CN109857167B - 芯片级智能温度保护系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种芯片级智能温度保护系统及方法，所述保护系统包括：温度检测模块、控制驱动模块，所述温度检测模块与控制驱动模块连接；所述温度检测模块设置于主芯片内，用以检测主芯片内的环境温度，并将检测到的温度信息发送至所述控制驱动模块；所述控制驱动模块用以在接收到温度检测模块发送的表示环境温度异常变化的信息时，控制主芯片进入保护模式；所述控制驱动模块还用以在接收到温度检测模块发送的表示环境温度回到预设的正常工作范围内时，控制主芯片进入正常工作状态。本发明在环境温度发生异常变化时智能判断是芯片自热还是来自外界异常温度攻击，从而启动保护模式，防止芯片由于温度的异常导致失效或者被攻击。

Description

芯片级智能温度保护系统及方法

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，涉及一种芯片保护系统，尤其涉及一种芯片级智能温度保护系统及方法。

背景技术

随着集成电路的不断发展，各种集成电路芯片在日常应用中在安全技术防范领域，各种电子器件被日益广泛应用。由于电子器件的特性，其正常工作范围往往是军用品-40℃到125℃，民用品0℃到85℃之间，超过这个温度范围，无论是太高或者太低，电子器件往往会工作异常，甚至完全死机失效，导致各种安全方面的隐患，尤其是在与安全、财物相关的应用上，比如汽车的电子锁、智能门锁等等。

一些黑客会根据电子设备工作范围有限的特性，有针对性的通过升降温度、快速提高降低电压、电磁轰击等的方式来造成电子设备工作异常，并达到破解设备的目的，对设备的安全性上面产生了严峻的考验。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种芯片保护方式，以便克服现有保护方式存在的上述缺陷。

发明内容

本发明提供一种芯片级智能温度保护系统及方法，可在环境温度发生异常变化时智能判断是芯片自热还是来自外界异常温度攻击，从而启动保护模式，防止芯片由于温度的异常导致失效或者被攻击。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：

一种芯片级智能温度保护系统，所述系统包括：温度检测模块、控制驱动模块，所述温度检测模块与控制驱动模块连接；

所述温度检测模块的部分或全部设置于主芯片内，用以检测主芯片内的环境温度，并将检测到的温度信息发送至所述控制驱动模块；

所述控制驱动模块用以在接收到温度检测模块发送的表示环境温度异常变化的信息时，控制主芯片进入保护模式；所述控制驱动模块还用以在接收到温度检测模块发送的表示环境温度回到预设的正常工作范围内时，控制主芯片进入正常工作状态。

作为本发明的一种实施方式，所述温度检测模块包括散布于主芯片各处的温敏器，以及相关的温度测算模块，温度测算模块分别连接各温敏器；

所述控制驱动模块包括主控单元、模式控制单元，主控单元连接模式控制单元；

所述主控单元用以接收温度检测模块发送的信号，并根据接收的信号判断是否需要进行模式切换；若经判断需要将主芯片的状态由正常模式状态切换至保护模式状态，则发送设定信号至模式控制单元；若经判断需要将主芯片的状态由保护模式状态切换至正常模式状态，则发送设定信号至模式控制单元；

所述模式控制单元用以控制主芯片进入保护模式；所述模式控制单元还用以控制主芯片进入正常工作状态。

作为本发明的一种实施方式，所述芯片级智能温度保护系统还包括存储单元，用以保存主芯片进入保护模式之前的工作状态。

作为本发明的一种实施方式，所述温度检测模块包括散布于主芯片各处的温敏器，以及相关的温度测算模块，温度测算模块分别连接各温敏器；

所述温度测算模块用以设定全局正常工作温度区间[T11,T12]；

当所有温敏器测量的温度在这个范围以内的时候，温度测算模块认为主芯片工作在正常的工作温度，温度测算模块将不会触发所述控制驱动模块使主芯片进入保护模式；

当所有温敏器的温度都不在全局正常工作温度区间[T11,T12]规定的范围时，温度测算模块将判断主芯片遭受异常温度情况，并指示所述控制驱动模块触发主芯片进入安全模式。

