KR20130085670A - 저온에서 집적 회로를 가열하는 방법과 상기 방법을 수행할 수 있는 장치들 - Google Patents

저온에서 집적 회로를 가열하는 방법과 상기 방법을 수행할 수 있는 장치들 Download PDF

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KR20130085670A
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김미숙
박신규
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Abstract

저온에서 집적 회로를 가열하는 방법은 상기 집적 회로의 온도를 감지하는 단계와, 감지된 온도와 기준 온도를 서로 비교하고 비교 신호를 생성하는 단계와, 상기 비교 신호에 기초하여 상기 집적 회로를 가열하는 가열 소자를 선택적으로 인에이블시키는 단계를 포함한다.

Description

저온에서 집적 회로를 가열하는 방법과 상기 방법을 수행할 수 있는 장치들 {METHOD FOR HEATING INTERGATED CIRCUIT AT LOW-TEMPERATURE AND DEVICES USING THE METHOD}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 저온에서 집적 회로를 가열하는 기술에 관한 것으로, 특히 저온에서 집적 회로의 온도를 감지하고, 감지 결과에 따라 상기 집적 회로를 가열할 수 있는 방법과 상기 방법을 수행할 수 있는 장치들에 관한 것이다.
집적 회로의 동작은 상기 집적 회로의 내부 온도 또는 주변 온도에 영향을 받는다. 즉, 상기 집적 회로의 성능과 동작 신뢰성은 온도에 좌우된다.
통신 시스템 또는 컴퓨터 시스템에 구현된 집적 회로로부터 방출되는 열을 관리하기 위한 여러 가지 방법들과 장치들이 연구되었다.
일반적으로, 통신 시스템 또는 컴퓨터 시스템에서 발생한 열은 히트 싱크 (heat sink)라는 수동 소자를 통하여 공기 중으로 방출된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 저온에서 집적 회로의 온도를 감지하고, 감지 결과에 따라 상기 집적 회로를 가열할 수 있는 방법과 상기 방법을 수행할 수 있는 장치들을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 집적 회로를 가열하는 방법은 집적 회로의 온도를 감지하는 단계와, 감지된 온도와 기준 온도를 서로 비교하고 비교 신호를 생성하는 단계와, 상기 비교 신호에 기초하여 상기 집적 회로를 가열하는 가열 소자를 인에이블시키는 단계를 포함한다.
상기 인에이블시키는 단계는, 상기 감지된 온도가 상기 기준 온도와 같아질 때까지, 상기 가열 소자를 인에이블시킬 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 집적 회로의 상기 온도를 감지하는 열 센서(thermal sensor)와 상기 가열 소자는 상기 집적 회로에 내장될(embedded) 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 상기 집적 회로의 상기 온도를 감지하는 열 센서는 상기 집적 회로에 내장되고, 상기 가열 소자는 상기 집적 회로가 마운트된 인쇄 회로 기판에 형성될 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 상기 집적 회로의 상기 온도를 감지하는 열 센서는 상기 집적 회로가 마운트된 인쇄 회로 기판에 형성되고, 상기 가열 소자는 상기 집적 회로에 내장될 수 있다.
상기 기준 온도는 프로그램가능하다.
상기 비교 신호에 기초하여 인에이블된 상기 가열 소자는 클락 신호에 응답하여 상기 집적 회로를 가열할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 열 센서와 가열 소자를 내장하는 집적 회로에서, 상기 열 센서는 상기 집적 회로의 온도를 감지하고 감지된 온도와 기준 온도를 서로 비교하여 비교 신호를 출력하고, 상기 집적 회로를 가열하기 위한 상기 가열 소자는 상기 비교 신호에 기초하여 인에이블 또는 디스에이블될 수 있다.
상기 열 센서와 상기 가열 소자는 상기 집적 회로의 외부로부터 입력된 적어도 하나의 제어 신호에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블될 수 있다.
실시 예에 따라, 인에이블된 상기 가열 소자는 동작 전압에 기초하여 상기 집적 회로를 가열할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 인에이블된 상기 가열 소자는 클락 신호에 기초하여 상기 집적 회로를 가열할 수 있다.
