和图9A，在执行水平热分布操作之前，半导体装置300的第一区域A1 (例如，左侧区域)可以具有相对高的温度，半导体装置300的第二区域A2(例如，右侧区域)可以具有相对低的温度。例如，第一区域A1可以包括热点，第一区域A1和第二区域A2之间可以具有相对大的温度差。在水平热分布操作中，由第一区域A1产生的热可以沿第一方向D1从第一区域A1传递到第二区域A2。
[0117]参照图8A、图8B和图9B，在执行水平热分布操作之后，第一区域A1和第二区域A2之间可以具有相对小的温度差。例如，在图9B中第一区域A1的温度可以比在图9A中第一区域A1的温度低，在图9B中第二区域A2的温度可以比在图9A中第二区域A2的温度高。由于通过水平热分布操作使热在半导体装置300内从第一区域A1传递到第二区域A2，因此在图9B中(S卩，已经执行了水平热分布操作之后)半导体装置300的总平均温度可以与在图9A中(即，在执行水平热分布操作之前)半导体装置300的总平均温度基本相同。
[0118]图10是示出包括在根据示例性实施例的半导体装置中的控制器的框图。
[0119]参照图8A和图10，控制器350可以包括热量管理单元352、冷却单元354和充电单元356。
[0120]热量管理单元可以产生第一控制信号CS1和第二控制信号CS2。在一些示例性实施例中，热量管理单元可以基于第一温度和第二温度产生第一控制信号CS1和第二控制信号CS2。第一温度可以表不在半导体装置300中由第一温度传感器(未不出)测量的第一区域A1的温度。第二温度可以表示在半导体装置300中由第二温度传感器(未示出)测量的第二区域A2的温度。在其他示例性实施例中，热量管理单元352可以基于触发信号而产生第一控制信号CS1和第二控制信号CS2。触发信号可以在预计半导体装置300过热时激活。例如，触发信号可以在半导体装置300的工作负荷大于参考工作负荷时激活。
[0121]冷却单元354可以基于第一控制信号CS1向半导体装置300中的热电元件提供第一电压VI。例如，可以从外部电池358接收第一电压VI并通过第一节点N01和第二节点N02以及第一热电元件TE11的第二电极E12和第三电极E13将第一电压VI施加到第一热电元件TE11。
[0122]充电单元356可以基于第二控制信号CS2收集由能量产生操作产生的电力。例如，充电单元356可以通过第一节点N01和第二节点N02接收对应于电力的第二电压V2。可以基于第二电压V2对外部电池358再充电。虽然图10中没有示出，但是充电单元356可以将第二电压V2直接提供给包括在第二半导体裸片320中的第一电路CKT1和第二电路CKT2。
[0123]图11A和图11B是用于示出根据示例性实施例的图10的控制器的操作的流程图。
[0124]参照图10和图11A，热量管理单元352可以把第一区域A1处的第一温度与参考温度比较(步骤SllOa)。如果第一温度大于参考温度(步骤SllOa:是)，则热量管理单元352可以激活第一控制信号CS1。冷却单元354可以响应于被激活的第一控制信号CS1而启用，半导体装置300可以在第一操作模式下运行。半导体装置300中的多个热电元件可以执行水平热分布操作以将第一区域A1处产生的热水平地分布到第二区域A2(步骤S130)。水平热分布操作可以基本类似于上面参照图3A、图9A和图9B描述的水平热分布操作。
[0125]当第一温度等于或小于参考温度(步骤SllOa:否)时，热量管理单元352可以激活第二控制信号CS2。充电单元356可以响应于被激活的第二控制信号CS2而启用，半导体装置300可以在第二操作模式下运行。半导体装置300中的多个热电元件可以执行能量产生操作以由在第一区域A1处产生的热来产生电力(步骤S150)。能量产生操作可以基本类似于上面参照图3B描述的能量产生操作。
[0126]参照图10和图11B，热量管理单元352可以将半导体装置300的工作负荷与参考工作负荷比较(步骤SllOb)。如果半导体装置300的工作负荷大于参考工作负荷，例如，如果触发信号被激活(步骤SllOb:是)，则热量管理单元352可以激活第一控制信号CS1。冷却单元354可以响应于被激活的第一控制信号CS1而启用，半导体装置300中的多个热电元件可以执行水平热分布操作以将第一区域A1处产生的热水平地分布到第二区域A2(步骤 S130)ο