作为本发明的一种实施方式，所述温度检测模块包括散布于主芯片各处的温敏器，以及相关的温度测算模块，温度测算模块分别连接各温敏器；

所述温度测算模块用以对任意温敏器单独设定绝对危险温度区间：小于T21,或大于T22；

当设定温敏器测得的温度不在设定绝对危险温度区间时，温度测算模块判断处于异常温度情况，触发控制驱动模块，使主芯片进入保护模式；

针对主芯片不同位置的发热情况，所述温度检测模块针对不同位置的温敏器设定对应的绝对危险温度区间。

作为本发明的一种实施方式，所述温度检测模块包括散布于主芯片各处的温敏器，以及相关的温度测算模块，温度测算模块分别连接各温敏器；

所述温度测算模块用以设定各个温敏器的恢复阈值温度区间[T31,T32]；

在主芯片进入安全模式之后，当温敏器监测到的温度在对应的恢复阈值温度区间[T31,T32]范围内时，温度测算模块才触发控制驱动模块，使主芯片回到正常工作模式。

作为本发明的一种实施方式，所述温度测算模块根据主芯片的工作模式为各个温敏器设定动态的绝对危险温度区间：小于T21,或大于T22；

所述主芯片包括至少两个处理单元，至少两个处理单元包括第一芯片单元、第二芯片单元；第一芯片单元设置至少一温敏器，第二芯片单元设置至少一温敏器；

所述温度测算模块用以分别为第一芯片单元、第二芯片单元设定各自的动态绝对危险温度区间；

当主芯片中第一芯片单元工作、第二芯片单元不工作时，或者第一芯片单元活跃状态、第二芯片单元处于非活跃状态时，设定第一芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_1,或大于T22_1，设定第二芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_2,或大于T22_2，此时T21_1≥T21_2，T22_1≥T22_2；

当主芯片中第二芯片单元工作、第一芯片单元不工作时，或者第二芯片单元活跃状态、第一芯片单元处于非活跃状态时，设定第二芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_2,或大于T22_2，设定第一芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_1,或大于T22_1，此时T21_1≤T21_2，T22_1≤T22_2。

作为本发明的一种实施方式，所述温度检测模块包括散布于主芯片各处的至少两个温敏器，以及相关的温度测算模块，温度测算模块分别连接各温敏器；

所述温度检测模块用以对任意温敏器设置对应的警戒温度，包括警戒温度高值T42、警戒温度低值T41；

所述温度检测模块分析各温敏器监测的温度数据；当某温敏器监测的温度超出对应警戒温度高值T42、但低于对应的绝对危险温度区间高值T22，或者低于对应警戒温度低值T41、但高于对应的绝对危险温度区间低值T21，所述温度检测模块统计其他温敏器监测的温度数据，并比较各个温敏器所测温度的梯度，当温度梯度在预设的阈值区间，所述温度检测模块认为此时的温度升高或者降低是因为芯片自身的工作发热所致；如果各个温敏器所测的温度梯度在设定阈值区间以外时，所述温度检测模块认为此时的芯片温度异常升高或者降低是来自外部的人为干扰，则芯片进入保护模式。

一种芯片级智能温度保护方法，所述方法包括：

利用温度检测模块检测主芯片内的环境温度，并将检测到的温度信息发送至控制驱动模块；

控制驱动模块在接收到温度检测模块发送的表示环境温度异常变化的信息时，控制主芯片进入保护模式；控制驱动模块在接收到温度检测模块发送的表示环境温度回到预设的正常工作范围内时，控制主芯片进入正常工作状态。

作为本发明的一种实施方式，所述温度检测模块包括散布于主芯片各处的温敏器，以及相关的温度测算模块，温度测算模块分别连接各温敏器；

所述方法包括如下流程的至少一个：

(一)所述温度测算模块设定全局正常工作温度区间[T11,T12]；当所有温敏器测量的温度在这个范围以内的时候，温度测算模块认为主芯片工作在正常的工作温度，温度测算模块将不会触发所述控制驱动模块使主芯片进入保护模式；当所有温敏器的温度都不在全局正常工作温度区间[T11,T12]规定的范围时，温度测算模块将判断主芯片遭受异常温度情况，并指示所述控制驱动模块触发主芯片进入安全模式；

