集成电路芯片上的校准和温度感测的制作方法

1.本发明大体上涉及集成电路(ic)芯片中的温度感测。更具体地，本发明涉及ic芯片上的温度传感器的校准。


背景技术：

2.温度对电子装置具有相当大的影响。所述温度可以影响此类电子装置的系统性能和预期寿命两者。此外，有关温度的问题可能会随着越来越密集的电路系统和封装大小的减小而增加。因而，测量电子装置或系统内的温度可以允许电子装置或系统补偿温度的影响和/或减少与装置过热有关的问题。因此，许多电子装置和系统包括并入其中的一个或多个温度传感器以量化周围环境的温度。已开发基于cmos技术的集成温度传感器来实现小型装置中的温度感测功能，所述小型装置的面积和功耗有限。


技术实现要素：

3.在所附权利要求书中限定本公开的各方面。
4.在第一方面中，提供一种集成电路(ic)芯片，包括：第一类型的第一温度传感器；以及不同于所述第一类型的第二类型的第二温度传感器，其中所述第一温度传感器被配置成用于校准所述第二温度传感器，且所述第二温度传感器被配置成用于校准之后的温度感测。
5.根据一个或多个实施方式：
6.所述第一类型的所述第一温度传感器的特征在于第一操作电压；并且
7.所述第二类型的所述第二温度传感器的特征在于小于所述第一操作电压的第二操作电压。
8.根据一个或多个实施方式：
9.所述第一温度传感器位于所述ic芯片内的第一位置处；并且
10.所述第二温度传感器位于所述ic芯片内的第二位置处，所述第一位置和所述第二位置彼此足够接近，使得所述第一位置和所述第二位置中的每一者处的环境温度相等。
11.根据一个或多个实施方式，所述第一温度传感器被配置成在校准之后断电。
12.根据一个或多个实施方式：
13.在校准期间，所述第一温度传感器被配置成确定所述ic芯片的第一电流温度，且所述第二温度传感器被配置成确定所述ic芯片的第二电流温度；并且
14.所述ic芯片另外包括电连接到所述第一温度传感器和所述第二温度传感器中的每一者的处理元件，所述处理元件被配置成确定所述第一电流温度与所述第二电流温度之间的差，所述差用于确定用于所述第二温度传感器的校准参数。
15.根据一个或多个实施方式，在校准期间，在不存在温控环境和外部温度参考的情况下确定所述第一电流温度和所述第二电流温度。
16.根据一个或多个实施方式，所述第一温度传感器包括基于双极结晶体管(基于
bjt)的温度传感器，所述基于bjt的温度传感器被配置成进行电压校准以确定所述ic芯片的所述第一电流温度。
17.根据一个或多个实施方式，所述基于bjt的温度传感器被配置成连接到外部测试仪，以用于在电压校准期间将外部参考电压提供到所述基于bjt的温度传感器。
18.根据一个或多个实施方式，所述第二温度传感器包括基于热扩散率的温度传感器，所述基于热扩散率的温度传感器被配置成获得对所述ic芯片的所述第一电流温度的直接测量以确定所述第一电流温度。
19.根据一个或多个实施方式，所述基于热扩散率的温度传感器被配置成在校准之后断电，并且所述基于热扩散率的温度传感器另外被配置成在所述ic芯片的正常操作期间周期性地通电以执行校准。
20.根据一个或多个实施方式，所述ic芯片另外包括不同于所述第一温度传感器的所述第一类型的第三类型的第三温度传感器，其中所述第一温度传感器另外被配置成用于校准所述第三温度传感器，且所述第三温度传感器被配置成用于校准之后的温度感测。
21.在第二方面中，提供一种实施于集成电路(ic)芯片中的方法，所述ic芯片包括第一类型的第一温度传感器和不同于所述第一类型的第二类型的第二温度传感器，所述方法包括：利用所述第一温度传感器来校准所述第二温度传感器；以及在所述校准操作之后，利用所述第二温度传感器来感测所述ic芯片的温度。
22.根据一个或多个实施方式，所述第一类型的所述第一温度传感器的特征在于第一操作电压，且所述第二类型的所述第二温度传感器的特征在于小于所述第一操作电压的第二操作电压，并且所述方法另外包括在所述校准操作之后停止对所述第一温度传感器的供电。