상기 집적 회로는, 선택 신호에 기초하여, 복수의 클락 소스들 각각으로부터 출력된 소스 클락 신호들 중에서 어느 하나를 상기 클락 신호로서 출력하는 선택 회로를 더 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 패키지는 상기 집적 회로를 내장한다.
본 발명의 실시 예에 따른 프로세서는 상기 집적 회로를 내장한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치는 인쇄 회로 기판과, 상기 인쇄 회로 기판에 마운트된 집적 회로를 포함한다. 상기 집적 회로는 상기 집적 회로의 온도를 감지하고 감지된 온도와 기준 온도를 서로 비교하여 비교 신호를 출력하는 열 센서와, 상기 열 센서로부터 출력된 상기 비교 신호에 기초하여 상기 집적 회로를 가열하는 가열 소자를 포함한다.
실시 예에 따라 상기 열 센서는 상기 기준 온도를 설정하기 위한 퓨징 소자 (fusing element)를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 상기 열 센서는 상기 기준 온도를 설정하기 위한 프로그램가능한 메모리를 포함한다.
상기 인쇄 회로 기판은 상기 열 센서와 상기 가열 소자를 인에이블 또는 디스에이블시키기 위한 적어도 하나의 제어 신호를 생성하는 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라 상기 집적 회로는 상기 가열 소자의 가열 동작에 필요한 전압을 공급하는 전압 레귤레이터를 더 포함한다. 다른 실시 예에 따라, 상기 인쇄 회로 기판은 상기 가열 소자의 가열 동작에 필요한 전압을 공급하는 전압 생성 회로를 더 포함한다.
상기 전자 장치는 휴대용 장치(portable device)일 수 있다.
상기 전자 장치는 자동차(motor vehicle)의 전자 제어 유닛(electronic control unit(ECU)) 또는 차량용 네비게이션 시스템(car navigation system)일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자 장치는 인쇄 회로 기판과, 상기 인쇄 회로 기판에 마운트된 집적 회로와 가열 소자를 포함한다.
상기 집적 회로는 상기 집적 회로의 온도를 감지하고, 감지된 온도와 기준 온도를 서로 비교하고, 비교 신호를 출력하는 열 센서를 포함하고, 상기 가열 소자는 상기 열 센서로부터 출력된 상기 비교 신호에 응답하여 상기 집적 회로를 가열한다.
상기 집적 회로는 상기 비교 신호에 기초하여 클락 신호를 마스킹하는 마스크 회로와, 상기 마스크 회로의 출력에 접속된 인버터 체인을 더 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 패키지는 상기 전자 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 집적 회로를 가열하는 방법과 상기 방법을 수행할 수 있는 장치들은 저온에서 가열 소자를 통하여 상기 집적 회로의 내부 온도를 기준 온도까지 빠르게 상승시킬 수 있는 효과가 있다.
따라서, 상기 방법과 상기 장치들은 저온에서 동작하는 집적 회로의 안정성을 보장할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 집적 회로를 가열하는 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 2는 도 1의 방법을 수행할 수 있는 집적 회로의 블록도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 가열 소자의 일 실시 예를 나타낸다.
도 4는 도 1의 방법을 수행할 수 있는 집적 회로 시스템의 일 실시 예를 나타낸다.
도 5는 도 1의 방법을 수행할 수 있는 집적 회로 시스템의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 6은 도 1의 방법을 수행할 수 있는 집적 회로 시스템의 또 다른 실시 예를 나타낸다.
도 7은 도 1의 방법을 수행할 수 있는 집적 회로 시스템의 또 다른 실시 예를 나타낸다.
도 8은 도 1의 방법을 수행할 수 있는 집적 회로 시스템의 또 다른 실시 예를 나타낸다.
도 9는 도 1의 방법을 수행할 수 있는 전자 장치를 포함하는 자동차를 나타낸다.
도 10은 도 1의 방법을 수행할 수 있는 전자 장치를 포함하는 휴대용 장치를 나타내다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 집적 회로를 가열하는 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 1을 참조하면, 열 센서(thermal sensor)는 집적 회로(integrated circuit)의 내부 온도 또는 주변 온도를 실시간으로 감지 또는 검출한다(S10).
상기 열 센서는 감지된 온도(Tc)와 기준 온도(Tref)를 서로 비교하고, 비교 신호를 생성한다(S20).