(二)所述温度测算模块用以对任意温敏器单独设定绝对危险温度区间：小于T21,或大于T22；当设定温敏器测得的温度不在设定绝对危险温度区间时，温度测算模块判断处于异常温度情况，触发控制驱动模块，使主芯片进入保护模式；针对主芯片不同位置的发热情况，所述温度检测模块针对不同位置的温敏器设定对应的绝对危险温度区间。

(三)所述温度测算模块用以设定各个温敏器的恢复阈值温度区间[T31,T32]；在主芯片进入安全模式之后，当温敏器监测到的温度在对应的恢复阈值温度区间[T31,T32]范围内时，温度测算模块才触发控制驱动模块，使主芯片回到正常工作模式；

(四)所述温度检测模块用以对任意温敏器设置对应的警戒温度，包括警戒温度高值T42、警戒温度低值T41；

所述温度检测模块分析各温敏器监测的温度数据；当某温敏器监测的温度超出对应警戒温度高值T42、但低于对应的绝对危险温度区间高值T22，或者低于对应警戒温度低值T41、但高于对应的绝对危险温度区间低值T21，所述温度检测模块统计其他温敏器监测的温度数据，并比较各个温敏器所测温度的梯度，当温度梯度在预设的阈值区间，所述温度检测模块认为此时的温度升高或者降低是因为芯片自身的工作发热所致；如果各个温敏器所测的温度梯度在设定阈值区间以外时，所述温度检测模块认为此时的芯片温度异常升高或者降低是来自外部的人为干扰，则芯片进入保护模式。

作为本发明的一种实施方式，所述温度测算模块根据主芯片的工作模式为各个温敏器设定动态的绝对危险温度区间：小于T21,或大于T22；

所述主芯片包括至少两个处理单元，至少两个处理单元包括第一芯片单元、第二芯片单元；第一芯片单元设置至少一温敏器，第二芯片单元设置至少一温敏器；

所述温度测算模块用以分别为第一芯片单元、第二芯片单元设定各自的动态绝对危险温度区间；

当主芯片中第一芯片单元工作、第二芯片单元不工作时，或者第一芯片单元活跃状态、第二芯片单元处于非活跃状态时，设定第一芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_1,或大于T22_1，设定第二芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_2,或大于T22_2，此时T21_1≥T21_2，T22_1≥T22_2；

当主芯片中第二芯片单元工作、第一芯片单元不工作时，或者第二芯片单元活跃状态、第一芯片单元处于非活跃状态时，设定第二芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_2,或大于T22_2，设定第一芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_1,或大于T22_1，此时T21_1≤T21_2，T22_1≤T22_2。

在本发明的一实施例中，芯片级新型智能温度保护系统包含集成在芯片内的温度检测模块、控制驱动模块等硬件模块，软件或硬件相关算法，以及额外的存储器等模块。如图1，所述温度检测模块与控制驱动模块连接，当温度检测模块检测到环境温度发生异常变化时，通过软件或硬件算法，控制驱动模块控制主芯片进入保护模式；此时温度检测模块将继续工作并监测温度，直到温度回到预设的正常工作范围内，软件或硬件算法才指示控制驱动模块解除主芯片的保护模式，主芯片回复正常工作状态。保护模式的具体功能可以根据实际应用情况设置不同的模式，比如智能门锁类，可以设置为锁定关闭；比如信息存储类，可以设定为锁定无法读写等等。

温度检测模块包含散布于芯片各处的温敏器，以及相关的温度测算电路；控制驱动模块包含硬件的控制模块，主要用于控制主芯片的工作状态；主芯片是受保护的用来实现设计功能的芯片模块；软件或硬件算法用于当发生温度异常时，对于异常温度状态的判断，并命令驱动控制模块改变主芯片的工作状态；额外的存储设备并不是必须，它可以用来保存主芯片进入保护模式之前的工作状态，以便更好的保护数据、工作状态等等。