23.根据一个或多个实施方式，所述校准操作包括：
24.在所述第一温度传感器处确定所述ic芯片的第一电流温度；
25.在所述第二温度传感器处确定所述ic芯片的第二电流温度；
26.在电连接到所述第一温度传感器和所述第二温度传感器中的每一者的处理元件处确定所述第一电流温度与所述第二电流温度之间的差；以及
27.利用所述差来确定用于所述第二温度传感器的校准参数。
28.根据一个或多个实施方式，所述第一温度传感器包括基于双极结晶体管(基于bjt)的温度传感器，并且所述确定所述第一电流温度包括执行电压校准以确定所述ic芯片的所述第一电流温度。
29.根据一个或多个实施方式，所述第一温度传感器包括基于热扩散率的温度传感器，并且所述确定所述第一电流温度包括在所述基于热扩散率的温度传感器处获得对所述第一电流温度的直接测量。
30.在第三方面中，提供一种集成电路(ic)芯片，包括：特征在于第一操作电压的第一类型的第一温度传感器；以及不同于所述第一类型的第二类型的第二温度传感器，所述第二类型的特征在于小于所述第一操作电压的第二操作电压，其中所述第一温度传感器被配置成用于校准所述第二温度传感器，所述第一温度传感器被配置成在校准之后断电，且所述第二温度传感器被配置成用于校准之后的温度感测。
31.根据一个或多个实施方式：
32.在校准期间，所述第一温度传感器被配置成确定所述ic芯片的第一电流温度，且所述第二温度传感器被配置成确定所述ic芯片的第二电流温度；并且
33.所述ic芯片另外包括电连接到所述第一温度传感器和所述第二温度传感器中的每一者的处理元件，所述处理元件被配置成确定所述第一电流温度与所述第二电流温度之间的差，所述差用于确定用于所述第二温度传感器的校准参数。
34.根据一个或多个实施方式，所述第一温度传感器包括基于双极结晶体管(基于bjt)的温度传感器，所述基于bjt的温度传感器被配置成进行电压校准以确定所述ic芯片的所述第一电流温度。
35.根据一个或多个实施方式，所述第二温度传感器包括基于热扩散率的温度传感器，所述基于热扩散率的温度传感器被配置成获得对所述ic芯片的所述第一电流温度的直接测量以确定所述第一电流温度。
附图说明
36.附图用于进一步示出各种实施例并解释根据本发明的所有各种原理和优点，在附图中类似的附图标记贯穿不同的视图指代相同的或功能类似的元件，各图不一定按比例绘制，并且附图与下文的具体实施方式一起并入本说明书并且形成本说明书的部分。
37.图1示出了根据实施例的集成电路(ic)芯片的框图；
38.图2示出了根据另一实施例的集成电路(ic)芯片的框图；
39.图3示出了根据另一实施例的结合图1和2的ic芯片中的任一者实施的温度感测过程的流程图。
具体实施方式
40.一般来说，本公开涉及其中包括温度传感器的集成电路(ic)芯片以及用于利用温度传感器进行校准和温度感测的方法。更具体地，ic芯片包括不同类型的两个温度传感器。利用一种类型的第一温度传感器来校准另一种类型的第二温度传感器。在校准之后，第一温度传感器可以断电且第二温度传感器用于温度感测。在一些实施例中，第一温度传感器可以是被配置成进行电压校准的基于双极结晶体管(基于bjt)的温度传感器，并且在其它实施例中，第一温度传感器可以是高精度的基于热扩散率的温度传感器。用于温度感测的第二温度传感器可以是适于超低电压操作的多种温度传感器中的任一者。因此，可以利用可以具有相对较高功耗的精确温度传感器来校准低功率温度传感器。在一些实施例中，可以在测试仪中执行校准，且在其它实施例中，可以在ic芯片的操作期间执行校准作为后台过程。在任一情况下，校准精度可以提高和/或测试时间可以明显缩短以改进效率并节省成本。