감지된 온도(Tc)가 기준 온도(Tref)보다 낮을 때, 예컨대 상기 집적 회로의 내부 온도 또는 주변 온도가 상대적으로 저온일 때, 상기 열 센서는 가열 소자 (heating element)를 인에이블시키기 위한 비교 신호를 출력한다.
따라서, 감지된 온도(Tc)가 기준 온도(Tref)와 같거나 높아질 때까지, 상기 가열 소자는 온(on) 상태를 유지한다(S30).
그러나, 감지된 온도(Tc)가 기준 온도(Tref)와 같거나 높을 때, 예컨대 상기 집적 회로의 내부 온도 또는 주변 온도가 상대적으로 높거나 또는 상기 가열 소자에 의해 상기 집적 회로가 가열된 때, 상기 가열 소자는 오프(off) 상태를 유지하거나 또는 온 상태로부터 오프 상태로 전환한다(S40).
여기서, 열 센서는 집적 회로의 내부 온도 또는 주변 온도를 감지할 수 있는 모든 종류의 센서를 의미하며, 온도 센서(thermal sensor)라고도 불릴 수 있다.
또한, 열 센서는 집적 회로의 내부 온도 또는 주변 온도를 감지하고, 감지된 온도와 기준 온도를 비교하고, 비교 신호를 생성할 수 있는 반도체 장치, 예컨대 열 관리 유닛(thermal management unit(TMU))을 의미할 수도 있다.
예컨대, 열 센서로서 PCB CMOS 열 센서(PCB CMOS temperature sensor), 집적된-CMOS 온도 센서(integrated-CMOS temperature sensor), 플래시 ADC-기반(flash analog-to-digital-converter(ADC)-based) 온도 센서, TDC-기반(time-to-digital-cinverter-based) 온도 센서, 접촉식 온도 센서(contact temperature sensor), 비-접촉식 온도 센서(non-contact temperature sensor), 또는 저항 온도 검출기 (resistance temperature detector(RTD)) 등이 사용될 수 있다.
상기 집적 회로는 칩(chip) 또는 시스템-온 칩 (system-on chip(SoC))을 의미할 수 있다.
도 2는 도 1의 방법을 수행할 수 있는 집적 회로의 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 열 센서(22)와 가열 소자(24)는 집적 회로(10)에 내장된다.
집적 회로(10)는 집적 회로(10)의 동작을 제어할 수 있는 CPU(central processing unit; 20), 열 센서(22), 가열 소자(24), 전압 레귤레이터(voltage regulator; 26), 위상 동기 루프(phase locked loop(PLL); 27), 및 제어 핀(28)을 포함한다.
집적 회로(10)는 프로세서, 애플리케이션 프로세서, 모바일 애플리케이션 프로세서, 또는 집적된 멀티미디어 프로세로 구현될 수 있다.
또한, 집적 회로(10)는 패키지(package)로 패키징될 수 있다. 상기 패키지는 PoP(package on package), BGAs(ball grid arrays), CSPs(chip scale packages), PLCC(plastic leaded chip carrier), PDIP(plastic dual in-line package), COB (chip on board), CERDIP(CERamic dual in-line package), MQFP(plastic metric quad flat pack), TQFP(Thin Quad Flat Pack), SOIC(small-outline integrated circuit), SSOP(shrink small outline package), TSOP(thin small outline), SIP (system in package), MCP(multi chip package), WLP(wafer-level package), 또는 WSP(wafer-level processed stack package) 등으로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이, 열 센서(22)는 집적 회로(10)의 온도를 감지하고, 감지된 온도와 기준 온도를 서로 비교하고, 비교 신호(EN)를 생성한다.
열 센서(22)는 상기 기준 온도를 프로그램할 수 있는 메모리(미도시) 또는 레지스터(registerl 미도시)를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 기준 온도는 제어 핀(28)을 통하여 입력된 데이터에 따라 프로그램될 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 상기 기준 온도는 퓨즈(fuse), 안티퓨즈 (antifuse), 또는 동적 실-시간 재프로그래밍 소자(dynamic real-time reprogramming)와 같은 퓨징 소자(fusing element; 미도시)를 이용하여 프로그램될 수 있다.