[0127]如果半导体装置300的工作负荷等于或小于参考工作负荷，例如，如果触发信号被去激活(步骤SllOb:否)，则热量管理单元352可以激活第二控制信号CS2。充电单元356可以响应于被激活的第二控制信号CS2而启用，并且半导体装置300中的多个热电元件可以执行能量产生操作以由从第一区域A1产生的热来产生电力(步骤S150)。
[0128]根据示例性实施例，半导体装置300的操作模式可以基于上面参照图11A和图11B描述的示例的组合而改变。例如，如在图11A的示例中，第一操作模式可以在第一区域A1处的第一温度高于参考温度时启用，或者如在图11B的示例中，第一操作模式可以在半导体装置300的工作负荷大于参考工作负荷时启用。可以在第一操作模式停用时启用第二操作模式。根据示例实施例，可以有用于改变半导体装置300的操作模式的各种标准。
[0129]图12、图13和图14是用于示出包括在根据示例性实施例的图8A和图8B的半导体装置中的热电元件的电连接的图。
[0130]参照图12，多个热电元件可以包括第一热电元件TE11和第二热电元件TE12。第一热电元件TE11可以包括多条第一半导体纳米线NA、多条第二半导体纳米线PA、第一电极EA、第二电极EB和第三电极EC并且还可以包括第一阱区WA。第二热电元件TE12可以包括多条第三半导体纳米线ND、多条第四半导体纳米线PD、第四电极ED、第五电极EE和第六电极EF并且还可以包括第二阱区WD。
[0131]热电元件彼此串联连接(例如，串联)。例如，第一热电元件TE11的第二电极EB可以连接到第一节点N01，第一热电元件TE11的第三电极EC可以电连接到第二热电元件TE12的第五电极EE，第二热电元件TE12的第六电极EF可以连接到第二节点N02。可以通过第一节点N01和第二节点N02向多个热电元件施加用于执行水平热分布操作的电压，或者可以通过第一节点N01和第二节点N02从多个热电元件接收由能量产生操作获得的电力。
[0132]参照图13，多个热电元件可以包括第一热电元件TE11和第二热电元件TE12。第一热电元件TE11可以包括多条第一半导体纳米线NA、多条第二半导体纳米线PA、第一电极EA、第二电极EB和第三电极EC。第二热电元件TE12可以包括多条第三半导体纳米线ND、多条第四半导体纳米线PD、第四电极ED、第五电极EE和第六电极EF。第一阱区WA可以被第一热电元件TE11和第二热电元件TE12共用。
[0133]在图13中，热电元件彼此并联连接(例如，并联)。例如，第一热电元件TE11的第二电极EB可以电连接到第二热电元件TE12的第五电极EE。第一热电元件TE11的第三电极EC可以电连接到第二热电元件TE12的第六电极EF。第一热电元件TE11的第二电极EB可以连接到第一节点N01，第一热电元件TE11的第三电极EC可以连接到第二节点N02。可以通过第一节点N01和第二节点N02向多个热电元件施加用于执行水平热分布操作的电压，或者可以通过第一节点N01和第二节点N02从多个热电元件接收由能量产生操作获得的电力。
[0134]参照图14，多个热电元件可以包括第一热电元件TE11、第二热电元件TE12、第三热电元件TE13和第四热电元件TE14。第一热电元件TE11可以包括多条第一半导体纳米线NA、多条第二半导体纳米线PA、第一电极EA、第二电极EB和第三电极EC。第二热电元件TE12可以包括多条第三半导体纳米线ND、多条第四半导体纳米线HX第四电极ED、第五电极EE和第六电极EF。第三热电元件TE13可以包括多条第五半导体纳米线NG、多条第六半导体纳米线PG、第七电极EG、第八电极和第九电极EI。第四热电元件TE14可以包括多条第七半导体纳米线NJ、多条第八半导体纳米线PJ、第十电极EJ、第^^一电极EK和第十二电极EL。第一阱区WA可以被第一热电元件TE11和第三热电元件TE13共用。第二阱区WD可以被第二热电元件TE12和第四热电元件TE14共用。