41.提供本公开以用实现方式解释根据本发明的至少一个实施例。另外提供本公开以加强对本公开的创造性原理和优点的理解和了解，而不是以任何方式限制本发明。本发明仅由所附权利要求书限定，包括在本技术未决期间作出的任何修正和所发布的那些权利要求的所有等效物。
42.许多发明功能性和许多发明原理最好用集成电路(ic)实施或在ic中实施，所述集成电路可能包括专用ic或者具有集成处理或控制或其它结构的ic。希望普通技术人员之一
在由本文中所公开的概念和原理引导时，将轻易地能够通过最少的实验生成此类ic和结构，不管可能相当大量的工作和由例如可用时间、当前技术、和经济考量促动的许多设计选项。因此，为了简化和最小化混淆根据本发明的原理和概念的任何风险，对这类结构和ic的进一步论述(如果存在的话)将受限于关于各种实施例的原理和概念的本质。
43.应理解，例如第一和第二、顶部和底部等相关术语(如果存在的话)的使用仅用于区分实体或动作，而不一定要求或暗示在此类实体或动作之间的任何实际此种关系或次序。
44.温度传感器通常包括产生温度相关电压的传感器以及将温度相关电压的比率转换成数字输出的模数转换器(adc)。在温度传感器的集成电路(ic)制造过程期间，可能会发生引起传感器的装置参数发生变化的过程不一致(被称为过程散布)，或塑料封装可能会增加传感器管芯上的机械应力且还引起变化，被称为封装移位。此类变化影响未经校准的温度传感器的初始误差，所述初始误差在室温下可能高达
±
2.0℃。然而，在许多应用中，要求对这些温度传感器进行校准，以获得更好的精度，例如，优于
±
1.0℃。
45.对温度传感器的校准是不重要的，尤其是在工业制造过程中。一种常规方法包括使用热校准来微调温度传感器，这通常需要将传感器的读数与在与传感器相同的温度下的已知精度的参考温度计的读数进行比较，且接着调整微调值。此方法通常需要使用导热介质——例如，金属块(例如，卡盘)或液体浴——来使传感器(或一批传感器)和温度计进行良好的热接触，在此情况下可以在几分钟的等待时间之后获得热平衡。例如，达到稳定温度可能需要传感器一次在烘箱中放置几分钟，从而增加校准的时间成本和金钱成本。另外，由于热惯性，热校准还可能会引入高达例如若干摄氏度的误差，这是因为导热介质(例如，卡盘)上的热分布不良而引起的。在不同温度下执行额外的微调操作需要甚至更长的等待时间和额外基础设施，这进一步使微调操作复杂化。因此，在热校准过程中，精确施加热量和精确测量温度存在重大挑战。
46.结合图1和2所论述的实施例包括ic芯片，所述ic芯片包括紧邻彼此定位的不同类型的两个温度传感器。如下文将更详细地论述的，在不执行热校准过程的情况下利用第一温度传感器来校准第二温度传感器。在校准之后，第一温度传感器可以断电且第二温度传感器可以用于温度感测。结合图3所论述的实施例提供用于校准图1和2的ic芯片中的任一者的第二温度传感器的校准方法，以及利用所述第二温度传感器在操作模式下进行的温度感测。
47.参考图1，图1示出了根据实施例的集成电路(ic)芯片100的框图。ic芯片100包括第一温度传感器102(标记为ts1)、第二温度传感器104(标记为ts2)、电连接到第一温度传感器102和第二温度传感器104中的每一者的处理元件106，以及与处理元件106相关联的存储器元件108。ic芯片100可以是可并入在较大电子装置或系统(未示出)内的合适位置处的单独温度感测ic芯片。可替换的是，ic芯片100的元件可并入封装式电子装置中，所述封装式电子装置另外包括任何合适的多种有源和/或无源组件，如框110所表示，以用于执行功能。温度感测可以用于生成大量热量的任何类型的电路，例如雷达收发器、微控制器等。温度信息可以用于补偿温度系数，以在温度已超过某一阈值时发出警告等。
48.根据实施例，利用第一温度传感器102来校准第二温度传感器104。在校准之后，第一温度传感器102可以断电且第二温度传感器104用于温度感测。第一温度传感器102和第