가열 소자(24)는 비교 신호(EN)에 기초하여 인에이블 또는 디스에이블된다. 예컨대, 가열 소자(24)는 전압 레귤레이터(26)로부터 출력된 전압(VDD)과 비교 신호(EN) 중에서 적어도 하나에 기초하여 인에이블 또는 디스에이블된다.
예컨대, 전압 레귤레이터(26)는 가열 소자(24)로 공급되는 전압(VDD)을 스스로 생성할 수도 있고, 외부로부터 입력된 전압을 레귤레이팅하여 전압(VDD)을 생성할 수도 있다. 예컨대, 전압 레귤레이터(26)는 전력 관리 유닛(power management unit(PMU))의 기능을 수행할 수 있다. 또한, 전압 레귤레이터(26)로부터 출력된 전압(VDD)은 CPU(20)의 동작 전압으로서 공급될 수도 있다.
예컨대, 비교 신호(EN)에 응답하여 인에이블된 가열 소자(24)는 전압(VDD)과 클락 신호(CLK) 중에서 적어도 하나를 이용하여 집적 회로(10)를 가열할 수 있다.
도 2에서는 설명의 편의를 위해, 하나의 열 센서(22)와 하나의 가열 소자 (24)만이 도시되어 있으나, 집적 회로(10)에 집적되는 열 센서(22)와 가열 소자 (24)의 개수와 배선 방법(routing method)은 집적 회로(10)의 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
예컨대, 가열 소자(24)는 주울 가열(Joule heating) 과정을 통하여 전기 신호, 예컨대 전압 또는 전류를 열로 변환하는 소자를 의미할 수 있다.
실시 예에 따라, 가열 소자(24)는 집적 회로(10)의 내부 또는 집적 회로(10)의 위(on)에 패터닝(patterning) 또는 라우팅될 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 가열 소자(24)는 양의 온도 계수(positive temperature coefficient) 또는 음의 온도 계수를 갖는 물질로 구현될 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가열 소자(24)는 전압(VDD) 또는 전압(VDD)에 연관된 전류에 따라 열을 발생할 수 있는 물질을 의미할 수도 있다. 또한, 가열 소자 (24)는 전압(VDD) 또는 상기 전류에 따라 동작하는 회로들, 예컨대 직렬로 접속된 인버터들과 같이 상기 동작에 따라 열을 발생하는 회로들의 집합을 의미할 수 있다.
열 센서(22)와 가열 소자(24) 중에서 적어도 하나는 제어 핀(28)을 통하여 입력된 적어도 하나의 제어 신호에 따라 인에이블 또는 디스에이블될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 가열 소자의 일 실시 예를 나타낸다.
도 2와 도 3을 참조하면, 가열 소자(24)는 비교 신호(EN)에 따라 PLL(27)로부터 출력된 클락 신호(CLK)를 마스크할 수 있는 마스크 회로(24-1)와, 인버터 체인을 포함한다. 상기 인버터 체인은 직렬로 접속된 인버터들(INV1~INVn; n은 자연수)을 포함한다.
마스크 회로(24-1)는 AND 게이트로 구현될 수 있다. 전압(VDD)은 각 소자 (24-1, 및 INV1~INVn)로 공급된다.
비교 신호(EN)가 하이 레벨일 때, 마스크 회로(24-1)로부터 출력된 클락 신 호(CLK)는 직렬로 접속된 인버터들(INV1~INVn)로 순차적으로 공급되고, 이에 따라 열이 발생한다.
이때, PLL(27)은 가열 소자(24)로 공급되는 클락 신호(CLK)를 생성하기 용도로 사용될 수 있다.
도 4는 도 1의 방법을 수행할 수 있는 집적 회로 시스템의 일 실시 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 집적 회로 시스템(100)은 집적 회로(110), 전압 생성 회로 (120), 및 제어 회로(130)를 포함한다. 실시 예에 따라, 집적 회로 시스템(100)은 인쇄 회로 기판(printed circuit board(PCB))을 의미할 수 있다. 상기 PCB는 다양한 전자 회로에 사용 또는 내장될 수 있다.
집적 회로(110)는 CPU(20), 열 센서(22), 가열 소자(24), 제어 핀(28), 및 PLL(27)을 포함한다.
