专利名称：通过减少使用c4的超大规模集成电路的热保护的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及温度检测，具体涉及在集成电路中的温度检测。
背景技术：
超大规模集成电路(VLSI)芯片可以使用不同的设计和越来越多的功能来工作。但是，这在芯片中产生温度梯度(temperature gradient)。而且，当工作负荷改变时，芯片温度也变化。由于工作温度会对容许芯片性能施加限制，所以具有测量芯片工作温度的方法通常是很重要的。所测量的芯片温度然后可以用于改变芯片环境(诸如系统风扇速度或较慢的芯片速度)，以帮助保证芯片温度保持在使用限度内以及长使用期限内。
在传统技术中，使用线性热二极管来测量芯片温度。通常，线性热二极管具有施加到其上的恒定电压，用于保持电流不变，并且测量热二极管两端的电压。所述电压与热二极管的温度成正比。因此，可以计算芯片环境温度，并且可以进行任何必要的环境改变。但是，所述线性热二极管需要连接到热二极管的两端的两个输入/输出(I/O)引脚(C4)。由确定芯片温度的外部芯片或其它器件来测量所述电压。“C4”技术在微处理器的管芯(die)上形成触点，并且消除在管芯外部的焊盘(bonding pad)。因此可以减小所述管芯的尺寸。
但是，随着VLSI芯片的尺寸增加，跨越芯片的芯片温度更容易变化。变化的工作负荷也可能激活芯片的不同部分，因此，通常始终不将在芯片上的任何点当作过热点(hot spot)。
对于工作负荷和芯片尺寸问题，具有多个用于温度测量的热二极管是重要的。但是，就芯片“有限的面积(real estate)”而言，C4 I/O引脚是珍贵的。并且需要使用第二芯片或其它器件来测量温度。而且，将信号从热二极管、通过芯片、然后通过C4 I/O发送会导致在芯片内总线的不必要的长度，这也会导致电磁辐射问题等。最后，将C4引脚释放以便除了用于监控热状态的硬件之外，还用于从所述IC传送一些其它的信息是有益的。
因此，需要在不使用大量的C4 I/O引脚的情况下而以处理传统IC温度监控系统的至少一些问题的方式来测量在IC芯片的多个区域中的芯片温度。
发明内容
本发明用于确定在芯片中的温度。产生电平敏感传感器两端的电压。然后，确定所述传感器两端的电压是否超过了门限值。所述电压与值的级别(level)相关联。所述传感器两端的电压是否超过所述门限值的确定关联于所述电压与另一个热传感器的值的级别的关联性。
为了更完全地理解本发明及其优点，现在结合附图来进行下面的详细说明，其中图1示意性地描述了在现有技术中对于耦接到C4 I/O插脚的热二极管的使用；图2描述了电平敏感温度传感器；图3描述了耦接到滤波器的、具有不同的断开门限电压的多个温度传感器；图4描述了使用在单个芯片中并入的步进传感器和线性传感器的另一个例子。
具体实施例方式
在下面的讨论中，陈述多个具体细节以提供对本发明的彻底理解。但是，本领域技术人员将理解，可以在没有这样的具体细节的情况下实践本发明。在其它情况下，已经以示意图或方框图的形式图解了公知单元，以便不以不必要的细节来混淆本发明。另外，对于大多数部分，已经省略了关于网络通信、电磁信号传输技术等的细节，因为这样的细节不被认为是对于获得本发明的完成理解所必要的，并且被认为在本领域普通技术人员的理解范围内。
还应当注意，除非另外指出，可以以硬件或软件或其某种组合来执行在此所述的全部功能。但是，在一个优选实施例中，除非另外指出，按照诸如计算机程序代码的代码、软件和/或被编码以执行这样的功能的集成电路来通过诸如计算机或电子数据处理器之类的处理器来执行所述功能。
现在转向图1，公开了热二极管110，它耦接到第一C4引脚120和第二C4引脚130。外部芯片(未示出)或其它器件可以测量在这些引脚上或在这些引脚之间的电压，然后由它们来导出温度测量值。所述电压表示连续集(continuum)，然后将其转换为模拟电压电平。例如，3.5伏特可以指示华氏65.4度的温度，4.6伏特可以指示华氏70.4度的温度，等等。但是，C4引脚的使用用尽了其它器件可以更为有益地使用宝贵的I/O的机会。
现在转向图2，它图解了温度电平传感器200。温度电平传感器200使用相同的热二极管，但是以与图1中所图解的不同的方式来使用。取代通过模拟测量热二极管的输出来确定局部温度，在IC电路210中使用更简单的数字双电平逻辑电路。当测量热二极管220的电压特征时，如果热二极管两端产生的电压小于预定门限值，则由电压比较器230产生值0，而如果热二极管两端产生的电压大于预定门限值，则电压比较器230产生值1。可以通过本领域技术人员理解的手段来设置所述门限。电压比较器230可以在芯片210上，这消除了对于C4 I/O连接的需要。而且，因为在芯片210上而不是在芯片210之外进行比较，因此可以通过在芯片210上或与芯片210结合运行的软件——诸如操作系统——来进行环境控制，而不是像在传统系统中那样总是仅仅通过单独的芯片来执行环境控制。
