示器102。相机25对应于图1A和图1B所示的相机105和106。
[0063]电能管理IC 21从电池或外部电源生成内部电源。内部电源被提供给无线通信终端100中的每个IC和每个器件。电能管理IC 21根据接收内部电源的块(IC或器件)控制内部电源的电压。电源管理IC 21基于来自SoC器件20(例如,应用处理器201)的指令控制内部电源的电压。通过电能管理IC 21,相互独立地停止每个块(IC或器件)的内部电源。电能管理IC 21可控制电池充电。
[0064]RF单元22执行模拟RF信号处理。模拟RF信号处理包括升频转换、降频转换、放大等。RF单元22耦合至基带处理器203。具体地,RF单元22从基带处理器203接收调制符号数据(或OFDM符号数据),生成传输RF信号并将传输RF信号提供给天线。RF单元22还基于天线接收的接收RF信号生成基带接收信号,并将其提供给基带处理器203。
[0065]<温度传感器的详细描述>
[0066]下面详细描述根据该实施例的芯片上温度传感器208的结构和操作的具体示例。响应于SoC器件20的操作状态的变化,芯片上温度传感器208被配置为从连续测量芯片温度的连续操作切换为间歇测量芯片温度的间歇操作,或者改变芯片温度的间歇测量之间的时间间隔。当执行间歇操作时,温度传感器208可周期性地或间歇测量芯片温度。
[0067]在该说明书中,温度传感器208以间歇方式在短周期内(例如,在几百秒至几分钟的周期内)重复芯片温度测试的开始和停止被称为“间歇操作”。当温度传感器208停止芯片温度的测量时,停止对温度传感器208的至少一部分(例如,包括温度传感器元件的模拟电路)的供电。温度传感器208的连续操作和间歇操作之间的差异可以表示为用于控制温度传感器208或其部分(例如,模拟电路)的操作的使能信号ENB的波形的差异。图6(a)示出了对应于连续操作的使能信号ENB的波形的一个示例,以及图6(b)示出了对应于间歇操作的使能信号ENB的波形的一个示例。当使能信号ENB为高电平时,电能提供给温度传感器208或其部分(例如,模拟电路),并且温度传感器208测量芯片温度。另一方面,当使能信号ENB为低电平时,停止向温度传感器208或其部分(例如,模拟电路)提供电能,并且温度传感器208停止操作。在图6(a)中,使能信号ENB总是高电平,因此温度传感器208总是接收电源并连续测量芯片温度。另一方面,在图6(b)中,使能信号ENB具有脉冲波形,并且周期性地重复高电平和低电平。通过高电平周期X和信号循环Y确定图6(b)中的使能信号的占空比(X/Y)。
[0068]注意,温度传感器208的间歇操作的循环可以考虑SoC器件20的温度增加速度(增加率)来任意设置。在图6(b)的示例中,基于SoC器件20的温度增加速度(增加率)来设置作为脉冲信号的使能信号的循环Y。此外,间歇操作期间的温度传感器208的操作时间可考虑温度传感器208的响应时间和要求稳定温度传感器208的输出的时间(稳定时间)来任意设置。在图6(b)的示例中,基于温度传感器208的响应时间和稳定时间来设置使能信号的高电平周期或占空比(X/Y)。
[0069]〈温度传感器的结构和操作的描述〉
[0070]图7和图8示出了温度传感器208的结构示例。图8是图7所示比较器623的详细框图。在一些实施中,温度传感器208包括控制逻辑单元61和模拟电路62。模拟电路62被配置为基于芯片温度生成传感器信号THSEN。控制逻辑单元61被配置为生成将被提供给模拟电路62的控制信号(S卩,使能信号)。根据来自控制逻辑单元61的控制信号(使能信号),模拟电路62进行操作以从连续生成传感器信号THSEN的连续操作切换为间歇地生成传感器信号THSEN的间歇操作,或者改变传感器信号的间歇生成之间的时间间隔。
[0071]控制逻辑单元61生成用于控制模拟电路62中的功耗降低的控制信号(使能信号)。在图7的示例中,控制逻辑单元61生成用于控制设置在模拟电路62中的电源开关Ml至M4的开和关的使能信号。使能信号被提供给电源开关Ml至M4,并控制它们的开和关。例如,使能信号可以是脉冲信号,其被提供给用作电源开关Ml至M4的晶体管开关(例如,MOSFET开关或CMOS传输栅极)的控制端(例如,栅极)。在该结构中,控制逻辑单元61可以自动地控制温度传感器208的模拟电路62的间歇操作而不依赖于应用处理器(CPU) 201的软件控制。因此,即使应用处理器(CPU) 201停止低功耗状态(诸如待机状态)下的操作时,温度传感器208也可以自动地执行间歇操作。
[0072]此外,在图7的结构示例中,控制逻辑单元61包括定时器611和用于生成使能信号的截断控制逻辑612。定时器611具有计数器,其根据低频时钟信号RCLK对定时器进行计数加(或计数减)。截断控制逻辑612基于定时器611的计数值生成具有期望占空比的脉冲信号(即,使能信号)。使能信号的占空比限定模拟电路62生成的间歇传感器信号之间的时间间隔。可从温度传感器208的外部配置使能信号的占空比(X/Y)。更具体地,存储占空比的设置值的配置寄存器可以包括在控制逻辑单元61中。例如,应用处理器201可将占空比的设置值写入配置寄存器。
[0073]此外,根据空闲控制信号(IDLE_CTRL),截断控制逻辑612被配置为从连续生成传感器信号的连续操作切换为间歇地生成传感器信号的间歇操作,或者改变传感器信号的间歇生成之间的时间间隔。空闲控制信号表示温度传感器208的操作模式的切换。空闲控制信号可以从应用处理器201提供给温度传感器208,并且可根据SoC器件20的操作状态的切换(例如,正常操作状态和待机状态之间的
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