열 센서(22)는 집적 회로(110)의 온도를 감지하고, 감지된 온도와 기준 온도를 서로 비교하고, 비교 신호(EN)를 생성한다.
가열 소자(24)는 비교 신호(EN)에 기초하여 인에이블 또는 디스에이블된다. 예컨대, 가열 소자(24)는 전압 생성 회로(120)로부터 출력된 전압(VDD)과 비교 신호(EN)에 기초하여 인에이블 또는 디스에이블된다. 또한, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 가열 소자(24)는 비교 신호(EN)와 클락 신호(CLK)에 기초하여 집적 회로(110)를 가열할 수 있다.
전압 생성 회로(120)는 별도의 집적 회로, 예컨대 전력 관리 집적 회로 (power management integrated circuit(PMIC))로 구현될 수 있다. 이때 전압(VDD)은 CPU(20)로 공급될 수 있다.
비교 신호(EN)에 응답하여 인에이블된 가열 소자(24)는 전압(VDD)과 클락 신호(CLK) 중에서 적어도 하나를 이용하여 집적 회로(10)를 가열할 수 있다.
열 센서(22)와 가열 소자(24) 중에서 적어도 하나는 제어 핀(28)을 통하여 입력된 적어도 하나의 제어 신호에 따라 인에이블 또는 디스에이블될 수 있다. 제어 회로(130)는 상기 적어도 하나의 제어 신호를 생성할 수 있다.
도 3과 도 4를 참조하면, 마스크 회로(24-1)는, 가열 소자(24)의 인에이블 또는 디스에이블을 제어할 수 있는 제어 신호에 따라, 비교 신호(EN)와 클락 신호 (CLK)를 마스크할 수 있다. 예컨대, 마스크 회로(24-1)가 상기 제어 신호, 비교 신호(EN), 및 클락 신호(CLK)를 수신하는 AND 게이트로 구현되고, 상기 제어 신호와 비교 신호(EN) 각각이 하이 레벨일 때, 클락 신호(CLK)는 인버터(INV1)로 공급될 수 있다.
도 5는 도 1의 방법을 수행할 수 있는 집적 회로 시스템의 다른 실시 예를 나타낸다.
집적 회로 시스템(200)은 집적 회로(210)와 가열 소자(220)를 포함한다. 예컨대, 집적 회로 시스템(200)은 PCB를 의미할 수 있다. 예컨대, 가열 소자(220)는 PCB(200)에 마운트 또는 구현될 수 있다.
집적 회로(210)는 CPU(20), 열 센서(22), 및 전압 레귤레이터(26)를 포함한다.
열 센서(22)는 집적 회로(210)의 온도를 감지하고, 감지된 온도와 기준 온도를 서로 비교하고, 비교 신호(EN)를 생성한다.
집적 회로(210)의 외부에 구현된 가열 소자(220)는 비교 신호(EN)에 기초하여 인에이블 또는 디스에이블된다. 예컨대, 비교 신호(EN)에 기초하여 인에이블된 가열 소자(220)는 전압 생성 회로(미도시)로부터 출력된 전압을 이용하여 집적 회로(210)를 가열할 수 있다.
열 센서(22)와 가열 소자(220) 각각은 제어 회로(230)로부터 출력된 제어 신호들(CT1과 CT2) 각각에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블된다.
가열 소자(220)가 도 3에 도시된 가열 소자(24)로 구현되고 마스크 회로(24-1)가 제어 신호(CT2), 비교 신호(EN), 및 클락 신호(CLK)를 수신하는 AND 게이트로 구현되고 제어 신호(CT2)와 비교 신호(EN) 각각이 하이 레벨일 때, 클락 신호(CLK)는 인버터(INV1)로 공급될 수 있다. 상술한 바와 같이, 가열 소자(220)는 PCB(200)의 일부로서 구현될 수 있다.
도 6은 도 1의 방법을 수행할 수 있는 집적 회로 시스템의 또 다른 실시 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 집적 회로 시스템(300)은 집적 회로(310), 가열 소자 (320), 및 전압 생성 회로(330)를 포함한다. 예컨대, 집적 회로 시스템(300)은 PCB를 의미할 수 있다.