在传感器200中，在芯片210上产生通过热二极管220的、基本不变的电流。热二极管两端的电压作为温度的函数而波动。热二极管220两端的电压然后由电压比较器230来测量，并且与指定的门限值相比较。如果所述电压小于门限值，则产生值0。如果所述电压大于门限值，则产生值1。这个值然后传送到锁存器或其它存储器以供在IC 210中的软件使用。电压比较器230逻辑电路被集成到IC芯片210中。
通常，传感器200使得可以确定温度是大于还是小于指定的电压值，所述指定电压值对应于指定的温度。这个信息被产生和在芯片210上使用，因此不需要使用宝贵的C4 I/O线。
现在转向图3，图解的是系统300，所述系统用于确定温度是小于第一门限、还是在第一门限和第二门限之间、还是大于第二门限但小于第三门限、还是大于第三门限。每个电平敏感电压比较器310、320、330在温度传感器301中紧密相间，并且耦接到热二极管(未示出)。每个电压比较器310、320、330向模数转换器(ADC)340输入其信号。所述信号的每个都指示在热二极管两端测量的电压是大于还是小于预定门限。然后，这个信号被转换为输出信号。每个器件310、320、330如此操作。这些器件被集成到IC芯片300中。
例如，如果所有三个信号指示所述电压(因而所述温度)小于所有的预定门限，则输出信号可以由ADC 340变成00并且输出。如果满足第一电压门限T1但是不满足第二电压门限T2，则可以由ADC 340输出信号01。如果也满足第二门限T2但是不满足T3，则可以通过模数转换器来产生值10。最后，11指示已经满足或超过了第三门限T3。
这些值(00，01，10或11)然后被输入到热滤波器和监控器(TFM)350。TFM350然后将所述信号过滤掉尖峰信号(诸如可能由暂时的故障读取产生的尖峰信号)。TFM 350也存储这个信息，并且确定要在IC芯片中进行何种行为以改变或控制温度或命令操作系统执行何种行为。
现在转向图4，图解的是使用电平传感器200和线性传感器100的系统400的一个实施例。IC芯片410具有在其内集成的电平传感器421-430。传感器421-430发送表示是否已经达到电压(因而温度)的门限，如对于系统300所讨论的那样。这个信息然后被传送到用于确定芯片的不同部分的温度的软件代码。在另一个实施例中，也存在线性热二极管电压传感器440，它具有2个C4 I/O端口。电平传感器421-430一般对应于温度传感器301。也存在一个线性传感器440。
在这个实施例中，可以通过不同种类的传感器来测量不同的温度级别(temperature level)，并且所述不同的温度级别彼此相关联。例如，由线性热二极管传感器440测量的给定温度可以表示用于不同的电平传感器热二极管421-430的不同温度门限级别。例如，如果在线性热二极管440测量的温度是70度，则可以将它与历史测量数据相关联以表示传感器421-425已经过了第一门限而不是第二或第三门限，并且传感器426-430还没有过了第一、第二或第三门限。但是，如果在线性热二极管440测量的温度是74度，则可以将它与历史测量数据相关联以表示传感器421-425已经过了第二门限而不是第三门限，并且传感器426-430仅仅过了第一门限，等等。这个数据可以有益于建立基于最小数量的线性热二极管测量系统的芯片行为的统计模型。
应当明白，本发明可以采取许多形式和实施例。因此，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下在前述内容中进行多种改变。在此给出的能力使得有可能有多种编程模型。本公开不应当被阅读为推崇任何特定的编程模型，相反指示可以在其上建立这些编程模型的基础机制。
在已经通过参照本发明的特定优选实施例说明了本发明的情况下，应当注意所公开的实施例在本质上是说明性的，而不是限定性的，并且大量的变化、修改、改变和替代被认为在上述的公开中，并且在一些情况下，可以在不对应地使用其他特征的情况下使用本发明的一些特征。本领域内的技术人员可以根据上述优选实施例的说明的回顾而认为许多这样的变化和修改是可取的。因此，广义地和以与本发明的范围一致的方式解释所附的权利要求是恰当的。
权利要求书(按照条约第19条的修改)说明国际局收到于2005年11月10日寄出的有关权利要求书修改修改的权利要求第1项，其它的权利要求不变。
1.一种用于通过在集成电路中的电平敏感热传感器来测量温度的系统，包括热二极管；以及电压比较器，其被配置成输出作为是否所述热二极管两端的电压超过指定的门限值的函数的标记，其中，所述热二极管和所述电压比较器或两者形成所述集成电路的一部分。
2.按照权利要求1的系统，其中，如果所述电压大于所述指定的门限值，则产生所述标记。