[0135]在图14中，多个热电元件以并联连接和串联连接的混联连接而连接。例如，第一热电元件TE11可以像图12的示例中那样基于串联结构连接到第二热电元件TE12。第一热电元件TE11可以像图13的并联连接那样并联地连接到第三热电元件TE13。类似地，第二热电元件TE12可以并联地连接到第四热电元件TE14。两个并联连接的热电元件TE11和TE13可以串联地连接到另两个并联连接的热电元件TE12和TE14。
[0136]图15A和图15B是示出根据示例性实施例的半导体装置的图。图15A是半导体装置的平面图。图15B是沿着图15A的线II1-1II’截取的半导体装置的剖视图。
[0137]参照图15A和图15B，半导体装置400包括第一半导体裸片410。
[0138]第一半导体裸片410包括半导体基底411、第一热电元件TE21以及包括多个有源元件和多个无源元件的第一电路CKT1。第一半导体裸片410还可以包括第二电路CKT2和包括第二热电元件TE22的多个热电元件。
[0139]半导体基底411包括第一区域A1、与第一区域A1相邻的第二区域ATE以及与第一区域A1分开的第三区域A2。例如，第三区域A2可以在半导体基底411内距第一区域A1最远。第二区域ATE可以设置在第一区域A1与第三区域A2之间。
[0140]第一电路CKT1可以设置在半导体基底411中并可以设置在第一区域A1中。第二电路CKT2可以设置在半导体基底411中并可以设置在第三区域A2中。第二电路CKT2还可以包括多个有源元件和多个无源元件。
[0141]第一区域A1可以包括热点，所述热点是半导体装置400内局部产生最大量热的区域。在半导体装置400的运行中，第一区域A1的温度可以高于第三区域A2的温度。
[0142]第一热电元件TE21形成在半导体基底411的第二区域ATE中。第一热电元件TE21可以是图1A和图1B的热电元件100、图4的热电元件100a、图5A和图5B的热电元件200以及图7的热电元件200a中的一种。例如，第一热电元件TE21包括多条第一半导体纳米线NX、多条第二半导体纳米线、第一电极EX、第二电极ΕΥ以及第三电极。多条第一半导体纳米线NX形成在第一半导体基底411内或第一半导体基底411上。每条第一半导体纳米线NX沿第一方向D1延伸并包括第一杂质。多条第二半导体纳米线形成在第一半导体基底411内或第一半导体基底411上，并与多条第一半导体纳米线NX分开。每条第二半导体纳米线沿第一方向D1延伸并包括与第一杂质不同的第二杂质。第一电极EX连接到第一半导体纳米线NX的第一端和第二半导体纳米线的第一端。第二电极EY连接到第一半导体纳米线NX的第二端。第三电极连接到第二半导体纳米线的第二端。
[0143]在一些示例性实施例中，当第一半导体纳米线和第二半导体纳米线形成在半导体基底411上时，第一热电元件TE21还可以像参照图1A、图1B和图4描述的示例性实施例那样包括多个第一半导体鳍结构、多个第二半导体鳍结构和第一阱区。在其他示例性实施例中，当第一半导体纳米线和第二半导体纳米线形成在半导体基底411内时，第一热电元件TE21还可以像参照图5A、图5B和图7描述的示例性实施例那样包括第一阱区。
[0144]包括第二热电元件TE22的多个热电元件均可以具有与第一热电元件TE21的结构基本相同的结构。例如，第二热电元件TE22可以包括多条第三半导体纳米线、多条第四半导体纳米线、第四电极、第五电极和第六电极。
[0145]如上面参照图3A和图3B所描述的，包括第一热电元件TE21和第二热电元件TE22的多个热电元件均可以执行水平热分布操作和能量产生操作中的一种操作。在一些示例性实施例中，多个热电元件可以彼此电连接或者不需要彼此电连接。
[0146]在一些示例性实施例中，半导体装置400还可以包括图10的控制器350。
[0147]图16是示出根据示例实施例的半导体装置的平面图。
[0148]参照图15B和图16，半导体装置400a包括第一半导体裸片410。第一半导体裸片410包括半导体基底411、多个热电元件TE31、TE32、TE33和TE34以及第一电路CKT1。第一半导体裸片410还可以包括第二电路CKT2。
[0149]除了多个热电元件TE31、T