当芯片面积比较大时，或者功能更加复杂时，往往需要通过得到多个芯片位置的温度信息，才能够更好地判断芯片是处于正常工作模式，还是正在被黑客进行异常的温度攻击。这首先需要在芯片各处放置多个温敏器，然后需要合理的算法来保证芯片并不会被错误的算法误触发进入保护模式。比如说有很多通信芯片拥有强大的功率器件，在发射通信信号的同时会发出大量的热量；另外有些强大的计算芯片拥有强大的计算能力，其本身发热量也非常惊人。当软件或硬件算法不完善时，这些热量导致的温度上升同样有可能会使芯片误触发进入保护模式，由此影响了用户的正常使用，反而容易产生一系列其他方面的危害。

下面将详细介绍本申请提出的用于异常温度保护的软件或硬件实现的相关算法。首先为简单的全局算法：

1)T1为可以设定的全局阈值温度，T1(低)到T1(高)为全局正常工作温度区间。当所有温敏器测量的温度在这个范围以内的时候，主芯片被认为工作在正常的工作温度，本文所述软件或硬件算法将不会触发驱动模块使主芯片进入保护模式。当所有温敏器的温度都超过T1规定的范围时，软件或硬件算法将判断芯片遭受异常温度情况，并指示控制驱动模块触发主芯片进入安全模式

2)T2为对任意温敏器可以单独设置的绝对危险温度，分为T2(高)和T2(低)，当该温敏器测得的温度超过T2(高)，或者低于T2(低)时，判断处于异常温度情况下，软件或硬件算法将触发控制驱动模块，使主芯片进入保护模式。针对芯片不同位置的发热情况，不同位置的温敏器可以设定合理的T2值使得软件或硬件算法判断更加准确；

3)T3为可以设定的回复阈值温度，T3(高)到T3(低)规定了芯片从安全模式回到正常工作模式的触发温度。当芯片进入安全模式之后，只有当温敏器监测到的温度在T3(高)到T3(低)这个范围内时，软件或硬件算法才触发控制驱动模块，使主芯片回到正常工作模式。这个T3的温度可以是全局温度，每个温敏器相同，这样控制更加简单，也可以是针对每一个温敏器单独预设，这样控制能够更加精确，安全性可以更高。同时，当软件或硬件启动不同的应用时，芯片局部发热状况并不一样，此时芯片内部可以针对不同应用场景内建相应的温度表，当应用场景变化时，温度异常阈值能够通过查找上述表格来动态改变。比如说目前比较常见的CPU+RF模块的芯片，当芯片只有CPU工作时，CPU对应的那块区域会温度比较高，其他部分，包括RF模块的部分温度会比较低。此时设置T2_cpu会高于T2_rf。但是当CPU处于低活跃态，而射频RF模块正在进行大功率信号发射时，RF模块的温度就会比较高，而CPU部分温度较低，此时T2_cpu就低于T2_rf。通过灵活的设置不同模式下的阈值温度，能够更加正确的判断芯片工作时所处的环境温度变化是否为正常，从而更有效的保护芯片免受异常温度的攻击。

而后是一些更为复杂的算法，比如针对温度攻击而言。由于芯片对于整个系统来说仍然是面积比较小的一部分，而且由于存在产品外壳的保护，黑客比较难在不破坏产品外壳的前提下，对芯片的某一部分进行精确改变温度(无论是提高或是降低温度)。因此，当黑客进行温度攻击时，芯片的温度容易总体提升。在这样的前提下，有了以下的算法：

4)T4为对任意温敏器可以单独设置的警戒温度，当有该温敏器监测的温度超出这个范围高于T4(高)，但是低于T2(高)，或是低于T4(低)，但是高于T2(低)时，统计其他温敏器监测到的温度值，并且比较各个温敏器所测温度的梯度，当这个温度梯度在我们预设的一个温度范围T_delta(高)和T_delta(低)以内，我们认为此时的温度升高或者降低是因为芯片自身的工作发热所致。因为芯片内部有发热大的模块和发热量小的模块，所以呈现出温度的不均匀性。而如果该温度梯度在这个阈值T_delta以外时，我们认为此时的芯片温度异常升高或者降低是来自外部的人为(异常)干扰，则芯片进入保护模式。这个阈值T_delta也是可以改变的变量。同样这个T_delta也可以针对不同的应用环境，通过查找预设的内建温度关系表，来实现动态改变。

