本发明涉及芯片物理特性测量领域，尤其涉及一种芯片表面温度测量系统及方法。
背景技术
现代生活中电子设备己经渗透到了民用、工业、军事等各个方面。电子设备运行的可靠性对于人们生活起着越来越重要的地位；在军用设备方面尤其如此，任何一个小元件的损坏都有可能造成无法估量的损失。电子设备的主要失效形式是热失效。随着温度的增加，其失效率呈指数增长趋势。在电子行业中，器件环境温度每升高10度时，往往其失效率增加一个数量级，这就是所谓的“10度法则”。根据相关文献记载，电子设备的失效率有55％是温度超过规定的值引起的，因此，对电子设备而言，即使是降低l度，也将使设备的失效率降低一个可观的量值，这对于可靠性要求高的电子系统尤为重要。例如，民航的电子设备每降低1度，一定温度下其失效率将下降4％。因此，获得芯片在各种工作状态的表面温度变得非常重要，可靠的芯片表面温度测量系统对于芯片研发，验证，制造，检测都是非常重要的。
现代大规模集成电路芯片无论是数字还是模拟、射频，都是走模块化集成化方向发展，芯片的工作模式非常多，如果每一种工作模式都要做一块印制电路板，烧录程序，再测量芯片表面温度，耗时耗力，在芯片的研发设计阶段是不现实的。因此，如何对芯片表面温度进行测量，提高测量效率，保证测量工作顺利进行，成为技术人员需要考虑的问题。
技术实现要素：
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供了一种芯片表面温度测量系统及方法，能够实现对芯片表面温度进行测量，提高测量效率。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种芯片表面温度测量系统，包括：
可编程逻辑阵列模块，用于通过动态模拟配置芯片工作状态，并用于接收测量获得的芯片表面温度数值；
芯片插座模块，用于放置待测芯片，所述芯片插座模块与所述可编程逻辑阵列模块通过具有多种插口的连接模块连接；
温度传感模块，用于测量各个工作状态下的待测芯片表面温度，并将测量获得的芯片表面温度数值发送给所述可编程逻辑阵列模块；
供电模块，分别与所述可编程逻辑阵列模块以及芯片插座模块连接，为电路提供电源，所述供电模块支持脉冲宽度调制技术，用于在待测芯片表面温度高于预设值时，通过可编程逻辑阵列模块控制供电模块降低功耗来降低待测芯片温度。
为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种芯片表面温度测量方法，包括：
获得待测芯片类型；
根据所述待测芯片类型获得预存的模拟工作模式参数；
将所述模拟工作模式参数发送至待测芯片；
获得待测芯片在各种工作模式的温度数据。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被执行时实现上述方法。
与现有技术相比，本发明实施例提供的芯片表面温度测量系统及方法，实现在芯片设计或者筛选阶段，对待测芯片表面温度进行自动化测量，获得待测芯片的物理特性，从而为芯片设计提供有力的参考。本发明实施例提供的芯片插座模块可以放置多种待测芯片，本发明实施例提供的可编程逻辑阵列模块可以动态模拟配置各种芯片工作状态，并配合具有多种接口的总线连接模块实现将各种工作状态参数发送至待测芯片，进而获得待测芯片在各种工作状态下的温度数据。从而本发明实施例相比较于现有技术，可以实现对多种待测芯片的测量，提高了工作效率，方便芯片设计人员评估芯片温度特性。为了保护测试芯片，本发明实施例还提供三种反馈(降电压，降频率，降风扇转速)来调节芯片工作温度，从而保证了测试工作的顺利、可靠进行，不会造成芯片因温度过高而毁损的后果。
在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。在附图中：
图1为本发明实施例提供的芯片表面温度测量系统的结构示意图。
图2为本发明第一应用实例待测芯片为音视频soc(片上系统)的应用场景示意图。
图3为本发明第二应用实例待测芯片为数字模拟混合电路的应用场景示意图。
图4为本发明第三应用实例待测芯片为协议接口电路的应用场景示意图。
图5为本发明实施例中可编程逻辑阵列模块测量芯片表面温度完成后，将数据智能整理成的表格示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
参照图1所示，为本发明实施例提供的芯片表面温度测量系统的结构示意图。本实施例的芯片表面温度测量系统，包括：
可编程逻辑阵列模块01，用于通过动态模拟配置芯片工作状态，并用于接收测量获得的芯片表面温度数值；
芯片插座模块02，用于放置待测芯片，与所述可编程逻辑阵列模块01通过具有多种插口的连接模块10连接；
温度传感模块03，用于测量各个工作状态下的待测芯片表面温度，并将测得的温度数值发送给所述可编程逻辑阵列模块01；