二温度传感器104可以在ic芯片100中物理上彼此接近。举例来说，第一温度传感器102位于ic芯片100内的第一位置112处，且第二温度传感器104位于ic芯片100内的第二位置114处，其中第一位置112和第二位置114物理上彼此足够接近，使得第一位置112和第二位置114中的每一者处的环境温度大体上相等。第一温度传感器102和第二温度传感器104彼此越接近(例如，彼此相距1mm内)，第一温度传感器102和第二温度传感器104经历相同环境温度的概率越大。可替换的是，由于硅基板是良好的热导体，因此如果ic芯片100内的其它电路在校准期间关断以便它们不会引起温度梯度，则较大距离可能是可接受的。无论如何，可假设将在校准期间有用的相应第一温度传感器102和第二温度传感器104处感测到相同温度。
49.第一温度传感器102和第二温度传感器104在不同的原理下工作，在本文中被称为类型。根据一些实施例，第一温度传感器102可以是第一类型的传感器，例如基于双极结晶体管(基于bjt)的温度传感器。第一温度传感器102可以因此在本文中被称为基于bjt的温度传感器102。第二温度传感器104可以是适于超低电压(例如，小于1v)操作的第二类型的传感器。此类温度传感器可以是(例如)基于电阻器的、基于电容器的、基于动态阈值金属氧化物半导体的(基于dtmos的)、基于热扩散率的或者另一原理或类型。第二温度传感器104可以通常在本文中被称为感测温度传感器104，这是因为它可以是多种类型的温度传感器中的任一者，且无论何种类型，均用于在正常操作使用期间感测ic芯片100内的温度。
50.基于bjt的温度传感器通常用于电子设备中，因为它们可以相对低成本地包括在硅集成电路(ic)中。传感器的原理为硅二极管的正向电压(其可为双极结晶体管(bjt)的基极-发射极结)是温度相关的。基于bjt的温度传感器由电流源偏置，且其基极与发射极之间的电压(v
be
)如下所示：
[0051][0052]
其中k为玻耳兹曼常数，t为绝对温度，q为电子电荷，ic为偏置电流且is为饱和常数，其中饱和常数很大程度上为过程相关的。
[0053]vbe
为温度的非线性函数。此外，由于ic和is的变化，因此过程散布可能会引起v
be
中的较大误差。因此，v
be
并不适合作为感测信号。为了消除过程误差，确定基极与发射极之间的两个电压(v
be
)之间的差。这一差δv
be
如下所示：
[0054][0055]
因此，过程相关饱和常数is被抵消并且δv
be
可以通过两个电流的比率确定，这可以变得非常精确。理想地，δv
be
与绝对温度(ptat)成比例。可以利用电压校准过程而不是热校准过程来校准基于bjt的温度传感器。电压校准需要施加精确的外部参考电压(代替v
be
)，且基于所述基于bjt的温度传感器的数字输出而确定δv
be
的值。在电压校准中，两个v
be
电压之间的差(例如，δv
be
)可以变得极为精确，且可以用于在校准期间测量管芯的温度。如下文将更详细地论述的，在图中1，可以在电压校准过程期间经由测试仪118施加标记为v
ref
的外部参考电压116，以便校准基于bjt的温度传感器102。
[0056]
电压校准技术具有许多优点。例如，在单个温度微调中，δv
be
可以用于确定待校准的ic芯片100的温度。因此，不需要由加热器提供外部施加的温度。因此，电压校准按数量级加速校准过程，由此节省校准成本。此外，由于可以读取每一芯片的δv
be
，因此卡盘上的热
分布变得无关紧要，因为其会被校准。
[0057]
然而，基于bjt的温度传感器可能不适于超低电压操作，这是因为v
be
在低于-40℃的温度下可能会高达900毫伏，由此限制所述基于bjt的温度传感器在先进技术节点中的应用。也就是说，基于bjt的温度传感器102的特征在于大于感测温度传感器104的操作电压的操作电压。另一方面，依赖于其它感测技术的替代性温度传感器(例如，感测温度传感器104)可以实施于需要超低压操作的应用中且可以具有合适的精度。不利的是，那些温度传感器(例如，感测温度传感器104)的校准限于热校准。