집적 회로(310)는 CPU(20)와 열 센서(22)를 포함한다.
열 센서(22)는 집적 회로(310)의 온도를 감지하고, 감지된 온도와 기준 온도를 서로 비교하고, 비교 신호(EN)를 생성한다.
집적 회로(310)의 외부에 구현된 가열 소자(320)는 비교 신호(EN)에 기초하여 인에이블 또는 디스에이블된다. 예컨대, 비교 신호(EN)에 기초하여 인에이블된 가열 소자(320)는 전압 생성 회로(330)로부터 출력된 전압(VDD)을 이용하여 집적 회로 (310)를 가열할 수 있다.
열 센서(22)와 가열 소자(320) 각각은 제어 회로로부터 출력된 제어 신호들 각각에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블된다.
가열 소자(320)가 도 3에 도시된 가열 소자(24)로 구현되고 마스크 회로(24-1)가 가열 소자(320)로 입력되는 제어 신호, 비교 신호(EN), 및 클락 신호(CLK)를 수신하는 AND 게이트로 구현되고 제어 신호(CT2)와 비교 신호(EN) 각각이 하이 레벨일 때, 클락 신호(CLK)는 인버터(INV1)로 공급될 수 있다.
도 7은 도 1의 방법을 수행할 수 있는 집적 회로 시스템의 또 다른 실시 예를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 집적 회로 시스템(400)은 집적 회로(410)와 열 센서(420)를 포함한다. 예컨대, 집적 회로 시스템(400)은 PCB를 의미할 수 있다.
열 센서(420)는 집적 회로(410)의 주변 온도를 감지하고, 감지된 온도와 기준 온도를 서로 비교하고, 비교 신호(EN)를 생성한다.
집적 회로(410)는 CPU(20), 가열 소자(24), 전압 레귤레이터(26), 및 PLL (27)을 포함한다.
집적 회로(410)의 내부에 구현된 가열 소자(24)는 비교 신호(EN)에 기초하여 인에이블 또는 디스에이블된다. 실시 예에 따라, 비교 신호(EN)에 기초하여 인에이블된 가열 소자(24)는 전압 생성 회로(26)로부터 출력된 전압(VDD)을 이용하여 집적 회로(410)를 가열할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 가열 소자(24)는 클락 신호 (CLK)를 이용하여 집적 회로(410)를 가열할 수 있다.
열 센서(420)와 가열 소자(24) 각각은 제어 회로로부터 출력된 제어 신호들 각각에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블된다.
도 2부터 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 가열 소자(24, 220, 또는 320)의 개수와 배치 방법들은 다양하게 변형될 수 있다.
도 8은 도 1의 방법을 수행할 수 있는 집적 회로 시스템의 또 다른 실시 예를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 집적 회로 시스템(101)은 집적 회로(111), 전압 생성 회로 (120), 클락 소스(122), 및 제어 회로(130)를 포함한다. 실시 예에 따라, 집적 회로 시스템(101)은 PCB를 의미할 수 있고, 상기 PCB는 다양한 전자 회로에 사용 또는 내장될 수 있다.
집적 회로(111)는 CPU(20), 열 센서(22), 가열 소자(24), 제어 핀(28), PLL (113), 및 선택 회로(115)를 포함한다.
선택 회로(115)는 선택 신호(SEL)에 따라 서로 다른 클락 소스들(113과 122) 각각으로부터 출력된 소스 클락 신호(CLK1과 CLK2)를 선택적으로 가열 소자(24)로 공급할 수 있다. 즉, 비교 신호(EN)에 따라 인에이블된 가열 소자(24)는 선택 회로 (115)로부터 출력된 클락 신호(CLK)에 따라 집적 회로(111)를 가열할 수 있다.
예컨대, CPU(20)는 열 센서(22)로부터 출력된 정보에 따라 선택 신호(SEL)를 생성할 수 있다. PLL(113)은 도 4의 PLL(27)과 마찬가지로 가열 소자(24)로 공급되는 클락 신호(CLK1)를 생성할 수 있다.
집적 회로(10) 또는 각 집적 회로 시스템(100, 200, 300, 400, 또는 101)은 상술한 패키지에 패키징될 수 있다.