供电模块04，分别与所述可编程逻辑阵列模块01以及芯片插座模块02连接，为电路提供电源，所述供电模块04支持脉冲宽度调制技术，用于在待测芯片表面温度高于预设值时通过减低功耗来降低待测芯片温度；
考虑到待测芯片的型号尽可能的丰富，选择可编程逻辑芯片的基本指标包括逻辑单元数(等效的逻辑门数)、可用的i/o管脚数、片内存储器资源(内嵌硬核块ram以及分布式ram)、时钟管理单元(pll和dcm)、高速i/o接口模块(mgt)、内嵌硬核乘加器(dsp段元)、嵌入式硬核cpu等。
在本实施例中，所述芯片插座模块02，可以和多种芯片对接，从而利用本发明的系统可以对多种芯片进行温度测试。考虑到现代芯片工业发展迅猛，各类封装都得到长足的应用和发展，单一的芯片插座无法做到统一各种芯片，因此需要根据各种芯片的特点，比如各种芯片的应用手册来定做芯片插座。
所述温度传感器，可以采用基于pt100的惠更斯桥电路来感应温度变化，再经过模数转换器将温度数据传输到可编程逻辑阵列模块01来处理，当然，所述温度传感器也可以采用其他的类型，本发明实施例对此不加以限定。
所述供电模块04，除了提供供电的功能，还通过pwm(脉冲宽度调制)技术调节供电的电压，当待测芯片温度高于芯片制造商标定的最大值时，可编程逻辑阵列模块调低pwm的频率，实现降温的目的，从而保护芯片免受损害。
在本实施例中，所述芯片表面温度测量系统，还包括：
时钟模块05，分别与所述可编程逻辑阵列模块01及芯片插座模块02连接，用于当待测芯片是数字电路，为所述数字电路提供时钟基准，并且在待测芯片表面温度高于预设值时通过降低时钟频率来降低待测芯片温度，其中，尤其是降低主时钟的频率降温效果非常明显；所述时钟模块05可以是集成化的时钟芯片或是分立的锁相环电路，
在本实施例中，所述芯片表面温度测量系统，还包括：
调速风扇模块06，分别与所述可编程逻辑阵列模块01及芯片插座模块02连接，用于当待测芯片表面温度高于预设值时，由所述可编程逻辑阵列模块01通过负反馈温度调节控制调速风扇的转速，来降低温度。
如果待测芯片是搭配风扇使用的，可以通过风扇转速的数据来给出将来实际使用的建议。
在本实施例中，所述芯片表面温度测量系统，还包括：
存储模块07和/或显示模块08，所述存储模块07与所述可编程逻辑阵列模块01连接，用于存储测量获得的待测芯片温度数据；所述显示模块08，与所述可编程逻辑阵列模块01连接，用于对待测芯片温度数据进行输出显示。
所述存储模块07与可以包括至少一种类型的存储介质，所述存储介质包括闪存、硬盘、插卡型存储器(例如sd、tf存储器等等)、多媒体卡、随机访问存储器(ram)、可编程只读存储器(prom)、静态随机访问存储器(sram)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、只读存储器(rom)等。
所述显示模块08可以包括液晶显示器(lcd)、薄膜晶体管lcd(tft-lcd)、有机发光二极管(oled)显示器、柔性显示器等等中的至少一种。根据特定的实施方式，显示模块08可以包括两个或更多显示单元，显示模块08可以包括触模屏，用于检测触摸操作。
在本实施例中，所述芯片表面温度测量系统，还包括：
告警器09，与所述可编程逻辑阵列模块01连接，用于在待测芯片温度高于预设值，发出告警信息。可以是扬声器、蜂鸣器或是led闪烁灯等。
在本实施例中，所述连接模块10为包括多种接口的总线结构，用于实现可编程逻辑阵列和待测芯片的物理连接。
本发明实施例是基于可编程逻辑阵列的数字系统。现代大规模集成电路芯片无论是数字还是模拟，射频，都是走模块化集成化方向发展，芯片的工作模式非常多，如果每一种工作模式都要做一块印制电路板，烧录程序，再测量温度，耗时耗力，在芯片的研发设计阶段是不现实的。本发明实施例提供的可编程逻辑阵列模块01不论逻辑，外设还是io资源都很丰富，可以很好的解决这个问题。
本发明实施例中，可编程逻辑阵列模块01通过更新代码，即可实时更新数字逻辑电路。测试人员通过查阅待测芯片的功能手册，编写一系列自动化测试用例进行预存。在测试时，通过高速芯片插座02与待测芯片对接，更新数字逻辑代码通过连接模块10的总线来配置待测芯片的工作模式，包括常规的设计工作状态和芯片出厂前的压力测试，然后通过在芯片插座02安装的温度传感器03将测量获得的模拟信号转换为数字信号的方式，得到的待测芯片的温度，传回可编程逻辑阵列模块01。
