本发明涉及芯片测量技术领域，尤其涉及一种多通道芯片温度测量电路及方法。
背景技术：
当前，在半导体集成电路(即芯片)中常需要有辅助芯片测试用的电路，以方便进行芯片的功能和性能测试。其中芯片温度测量电路是其中用得较多的一种测试辅助电路。通过该芯片温度测量电路可以对芯片的温度进行测量。
现有技术一提供一种芯片温度测量电路，如图1所示，在被测试芯片b中设置了一个温度测量电路150，温度测量电路150的一端接地，另外一端跟另一个芯片a连接。芯片a中包含有电流源i1和电流源i2，以及分别跟这两个电流源串联的两个开关，两个开关不与电流源i1和电流源i2连接的一端并联在一起跟芯片b中的芯片温度测量电路150连接。通过芯片a分别使用电流源i1和电流源i2给温度测量电路150加电来测量芯片b的温度测量电路的输出，从而测量本测试芯片b的温度。
另一种现有技术二提供的芯片温度测量电路是一种传统的与绝对温度成正比(proportionaltoabsolutetemperature，简称ptat)传感器电路，该ptat传感器电路位于被测芯片内，如图2所示该电路通过一对三极管(q4和q5)来感应温度。该ptat传感器电路可以通过ptat电压来反映出芯片绝度温度。另外，该ptat传感器电路较为复杂，还设置有由m3和m4组成的电流镜，以及各电阻r8、r9、r10、r11等。
由于目前芯片的温度分布不均匀，在对芯片温度进行测量时，不能仅局限于单一通道(即芯片一个位置处)的温度，还需要对芯片的多个位置进行温度测量，实现多通道芯片温度测量。而若通过现有技术一来进行多通道芯片温度测量，则需要设置多个芯片a来辅助芯片温度测量电路，并且需要在被测芯片上设置大量管脚，以将数据输出到芯片a上，这增加了被测芯片的面积和封装成本，且增加了温度测试的复杂度。而若通过现有技术二来进行多通道芯片温度测量，则需要在被测芯片中设置多 个如图2所示的ptat传感器电路单元，ptat传感器电路占用的芯片面积较大，且其电路复杂，其中的各电阻由于半导体加工工艺的偏差，容易造成温度测量的准确度较差。可见，通过现有技术来实现多通道芯片温度测量，需要增加被测芯片面积，且整个温度测量系统复杂度较高，测量成本较高，测量结果不准确，实用性较差。
技术实现要素：
本发明的实施例提供一种多通道芯片温度测量电路及方法，以解决现有技术中实现多通道芯片温度测量，需要增加被测芯片面积，且整个温度测量系统复杂度较高，测量成本较高，测量结果不准确，实用性较差的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多通道芯片温度测量电路，包括电压测量装置及多通道芯片温度测量单元；所述多通道芯片温度测量单元包括可调电流源、至少两个温度感应单元、公共端以及电压输出端；所述至少两个温度感应单元设置于被测芯片的各待测位置；
所述温度感应单元包括第一程控开关、第二程控开关、温度传感器元件以及控制器连接端；
所述第一程控开关的第一端与所述第二程控开关的第一端并联后，与所述温度传感器元件的第一端连接；所述第一程控开关的第二端作为所述温度感应单元的电流输入端，与所述可调电流源的第一端连接；所述第二程控开关的第二端连接所述电压输出端；所述电压输出端与所述电压测量装置的第一输入端连接；所述第一程控开关的控制端和所述第二程控开关的控制端连接所述控制器连接端；所述控制器连接端连接外部控制器；
所述温度传感器元件的第二端连接所述公共端；所述公共端与所述电压测量装置的第二输入端连接；
所述可调电流源的第二端与外部电源的供电电压端连接。
具体的，所述第一程控开关为第一nmos管，所述第二程控开关为第二nmos管；所述温度传感器元件为二极管；
所述第一nmos管的源极与所述第二nmos管的源极并联后，与所述二极管的正极连接；所述第一nmos管的漏极作为所述温度感应单元的电流输入端，与所述可调电流源的第一端连接；所述第二nmos管的漏极连接所述电压输出端；所述第 一nmos管的栅极和所述第二nmos管的栅极并联后连接所述控制器连接端；所述二极管的负极连接所述公共端。