도 9는 도 1의 방법을 수행할 수 있는 전자 장치를 포함하는 자동차를 나타낸다. 도 9를 참조하면, 자동차(motor vehicle; 500)는 전자 제어 유닛(electronic control unit(ECU); 500)을 포함한다.
ECU(500)는 집적 회로(10) 또는 집적 회로 시스템(100, 200, 300, 400, 또는 101)을 포함할 수 있다.
ECU(510)는 ECM(Electronic/Engine Control Module), PCM(Powertrain Control Module), TCM(Transmission Control Module), BCM(Brake Control Module), CCM(Central Control Module), CTM(Central Timing Module), GEM(General Electronic Module), BCM(Body Control Module), 및/또는 SCM(Suspension Control Module)을 포함할 수 있다.
예컨대, 자동차(500)가 추운 지방에 있고 ECU(510)가 동작할 때, 동작 도중에, 열 센서(22)는 집적 회로(10) 또는 집적 회로 시스템(100, 200, 300, 400, 또는 101)의 온도를 감지하고 감지 결과에 따라 가열 소자(24, 220, 또는 320)를 동작시켜 집적 회로(10) 또는 집적 회로 시스템(100, 200, 300, 400, 또는 101)의 온도를 기준 온도까지 빠르게 상승시킬 수 있다.
집적 회로(10) 또는 집적 회로 시스템(100, 200, 300, 400, 또는 101)은 차량용 네비게이션 시스템(car navigation system or automotive navigation system)에 내장될 수도 있다.
도 10은 도 1의 방법을 수행할 수 있는 전자 장치를 포함하는 휴대용 장치를 나타내다.
도 10에 도시된 휴대용 장치(600)는 하위 하우징(601), 집적 회로 또는 집적 회로 시스템(610), 디스플레이 패널(603), 터치 스크린(605), 및 상위 하우징(607)를 포함한다.
집적 회로 또는 집적 회로 시스템(610)은 열 센서(22)와 가열 소자(24)를 포함하는 집적 회로(10) 또는 집적 회로 시스템(100, 200, 300, 400, 또는 101)을 의미할 수 있다.
상위 하우징(607)은 이미지 센서(609)를 포함한다.
휴대용 장치(600)는 이동 전화기, 스마트폰, 태블릿(tablet) PC, PDA (personal digital assistant), EDA(enterprise digital assistant), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), PMP (portable multimedia player), PDN(personal navigation device 또는 portable navigation device), 휴대용 게임 콘솔(handheld game console), 또는 e-북(e-book)으로 구현될 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 집적 회로(10) 또는 집적 회로 시스템(100, 200, 300, 400, 또는 101)을 포함하는 전자 장치는 도 9와 도 10을 참조하여 예시적으로 설명된 것들 이외에, 모든 전자 장치에 사용될 수 있다. 특히, 남극, 북극, 또는 추운 지방에서 사용될 수 있는 모든 전자 장치에 사용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10, 110, 111, 210, 310, 및 410; 집적 회로
20; CPU
22, 420; 열 센서
24, 220, 320; 가열 소자
26; 전압 레귤레이터
27, 113; 위상 동기 루프
120, 330; 전압 생성 회로
130, 230; 제어 회로
510; ECU
600; 휴대용 장치

Claims (25)

  1. 집적 회로의 온도를 감지하는 단계;
    감지된 온도와 기준 온도를 서로 비교하고 비교 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 비교 신호에 기초하여 상기 집적 회로를 가열하는 가열 소자를 인에이블시키는 단계를 포함하는 집적 회로를 가열하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인에이블시키는 단계는,
    상기 감지된 온도가 상기 기준 온도와 같아질 때까지, 상기 가열 소자를 인에이블시키는 집적 회로를 가열하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 집적 회로의 상기 온도를 감지하는 열 센서와 상기 가열 소자는 상기 집적 회로에 내장된(embedded) 집적 회로를 가열하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 집적 회로의 상기 온도를 감지하는 열 센서는 상기 집적 회로에 내장되고,
    상기 가열 소자는 상기 집적 회로가 마운트된(mounted) 인쇄 회로 기판에 형성된 집적 회로를 가열하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 집적 회로의 상기 온도를 감지하는 열 센서는 상기 집적 회로가 마운트된 인쇄 회로 기판에 형성되고,
    상기 가열 소자는 상기 집적 회로에 내장된 집적 회로를 가열하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기준 온도는 프로그램가능한 집적 회로를 가열하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비교 신호에 기초하여 인에이블된 상기 가열 소자는 클락 신호에 응답하여 상기 집적 회로를 가열하는 집적 회로를 가열하는 방법.