[0058]
根据一些实施例，基于bjt的温度传感器102与不同类型的感测温度传感器104组合以针对更适于超低电压操作的温度传感器(例如，第二温度传感器104)有效地启用电压校准。在电压校准期间(结合图3更详细地论述)，将参考电压116提供到基于bjt的温度传感器102。将参考电压116与基于bjt的温度传感器102的δv
be
进行比较，所述δv
be
随后通过基于bjt的温度传感器102变换成ic芯片100的第一电流温度120(标记为temp1)。第一电流温度120是对ic芯片100的温度的精确估计。紧接在后，感测温度传感器104将测量ic芯片100的第二电流温度122(标记为temp2)。来自基于bjt的温度传感器102和感测温度传感器104的两个测量结果的差(例如，第一电流温度120与第二电流温度122之间的差)可以用作校准感测温度传感器104的信息。在例子中，所述差可以用于确定可以(例如)存储于存储器元件108中的用于感测温度传感器104的校准参数124或微调值。接着可以将这些校准参数124传送到感测温度传感器104。
[0059]
在校准之后，基于bjt的温度传感器102可以断电，并且在应用校准参数124的情况下，可以执行利用感测温度传感器104对ic芯片100的温度感测。也就是说，感测温度传感器104可以随后输出经校准的输出温度126(标记为temp
out
)，其精确地表示ic芯片100在第二位置114处或ic芯片100定位于较大系统内的位置处的电流温度。
[0060]
ic芯片100内包括基于bjt的温度传感器102有利于校准感测温度传感器104，这是因为可以执行电压校准代替热校准过程。因此，可以在不存在温控环境和外部温度参考的情况下执行电压校准，由此产生校准时间节省、功率节省以及由于施加热量和不良热分布的可能误差。更具体地，且根据上文所描述的实施例，可以利用基于bjt的温度传感器102来实现不支持电压校准的温度传感器(例如，感测温度传感器104)的电压校准。然而，使用基于bjt的温度传感器102的电压校准需要在(例如)ic芯片100的最终测试期间由测试仪118提供的外部参考电压116，以产生高精度校准。因而，在ic芯片100的操作使用期间无法校准感测温度传感器104。
[0061]
一些配置可能需要在感测温度传感器或传感器的操作使用期间进行周期性重新校准。除精度之外，温度传感器的大小和功耗以及其在低电源电压下操作的能力也可能是重要的。基于bjt的温度传感器通常是最精确类型的芯片上温度传感器。然而，基于bjt的温度传感器相对较大，功耗适中而不是低功耗，且不适于低电源电压操作。
[0062]
现参考图2，图2示出了根据另一实施例的集成电路(ic)芯片200的框图。ic芯片200包括第一温度传感器202(标记为ts1)、第二温度传感器204(标记为ts2)、电连接到第一温度传感器202和第二温度传感器204中的每一者的处理元件206，以及与处理元件206相关联的存储器元件208。在一些实施例中，ic芯片200可以包括额外温度传感器，如展示为第三温度传感器210。类似于ic芯片100(图1)，ic芯片200可以是可并入在较大电子装置或系统
(未示出)内的合适位置处的单独温度感测ic芯片。可替换的是，ic芯片200的元件可并入封装式电子装置中，所述封装式电子装置另外包括任何合适的多种有源和/或无源组件，如框214所表示，以用于执行功能。
[0063]