在温度测量过程中，可编程逻辑阵列模块01逻辑资源丰富，用来实现芯片表面温度负反馈控制。本发明的测量系统可以通过3种模块来实现对芯片温度负反馈调节，保证在测量过程中不损害芯片。第一，可编程逻辑阵列模块01控制待测电路的供电模块04，通过pwm(脉冲宽度调制)技术调节供电的电压，当温度高于芯片制造商标定的最大值时，可编程逻辑阵列模块01调低pwm的频率；第二，可编程逻辑阵列模块01控制待测电路的时钟模块05，通过控制字来配置时钟的频率，当温度高于预设最大值时，可编程逻辑阵列模块01降低时钟的频率，尤其是主时钟的频率降温效果非常明显；第三，可编程逻辑阵列模块01控制安装在芯片插座02上的调速风扇06的转速，当温度高于预设最大值时，可编程逻辑阵列模块01增大风扇的转速。如果三种方法都尝试过，温度依然高于芯片制造商标定的最大值，可编程逻辑阵列模块01断开待测芯片的供电模块04，通过告警器09发出告警，达到保护测试芯片的目的。
可编程逻辑阵列模块01测量芯片表面温度完成后，将数据智能整理成如附图5所示的格式，通过系统的显示模块08的液晶显示屏显示出来，并存储在存储模块07，比如可擦除存储器里，方便芯片设计人员查看总结，评估芯片的温度物理特性。
下面通过具体应用中的实例对本发明技术方案进行示例性说明。
需要说明的是，在以下的三个应用实例中，附图中仅示出了可编程逻辑阵列模块和不同种类的待测芯片，在各个应用实例中说明了可编程逻辑阵列和待测芯片通过连接模块进行连接后的工作过程，而关于本发明实施例的其他模块都与上述实施例的描述一致。可编程逻辑阵列模块通过连接模块和待测芯片插座连接后，由可编程逻辑阵列模块配置工作模式，通过温度传感器测量，并由可编程逻辑阵列模块记录芯片表面温度。
实例一：
参照图2所示，2为本发明第一应用实例待测芯片为音视频soc(片上系统)的应用场景示意图。
在本应用实例中，待测芯片是一种音视频片上系统芯片，外设资源较为丰富，市面上常用的音视频片上系统的应用场景十分多样，芯片管脚数量非常多。由于本发明实施例提供的可编程逻辑阵列的外设种类多，管脚数是封装支持的极限状态，所以可以充分和待测芯片对接。
音视频文件01是可编程逻辑阵列存储的音视频片上系统可以读取的文件。配置接口02是音视频片上系统的uart、jtag、i2c、spi等，在本应用实例中，根据待测芯片手册在可编程逻辑阵列模块编写逻辑代码，实现控制音视频文件01通过配置接口02下载进音视频片上系统进行运行。并且可以实现外设接口是ddr(双倍速率同步动态随机存储器)控制器，存储控制器，以太网网络收发器等。从而可以通过可编程逻辑阵列模拟各种应用场景使音视频片上系统的所有模块都可以充分运行起来，进而根据芯片设计的全部应用场景得到芯片表面温度数据。
可见，在本应用实例中，由于可编程逻辑阵列的逻辑、io、外设资源都非常丰富，音视频片上系统的所有模块都可以充分运行起来，芯片表面温度数据可以根据芯片设计的全部应用场景得到。
实例二：
参照图3所示，为本发明第二应用实例待测芯片为数字模拟混合电路的应用场景示意图。
在本应用实例中，待测芯片是一种数字模拟混合电路芯片，可编程逻辑阵列模块通过模拟电路的外设去发模拟信号01给混合电路，反之也可以发数字信号02给混合电路，让混合电路在不同的工作场景下工作起来，经混合电路转换的数字信号02信号和模拟信号04可以由可编程逻辑阵列模块采集后，根据采集到的信号评估芯片是否正常工作，再由温度传感器采集芯片表面温度，从而获得芯片在各种工作状态下的温度。
实例三：
参照图4所示，本发明第三应用实例待测芯片为协议接口电路的应用场景示意图。
在本应用实例中，待测芯片是一种接口协议转换电路芯片，可编程逻辑阵列模块发送第一协议数据01到协议接口电路，经芯片处理后转发第二协议数据02给可编程逻辑阵列，可以组成一个数据循环产生发送、接收的电路。温度传感器采集温度，发送到可编程逻辑阵列电路实时处理，通过协议的校验码字来确认协议接口电路的工作正确性。
本发明实施例还提供了一种芯片表面温度测量方法，所述方法包括：
获得待测芯片类型；
根据所述待测芯片类型获得预存的模拟工作模式参数；
将所述模拟工作模式参数发送至待测芯片；
获得待测芯片在各种工作模式的温度数据。
其中，所述获得待测芯片类型可以为通过芯片管脚数获得，也可以通过接收用户输入的参数进行识别。
所述获得待测芯片在各种工作模式的温度数据，通过温度传感器获得。
此外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被执行时实现上述的方法。
上述计算机可读存储介质，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)或处理器(processor)执行本公开各个实施例所述方法的部分步骤。而所述计算机可读存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(readonlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。