进一步的，所述可调电流源包括第一pmos管、第二pmos管、第四pmos管；所述多通道芯片温度测量单元还包括第三pmos管和恒流源；
所述第二pmos管的漏极与所述第四pmos管的源极连接；所述第四pmos管的漏极与所述第一pmos管的漏极并联后，作为所述可调电流源的第一端；所述可调电流源的第一端为所述可调电流源的电流输出端；
所述第二pmos管的源极与所述第一pmos管的源极和第三pmos管的源极并联后，连接所述外部电源的供电电压端；
所述第二pmos管的栅极与所述第一pmos管的栅极和所述第三pmos管的栅极并联后，与所述第三pmos管的漏极连接；所述第三pmos管的漏极还连接所述恒流源的第一端；
所述恒流源的第二端与所述公共端连接；
所述第四pmos管的栅极连接一可调电流源控制端；所述可调电流源控制端连接所述外部控制器。
具体的，所述第一pmos管的栅极宽长比与所述第二pmos管的栅极宽长比的比值为
一种多通道芯片温度测量方法，应用于上述的多通道芯片温度测量电路；所述多通道芯片温度测量方法，包括：
在各温度感应单元中，通过第一温度感应单元的控制器连接端控制所述第一温度感应单元的第一程控开关和第二程控开关导通，并通过除所述第一温度感应单元以外的其他温度感应单元的控制器连接端控制所述其他温度感应单元的第一程控开关和第二程控开关关断，以使得所述第一温度感应单元进入温度测量状态；
控制所述可调电流源分别输出第一电流和第二电流；
在所述电压测量装置上获取所述第一电流对应的第一输出电压，并获取所述第二电流对应的第二输出电压；
根据所述第一电流、第二电流、第一输出电压和第二输出电压确定所述第一温度感应单元所测量的芯片温度。
具体的，所述根据所述第一电流、第二电流、第一输出电压和第二输出电压确定 所述第一温度感应单元所测量的芯片温度，包括：
根据公式：
确定第一温度感应单元中的温度传感器元件的结温；其中，t1为所述第一温度感应单元中的温度传感器元件的结温；q为电子电荷量，q＝1.6×10-19c；n1为温度传感器元件系数；k为玻尔兹曼常数，k＝1.38×10-23j/k；v1为第一输出电压；v2为第二输出电压；i1为第一电流；i2为第二电流。
具体的，在各温度感应单元中，通过第一温度感应单元的控制器连接端控制所述第一温度感应单元的第一程控开关和第二程控开关导通，并通过除所述第一温度感应单元以外的其他温度感应单元的控制器连接端控制所述其他温度感应单元的第一程控开关和第二程控开关关断，以使得所述第一温度感应单元进入温度测量状态，包括：
在各温度感应单元中，通过第一温度感应单元的控制器连接端输出高电平控制所述第一温度感应单元的第一nmos管和第二nmos管导通；通过除所述第一温度感应单元以外的其他温度感应单元的控制器连接端输出低电平控制所述其他温度感应单元的第一nmos管和第二nmos管关断，以使得所述第一温度感应单元进入温度测量状态。
具体的，控制所述可调电流源分别输出第一电流和第二电流，包括：
通过可调电流源控制端输出高电平，控制第四pmos管截止，使得可调电流源输出第一电流；所述第一电流为第一pmos管的漏极电流；
通过可调电流源控制端输出低电平，控制第四pmos管导通，使得可调电流源输出第二电流；所述第二电流为第一pmos管的漏极电流与第二pmos管的漏极电流的和。
具体的，所述第一pmos管的栅极宽长比与所述第二pmos管的栅极宽长比的比值为
进一步的，该多通道芯片温度测量方法，还包括：根据所述第一输出电压、第二输出电压和所述n确定所述第一温度感应单元所测量的芯片温度；
根据所述第一输出电压、第二输出电压和所述n确定所述第一温度感应单元所测量的芯片温度，包括：
根据公式：
确定第一温度感应单元中的二极管的结温；其中，t2为所述第一温度感应单元中的二极管的结温；q为电子电荷量，q＝1.6×10-19c；n2为二极管的非理想系数；k为玻尔兹曼常数，k＝1.38×10-23j/k；v1为第一输出电压；v2为第二输出电压。