根据所说明的实施例，利用第一温度传感器202来校准第二温度传感器204和第三温度传感器210两者。在校准之后，第一温度传感器202可以断电，且第二温度传感器204和第三温度传感器210可以用于温度感测。第一温度传感器202、第二温度传感器204和第三温度传感器210可以在ic芯片200中物理上彼此接近。举例来说，第一温度传感器202位于ic芯片200内的第一位置216处，第二温度传感器204位于ic芯片200内的第二位置218处，且第三温度传感器210位于ic芯片200内的第三位置220处，其中第一位置216、第二位置218和第三位置220物理上彼此足够接近，使得第一位置216、第二位置218和第三位置220中的每一者处的环境温度大体上相等。可替换的是，第一温度传感器202、第二温度传感器204和第三温度传感器210可以彼此相对远离地定位，以监测分散在不同地方的热点，如下文将更详细地论述的。
[0064]
第一温度传感器202在与第二温度传感器204和第三温度传感器210不同的原理下操作。也就是说，第一温度传感器202可以是第一类型的传感器，例如基于热扩散率的温度传感器。因而，第一温度传感器可以因此在本文中被称为基于热扩散率的温度传感器202。第二温度传感器204和第三温度传感器210可以是适于超低电压(例如，小于1v)操作的第二类型的传感器。基于电阻器的温度传感器可以是第二温度传感器204和第三温度传感器210的有利选项，这是因为它们利用与基于热扩散率的温度传感器202相同类型的读出电路。另外，基于热扩散率的温度传感器和基于电阻器的温度传感器两者都可以在超低电源电压下工作，从而使其非常适用于先进技术节点。尽管如此，其它温度传感器类型可以替代地用于第二温度传感器204和第三温度传感器210，例如基于电容器的、基于动态阈值金属氧化物半导体的(基于dtmos的)、基于bjt的温度传感器(代替电压校准)或者另一原理或类型。第二温度传感器204和第三温度传感器210可以通常在本文中被称为感测温度传感器204、210，这是因为它们可以是多种类型的温度传感器中的任一者，且无论何种类型，均用于在正常操作使用期间感测ic芯片200内的温度。
[0065]
基于测量硅的热扩散率来测量温度的温度传感器(例如，基于热扩散率的温度传感器202)无需单独校准即可达到可接受的精度，这是因为硅的热扩散率是过程变化的非常微弱的函数。然而，基于热扩散率的温度传感器通常包括集成加热器(例如，加热器222)。不利的是，基于热扩散率的温度传感器并不普遍用于低功率芯片和系统中的温度感测，这是因为集成加热器(例如，加热器222)消耗的功率导致基于热扩散率的温度传感器的不希望的高功耗。对基于热扩散率的温度传感器进行工作循环可以有助于减少平均功耗。然而，结果是温度传感器的更新速度降低。
[0066]
根据图2的实施例，后台校准可以在不利用测试仪(例如，测试仪118)的情况下实施于温度传感器中。具体地说，基于热扩散率的温度传感器202可以用作芯片上参考温度传感器，以校准一个或多个低功率温度传感器，例如感测温度传感器204、210。此外，基于热扩散率的温度传感器和例如基于电阻器的温度传感器两者都具有极小的硅覆盖面积，由此使两者的组合非常吸引人。在例子中，基于热扩散率的温度传感器可以为大约1650mm2，而基于电阻器的温度传感器可以为大约5800mm2。
[0067]
可以通过执行存储于存储器208中的校准算法212来执行后台校准。在校准期间，ic芯片200的第一电流温度224(标记为temp1)通过基于热扩散率的温度传感器202测量。第一电流温度224是对ic芯片200的温度的精确估计。紧接在后，感测温度传感器204可以测量ic芯片200的第二电流温度226(标记为temp2)，并且感测温度传感器210将测量第三电流温度228(标记为temp3)。来自基于热扩散率的温度传感器202和感测温度传感器204的两个测量结果的差(例如，第一电流温度224与第二电流温度226之间的差)可以用作校准感测温度传感器204的信息。在例子中，所述差可以用于确定可以(例如)存储于存储器元件208中的用于感测温度传感器204的校准参数230或微调值。接着可以将这些校准参数230传送到感测温度传感器204。类似地，来自基于热扩散率的温度传感器202和感测温度传感器210的两个测量结果的差(例如，第一电流温度224与第三电流温度228之间的差)可以用作校准感测温度传感器210的信息。在例子中，所述差可以用于确定可以(例如)存储于存储器元件208中的用于感测温度传感器210的校准参数232或微调值。接着可以将这些校准参数232传送到感测温度传感器210。