  8. 열 센서와 가열 소자를 내장하는 집적 회로에 있어서,
    상기 열 센서는 상기 집적 회로의 온도를 감지하고, 감지된 온도와 기준 온도를 서로 비교하여 비교 신호를 출력하고,
    상기 집적 회로를 가열하기 위한 상기 가열 소자는 상기 비교 신호에 기초하여 인에이블 또는 디스에이블되는 집적 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 열 센서와 상기 가열 소자는 상기 집적 회로의 외부로부터 입력된 적어도 하나의 제어 신호에 응답하여 인에이블 또는 디스에이블되는 집적 회로.
  10. 제8항에 있어서,
    인에이블된 상기 가열 소자는 동작 전압에 기초하여 상기 집적 회로를 가열하는 집적 회로.
  11. 제8항에 있어서,
    인에이블된 상기 가열 소자는 클락 신호에 기초하여 상기 집적 회로를 가열하는 집적 회로.
  12. 제11항에 있어서, 상기 집적 회로는,
    선택 신호에 기초하여, 복수의 클락 소스들 각각으로부터 출력된 소스 클락 신호들 중에서 어느 하나를 상기 클락 신호로서 출력하는 선택 회로를 더 포함하는 집적 회로.
  13. 제8항의 상기 집적 회로를 내장하는 패키지.
  14. 제8항의 상기 집적 회로를 내장하는 프로세서.
  15. 인쇄 회로 기판; 및
    상기 인쇄 회로 기판에 마운트된 집적 회로를 포함하고,
    상기 집적 회로는,
    상기 집적 회로의 온도를 감지하고, 감지된 온도와 기준 온도를 서로 비교하여 비교 신호를 출력하는 열 센서; 및
    상기 열 센서로부터 출력된 상기 비교 신호에 기초하여 상기 집적 회로를 가열하는 가열 소자를 포함하는 전자 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 열 센서는,
    상기 기준 온도를 설정하기 위한 퓨징 소자(fusing element)를 포함하는 전자 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 열 센서는,
    상기 기준 온도를 설정하기 위한 프로그램가능한 메모리를 포함하는 전자 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판은,
    상기 열 센서와 상기 가열 소자를 인에이블 또는 디스에이블시키기 위한 적어도 하나의 제어 신호를 생성하는 제어 회로를 더 포함하는 전자 장치.
  19. 제15항에 있어서, 상기 집적 회로는,
    상기 가열 소자의 가열 동작에 필요한 전압을 공급하는 전압 레귤레이터를 더 포함하는 전자 장치.
  20. 제15항에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판은,
    상기 가열 소자의 가열 동작에 필요한 전압을 공급하는 전압 생성 회로를 더 포함하는 전자 장치.
  21. 제15항에 있어서, 상기 전자 장치는,
    휴대용 장치(portable device)인 전자 장치.
  22. 제15항에 있어서, 상기 전자 장치는,
    자동차(motor vehicle)의 전자 제어 유닛(electronic control unit(ECU)) 또는 차량용 네비게이션 시스템(car navigation system)인 전자 장치.
  23. 인쇄 회로 기판; 및
    상기 인쇄 회로 기판에 마운트된 집적 회로와 가열 소자를 포함하고,
    상기 집적 회로는,
    상기 집적 회로의 온도를 감지하고, 감지된 온도와 기준 온도를 서로 비교하고, 비교 신호를 출력하는 열 센서를 포함하고,
    상기 가열 소자는 상기 열 센서로부터 출력된 상기 비교 신호에 응답하여 상기 집적 회로를 가열하는 전자 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 집적 회로는,
    상기 비교 신호에 기초하여 클락 신호를 마스킹하는 마스크 회로; 및
    상기 마스크 회로의 출력에 접속된 인버터 체인을 더 포함하는 전자 장치.
  25. 제23항의 전자 회로를 포함하는 패키지.
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