本发明实施例提供的一种多通道芯片温度测量电路及方法，该多通道芯片温度测量电路包括至少两个温度感应单元，而每个温度感应单元仅包括第一程控开关、第二程控开关、温度传感器元件以及控制器连接端，结构较为简单，占用的芯片面积较小，并且各温度感应单元仅通过一个公共端和一个电压输出端即可与被测芯片外部的电压测量装置连接，无需为每个温度感应单元均设置芯片管脚。通过该结构简单且分布在芯片各个位置的温度感应单元，可以实现多通道芯片温度测量，并且无需增加被测芯片面积，整个多通道芯片温度测量电路较为简单，测量成本较低，并且没有多余的电阻的半导体加工工艺的偏差干扰，测量结果准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术一的芯片温度测量电路的结构示意图；
图2为现有技术二的ptat传感器电路的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种多通道芯片温度测量电路的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种多通道芯片温度测量电路的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种多通道芯片温度测量方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种多通道芯片温度测量电路，如图3所示，包括电压测量装置301及多通道芯片温度测量单元302。多通道芯片温度测量单元302包括可调电流源303、至少两个温度感应单元304、公共端305以及电压输出端306。该至少两个温度感应单元304设置于被测芯片的各待测位置。
温度感应单元304包括第一程控开关307、第二程控开关308、温度传感器元件309以及控制器连接端310。
第一程控开关307的第一端3071与第二程控开关308的第一端3081并联后，与温度传感器元件309的第一端3091连接。第一程控开关307的第二端3072作为温度感应单元304的电流输入端，与可调电流源303的第一端3031连接；第二程控开关308的第二端3082连接电压输出端306；电压输出端306与电压测量装置301的第一输入端hi连接。第一程控开关307的控制端3073和第二程控开关308的控制端3083连接控制器连接端310，此处第一程控开关307的控制端3073和第二程控开关308的控制端3083以及其他温度感应单元304可以并联连接在控制器连接端310处，但不仅局限于此。控制器连接端310连接外部控制器400。该外部控制器400可以为上位计算机、可编程逻辑控制器等；另外，该外部控制器400还可以为设置于待测芯片处；而该电压测量装置301可以为万用表、电压表、模数转换器等，但不仅局限于此。
温度传感器元件309的第二端3092连接公共端305。公共端305与电压测量装置301的第二输入端lo连接。
可调电流源303的第二端3032与外部电源的供电电压端vcc连接。
值得注意的是，本发明实施例中的每个温度感应单元304的结构均可以如上述实施例所述，不再一一赘述每个温度感应单元的结构。在被测芯片的各待测位置可以设置很多温度感应单元304，其工作过程相同。
对应于上述图3所示的多通道芯片温度测量电路，如图4所示，本发明实施例提供一种多通道芯片温度测量电路的更为详细的结构实例：
在图4所示的多通道芯片温度测量电路中，第一程控开关307为第一nmos管 501，第二程控开关308为第二nmos管502；温度传感器元件309为二极管503。
第一nmos管501的源极与第二nmos管502的源极并联后，与二极管503的正极连接；第一nmos管501的漏极作为温度感应单元304的电流输入端，与可调电流源303的第一端3031连接；第二nmos管502的漏极连接电压输出端306；第一nmos管501的栅极和第二nmos管502的栅极并联后连接控制器连接端310；二极管503的负极连接公共端305。