[0068]
在校准之后，基于热扩散率的温度传感器202可以断电，并且在应用校准参数230、232的情况下，可以执行利用感测温度传感器204、210对ic芯片200的温度感测。也就是说，感测温度传感器204可以随后输出经校准的输出温度234(标记为temp
out1
)，其精确地表示ic芯片200在第二位置218处或ic芯片200定位于较大系统内的位置处的电流温度。同样，感测温度传感器210可以随后输出经校准的输出温度236(标记为temp
out2
)，其精确地表示ic芯片200在第三位置220处或ic芯片200定位于较大系统内的位置处的电流温度。
[0069]
ic芯片200内包括基于热扩散率的温度传感器202可以有利于校准感测温度传感器204、210，这是因为基于热扩散率的温度传感器202不需要由外部测试仪单独地校准才会变得精确且无需由外部加热器提供热量以校准基于热扩散率的温度传感器202。因此，基于热扩散率的温度传感器202可以用作芯片上参考温度传感器，以便不需要外部测试仪。因而，可以高效地和不时地执行后台校准，例如每次ic芯片200启动时执行。出于校准感测温度传感器204、210的目的，基于热扩散率的温度传感器202可以仅在后台校准过程期间使用以获得ic芯片200的瞬时温度。在后台校准之后且在正常操作期间，基于热扩散率的温度传感器202可以断电以节省电力。又另外，可以使两种类型的温度传感器非常小，使得组合不同类型的多个传感器的面积影响并不明显。
[0070]
在一些实施例中，组合传感器可以限于一对一关系，例如一个基于热扩散率的温度传感器和一个感测温度传感器。然而，组合传感器不一定限于一对一关系。如上文例子所示，一个精确的基于热扩散率的温度传感器(例如，基于热扩散率的温度传感器202)可以与较大ic芯片或系统上的一个或多个小型感测温度传感器(例如，感测温度传感器204、210)组合以监测热点。在此情形下，可以在ic芯片上的温度仍可被视为相同的条件下执行校准，例如在ic芯片启动期间或在测试仪中。
[0071]
图3示出了根据另一实施例的结合(图1和2的)ic芯片100、200中的任一者实施的温度感测过程300的流程图。为简单起见，温度感测过程300共同地描述对感测温度传感器的校准以及正常或操作使用期间的感测两者。可以在操作使用期间执行校准作为后台过程，如上文结合ic芯片200(图2)所述。可替换的是，可以执行校准作为与感测不同的过程，如上文结合ic芯片100(图1)所述。例如，可以在将ic芯片置于预期操作环境之前的最终测
试期间执行校准。
[0072]
在框302，利用第一温度传感器来校准感测温度传感器。在图1的实施例中，响应于基于bjt的温度传感器102的电压校准而确定第一电流温度120，通过感测温度传感器104处的测量来确定第二电流温度122，且确定第一电流温度120与第二电流温度122的差(diff)。此后，可以根据所述差来确定校准参数124，且将校准参数124应用到感测温度传感器104。在图2的实施例中，通过经由基于热扩散率的温度传感器202的方向测量来确定第一电流温度224，通过感测温度传感器204处的测量来确定第二电流温度226，且确定第一电流温度224和第二电流温度226的差。此后，可以根据所述差来确定校准参数230，且将校准参数230应用到感测温度传感器204。在包括额外感测温度传感器的配置中，还可以使用基于热扩散率的温度传感器202来校准额外的感测温度传感器。在此例子中，通过感测温度传感器210处的测量来确定第三电流温度228，且确定第一电流温度224和第三电流温度228的差。此后，可以根据所述差来确定校准参数232，且将校准参数232应用到感测温度传感器210。