3.按照权利要求1的系统，其中，如果所述电压小于所述指定的门限值，则产生所述标记。
4.按照权利要求1的系统，其中，所述热二极管两端的电压被产生为温度的函数。
5.按照权利要求1的系统，还包括与所述热二极管相关联的多个电压比较器，并且所述多个电压比较器是所述集成电路的至少一部分。
6.按照权利要求7的系统，其中，所述多个电压比较器的每个都具有其本身的独特门限值。
7.按照权利要求6的系统，其中，所述多个电压比较器的成员的数量是3。
8.按照权利要求1的系统，其中，存在被集成到所述集成电路的多个电平敏感热传感器。
9.按照权利要求1的系统，还包括被集成到所述集成电路的线性热传感器。
10.按照权利要求9的系统，还包括热滤波器和监控器，被配置成将所述线性热传感器的输出与所述电平敏感热传感器的输出相关联。
11.按照权利要求10的系统，其中，所述滤波器和监控器在所述集成电路的外部。
12.一种用于确定在芯片中的温度的方法，包括确定在被提供以用于确定芯片的温度的热二极管两端的电压；并且将所确定的电压与多个电平敏感热传感器的输出相关联，以便所确定的电压指示所述多个电平敏感传感器的温度门限。
13.一种计算机程序产品，用于确定在芯片中的温度，所述计算机程序产品具有其上包含计算机程序的介质，所述计算机程序包括用于确定在被提供以用于确定芯片的温度的热二极管两端的电压的计算机代码；以及用于将所确定的电压与多个电平敏感热传感器的输出相关联、以便所确定的电压指示所述多个电平敏感传感器的温度门限的计算机代码。
14.一种处理器，用于确定在芯片中的温度，所述处理器包括计算机程序，所述计算机程序包括用于确定在被提供以用于确定芯片的温度的热二极管两端的电压的计算机代码；以及用于将所确定的电压与多个电平敏感热传感器的输出相关联、以便所确定的电压指示所述多个电平敏感传感器的温度门限的计算机代码。
权利要求
1.一种用于通过在集成电路中的电平敏感热传感器来测量温度的系统，包括热二极管；以及电压比较器，其被配置成输出作为是否所述热二极管两端的电压超过指定的门限值的函数的标记，其中，所述热二极管和所述电压比较器或两者包括所述集成电路的一部分。
2.按照权利要求1的系统，其中，如果所述电压大于所述指定的门限值，则产生所述标记。
3.按照权利要求1的系统，其中，如果所述电压小于所述指定的门限值，则产生所述标记。
4.按照权利要求1的系统，其中，所述热二极管两端的电压被产生为温度的函数。
5.按照权利要求1的系统，还包括与所述热二极管相关联的多个电压比较器，并且所述多个电压比较器是所述集成电路的至少一部分。
6.按照权利要求7的系统，其中，所述多个电压比较器的每个都具有其本身的独特门限值。
7.按照权利要求6的系统，其中，所述多个电压比较器的成员的数量是3。
8.按照权利要求1的系统，其中，存在被集成到所述集成电路的多个电平敏感热传感器。
9.按照权利要求1的系统，还包括被集成到所述集成电路的线性热传感器。
10.按照权利要求9的系统，还包括热滤波器和监控器，被配置成将所述线性热传感器的输出与所述电平敏感热传感器的输出相关联。
11.按照权利要求10的系统，其中，所述滤波器和监控器在所述集成电路的外部。
12.一种用于确定在芯片中的温度的方法，包括确定在被提供以用于确定芯片的温度的热二极管两端的电压；并且将所确定的电压与多个电平敏感热传感器的输出相关联，以便所确定的电压指示所述多个电平敏感传感器的温度门限。
13.一种计算机程序产品，用于确定在芯片中的温度，所述计算机程序产品具有其上包含计算机程序的介质，所述计算机程序包括用于确定在被提供以用于确定芯片的温度的热二极管两端的电压的计算机代码；以及用于将所确定的电压与多个电平敏感热传感器的输出相关联、以便所确定的电压指示所述多个电平敏感传感器的温度门限的计算机代码。
14.一种处理器，用于确定在芯片中的温度，所述处理器包括计算机程序，所述计算机程序包括用于确定在被提供以用于确定芯片的温度的热二极管两端的电压的计算机代码；以及用于将所确定的电压与多个电平敏感热传感器的输出相关联、以便所确定的电压指示所述多个电平敏感传感器的温度门限的计算机代码。
全文摘要
本发明用于确定在芯片中的温度。产生热二极管两端的电压。然后确定是否所述热二极管两端的所述电压超过了门限值。所述电压与值的级别相关联。是否所述热二极管两端的电压超过所述门限值的确定关联于所述电压与值的级别的关联性。通过使用电压电平传感器，避免了使用C4输入/输出引脚。
文档编号G01K7/01GK1842697SQ200580000928
公开日2006年10月4日 申请日期2005年5月20日 优先权日2004年5月20日
发明者戴维·W·伯斯特勒, 木原广巳, 罗伯特·P·帕特尼, 丹尼尔·L·斯塔西亚克, 迈克尔·F·王 申请人:索尼计算机娱乐公司