另外，如图4所示，可调电流源303包括第一pmos管504、第二pmos管505、第四pmos管506；多通道芯片温度测量单元302还包括第三pmos管507和恒流源508。
第二pmos管505的漏极与第四pmos管506的源极连接；第四pmos管506的漏极与第一pmos管504的漏极并联后，作为可调电流源303的第一端3031；可调电流源303的第一端3031为可调电流源303的电流输出端。
第二pmos管505的源极与第一pmos管504的源极和第三pmos管507的源极并联后，连接外部电源的供电电压端vcc。此处的外部电源的供电电压端vcc的电压至少需要大于一个二极管503的正向导通电压，但一般不高于工艺极限电压。
第二pmos管505的栅极与第一pmos管504的栅极和第三pmos管507的栅极并联后，与第三pmos管507的漏极连接。第三pmos管的漏极507还连接恒流源508的第一端5081。恒流源508的第二端5082与公共端305连接。此处第三pmos管507的栅极和漏极之间的电压为偏置电压。
第四pmos管506的栅极连接一可调电流源控制端509。该可调电流源控制端509连接外部控制器400。
此处，第一pmos管504的栅极宽长比与第二pmos管505的栅极宽长比的比值可以为
本发明实施例提供的一种多通道芯片温度测量电路，该多通道芯片温度测量电路包括至少两个温度感应单元，而每个温度感应单元仅包括第一程控开关、第二程控开关、温度传感器元件以及控制器连接端，结构较为简单，占用的芯片面积较小，并且各温度感应单元仅通过一个公共端和一个电压输出端即可与被测芯片外部的电压测量装置连接，无需为每个温度感应单元均设置芯片管脚。通过该结构简单且分布在芯片各个位置的温度感应单元，可以实现多通道芯片温度测量，并且无需增加被测芯片 面积，整个多通道芯片温度测量电路较为简单，测量成本较低，并且没有多余的电阻的半导体加工工艺的偏差干扰，测量结果准确。
对应于上述图3和图4所示的多通道芯片温度测量电路，本发明还提供一种多通道芯片温度测量方法，应用于上述的多通道芯片温度测量电路。如图5所示，该多通道芯片温度测量方法包括：
步骤601、在各温度感应单元中，通过第一温度感应单元的控制器连接端控制第一温度感应单元的第一程控开关和第二程控开关导通，并通过除第一温度感应单元以外的其他温度感应单元的控制器连接端控制其他温度感应单元的第一程控开关和第二程控开关关断，以使得第一温度感应单元进入温度测量状态。
此处，当该步骤601应用于如图4所示的多通道芯片温度测量电路时，该第一程控开关为第一nmos管，第二程控开关为第二nmos管；温度传感器元件为二极管，该步骤601可以通过如下方式实现：
在各温度感应单元中，通过第一温度感应单元的控制器连接端输出高电平控制第一温度感应单元的第一nmos管和第二nmos管导通；通过除第一温度感应单元以外的其他温度感应单元的控制器连接端输出低电平控制其他温度感应单元的第一nmos管和第二nmos管关断，以使得第一温度感应单元进入温度测量状态。
步骤602、控制可调电流源分别输出第一电流和第二电流。
此处，当该步骤602应用于如图4所示的多通道芯片温度测量电路时，该可调电流源包括第一pmos管、第二pmos管、第四pmos管；多通道芯片温度测量单元还包括第三pmos管和恒流源，该步骤602可以通过如下方式实现：
通过可调电流源控制端输出高电平，控制第四pmos管截止，使得可调电流源输出第一电流；第一电流为第一pmos管的漏极电流；
通过可调电流源控制端输出低电平，控制第四pmos管导通，使得可调电流源输出第二电流；第二电流为第一pmos管的漏极电流与第二pmos管的漏极电流的和。
此处，可调电流源输出第一电流和第二电流的电流方向与二极管的正向导通电流方向相同。