[0073]
过程300继续进行到询问框304。在询问框304，确定校准是否完成。当校准未完成时，过程控制可以循环回到框302以重复校准。然而，当在询问框304确定完成校准时，过程控制继续进行到框306。
[0074]
在框306，使第一温度传感器(例如，图1的基于bjt的温度传感器102或图2的基于热扩散率的温度传感器204)断电。因此，可以实现功率节省。在框308，使ic芯片(例如，第一ic芯片100或第二ic芯片200)置于操作模式。也就是说，利用相关联感测温度传感器来感测其相关联ic芯片内的位置处的温度。
[0075]
在询问框310，确定ic芯片是否将继续处于操作模式。当继续操作模式时，过程控制可以继续进行到询问框312。
[0076]
在询问框312，确定是否将重复校准过程。当不重复校准过程(例如，图1的配置)时，过程控制循环回到框308以保持处于操作模式。然而，如上文所论述，图2的配置可以允许后台校准，同时ic芯片200处于操作模式。因此，如果在询问框312确定将重复校准，则过程控制在框314继续。在框314，使第一温度传感器(例如，图2的基于热扩散率的温度传感器204)通电。此后，过程控制循环回到框302以在后台校准过程期间校准感测温度传感器204、210。
[0077]
返回到询问框310，当(例如)ic芯片断电或以其它方式用信号表示终止温度感测时，可以中断ic芯片(ic芯片100或ic芯片200)的操作模式。当将中断操作模式时，温度感测过程300的执行结束。
[0078]
因此，本文中所描述的温度感测过程的执行使得能够利用集成到ic芯片中的一种类型的第一温度传感器来精确地校准也集成到所述ic芯片中的另一种类型的第二温度传感器。此后，第二温度传感器可以用于温度感测。应理解，图3中所描绘的过程框中的某些过程框可以彼此或与执行其它过程并行地执行。另外，可以修改图3中所描绘的过程框的特定次序，同时实现大体上相同的结果。因此，此类修改旨在被包括在本发明主题的范围内。
[0079]
本文中所描述的实施例需要其中包括温度传感器的集成电路(ic)芯片以及用于利用温度传感器进行校准和温度感测的方法。更具体地，ic芯片包括不同类型的两个温度传感器。利用一种类型的第一温度传感器来校准另一种类型的第二温度传感器。在校准之后，第一温度传感器可以断电且第二温度传感器用于温度感测。在一些实施例中，第一温度
传感器可以是被配置成进行电压校准的基于双极结晶体管(基于bjt)的温度传感器，并且在其它实施例中，第一温度传感器可以是高精度的基于热扩散率的温度传感器。用于温度感测的第二温度传感器可以是适于超低电压操作的多种温度传感器中的任一者。因此，可以利用可以具有相对较高功耗的精确温度传感器来校准低功率温度传感器。在一些实施例中，可以在测试仪中执行校准，且在其它实施例中，可以在ic芯片的操作期间执行校准作为后台过程。在任一情况下，校准精度可以提高和/或测试时间可以明显缩短以改进效率并节省成本。
[0080]
本公开旨在解释如何设计和使用根据本发明的各种实施例，而非限制本发明的真实、既定和公平的范围和精神。以上描述并非旨在是详尽的或将本发明限于所公开的确切形式。鉴于以上教示，可以进行修改或变化。选择和描述实施例是为了提供对本发明的原理和本发明的实际应用的最佳说明，并且使本领域的普通技术人员之一能够在各种实施例中并用适合于所预期特定用途的各种修改来利用本发明。当根据清楚地、合法地并且公正地赋予的权利的宽度来解释时，所有此类修改和变化及其所有等效物均处于如由所附权利要求书所确定的本发明的范围内，并且在本专利申请未决期间可以进行修正。