步骤603、在电压测量装置上获取第一电流对应的第一输出电压，并获取第二电流对应的第二输出电压。
步骤604、根据第一电流、第二电流、第一输出电压和第二输出电压确定第一温度感应单元所测量的芯片温度。
在此处的步骤604中，可以根据公式：
确定第一温度感应单元中的温度传感器元件的结温；其中，t1为第一温度感应单元中的温度传感器元件的结温；q为电子电荷量，q＝1.6×10-19c；n1为温度传感器元件系数；k为玻尔兹曼常数，k＝1.38×10-23j/k；v1为第一输出电压；v2为第二输出电压；i1为第一电流；i2为第二电流。
另外，若该步骤604应用于如图4所示的多通道芯片温度测量电路时，则已知第一pmos管的栅极宽长比与第二pmos管的栅极宽长比的比值为
具体方式是根据公式：
确定第一温度感应单元中的二极管的结温；其中，t2为第一温度感应单元中的二极管的结温；q为电子电荷量，q＝1.6×10-19c；n2为二极管的非理想系数；k为玻尔兹曼常数，k＝1.38×10-23j/k；v1为第一输出电压；v2为第二输出电压。
在多通道芯片温度测量电路中任何时刻最多只有跟同一个二极管连接的两个开关导通，而与其他二极管直接连接的开关均断开，开关接通的二极管进入温度测量状态，其它二极管进入截止状态。改变可调电流源输出电流的大小，可以改变流过开关接通的二极管的电流，这样电压测量装置分别在不同电流大小的条件下可以测量电路的输出电压的大小，即测量出有电流流过的二极管在不同正向电流大小条件下的正向压降，根据二极管的正向电流—电压特性就可以计算出二极管结温，从而实现温度测量的功能。通过开关轮换选择多个二极管中的某一个进入温度测量状态，进而可以实现多通道芯片温度测量。
另外，值得说明的是，根据本发明实施例的描述，本领域的技术人员很容易联想到在不违背本发明基本思想的基础上增加多个温度感应单元可以实现两个以上通道 的芯片温度测量。同样，本领域的技术人员很容易联想到在不违背本发明基本思想的基础上可以给二极管施加两种以上电流，测得两种以上的正向压降，也可以实现芯片温度的测量。如本领域的技术人员所公知，本发明实施例中的电流源、开关、温度传感器元件均可以采用其它方式实施而不影响本发明所描述的方法和效果。例如：电流源也可以采用mos场效应管以外的场效应管、三极管、电阻或运算放大器等元件组成；开关可以用mos场效应管以外的场效应管、三极管等元件组成；温度传感器元件可以使用二极管连接的三极管组成。
本发明实施例提供的一种多通道芯片温度测量方法，在各温度感应单元中，通过第一温度感应单元的控制器连接端控制第一温度感应单元的第一程控开关和第二程控开关导通，并通过除第一温度感应单元以外的其他温度感应单元的控制器连接端控制其他温度感应单元的第一程控开关和第二程控开关关断，以使得第一温度感应单元进入温度测量状态。进而控制可调电流源分别输出第一电流和第二电流。之后在电压测量装置上获取第一电流对应的第一输出电压，并获取第二电流对应的第二输出电压。从而可以根据第一电流、第二电流、第一输出电压和第二输出电压确定第一温度感应单元所测量的芯片温度。本发明实施例所涉及的该多通道芯片温度测量电路包括至少两个温度感应单元，而每个温度感应单元仅包括第一程控开关、第二程控开关、温度传感器元件以及控制器连接端，结构较为简单，占用的芯片面积较小，并且各温度感应单元仅通过一个公共端和一个电压输出端即可与被测芯片外部的电压测量装置连接，无需为每个温度感应单元均设置芯片管脚。通过该结构简单且分布在芯片各个位置的温度感应单元，可以实现多通道芯片温度测量，并且无需增加被测芯片面积，整个多通道芯片温度测量电路较为简单，测量成本较低，并且没有多余的电阻的半导体加工工艺的偏差干扰，测量结果准确。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的 每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。