本发明的有益效果在于：本发明提出的芯片级智能温度保护系统及方法，在环境温度发生异常变化时智能判断是芯片自热还是来自外界异常温度攻击，从而启动保护模式，防止芯片由于温度的异常导致失效或者被攻击。

本发明克服了异常温度造成的芯片失效而导致的可能的安全性问题，能够通过检测环境温度的变化，智能判断环境温度的异常变化是自身发热还是来自外界的异常攻击，在芯片失效前提前进入安全模式，从而达到了保护芯片、设备的目的，进而保护了财物、敏感内容信息、甚至人生安全。

本发明提出的在一个芯片中加入了芯片级的智能度保护系统，通过增加有限的成本，提高了芯片对抗异常环境温度变化的能力，可以智能监测芯片是否有来自外界异常的温度攻击，因此系统和用户的安全性得到大幅提升。本发明提出的温度保护机制，可以通过改变软硬件预设来应对不同的应用安全等级，进而有更广应用范围。

附图说明

图1为本发明一实施例中芯片级智能温度保护系统的组成示意图。

图2为本发明一实施例中芯片级智能温度保护系统的组成示意图。

图3为本发明一实施例中芯片级智能温度保护方法的流程图。

图4为本发明一实施例中温度区间设定的示意图。

图5为本发明一实施例中主芯片包括CPU模块及RF模块的实施示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。

本发明揭示了一种芯片级智能温度保护系统，图1为本发明一实施例中芯片级智能温度保护系统的组成示意图；请参阅图1，在本发明的一实施例中，所述系统包括：温度检测模块1、控制驱动模块2，所述温度检测模块1与控制驱动模块2连接。所述温度检测模块1的部分或全部设置于主芯片3内，用以检测主芯片3内的环境温度，并将检测到的温度信息发送至所述控制驱动模块2。所述控制驱动模块2用以在接收到温度检测模块1发送的表示环境温度异常变化的信息时，控制主芯片3进入保护模式；所述控制驱动模块2还用以在接收到温度检测模块1发送的表示环境温度回到预设的正常工作范围内时，控制主芯片3进入正常工作状态。

图2为本发明一实施例中芯片级智能温度保护系统的组成示意图；请参阅图2，在本发明的一实施例中，所述温度检测模块1包括散布于芯片各处的温敏器11，以及相关的温度测算模块12，温度测算模块12分别连接各温敏器11。

在本发明的一实施例中，所述控制驱动模块包括主控单元、模式控制单元，主控单元连接模式控制单元。

所述主控单元用以接收温度检测模块发送的信号，并根据接收的信号判断是否需要进行模式切换；若经判断需要将主芯片的状态由正常模式状态切换至保护模式状态，则发送设定信号至模式控制单元；若经判断需要将主芯片的状态由保护模式状态切换至正常模式状态，则发送设定信号至模式控制单元。所述模式控制单元用以控制主芯片进入保护模式；所述模式控制单元还用以控制主芯片进入正常工作状态。

在本发明的一实施例中，所述芯片级智能温度保护系统还包括存储单元，用以保存主芯片进入保护模式之前的工作状态；以便恢复状态时能恢复到保护模式之前的工作状态。

图4为本发明一实施例中温度区间设定的示意图；请参阅图4，在本发明的一实施例中，所述温度测算模块用以设定全局正常工作温度区间[T11,T12]；其中，T11对应图4中的T1(低)，T12对应图4中的T1(高)。当所有温敏器测量的温度在这个范围以内的时候，温度测算模块认为主芯片工作在正常的工作温度，温度测算模块将不会触发所述控制驱动模块使主芯片进入保护模式。当所有温敏器的温度都不在全局正常工作温度区间[T11,T12]规定的范围时，温度测算模块将判断芯片遭受异常温度情况，并指示所述控制驱动模块触发主芯片进入安全模式。

请继续参阅图4，在本发明的一实施例中，所述温度测算模块用以对任意温敏器单独设定绝对危险温度区间：小于T21,或大于T22；其中，T21对应图4中的T2(低)，T22对应图4中的T2(高)。

当设定温敏器测得的温度不在设定绝对危险温度区间时，温度测算模块判断处于异常温度情况，触发控制驱动模块，使主芯片进入保护模式；针对主芯片不同位置的发热情况，所述温度检测模块针对不同位置的温敏器设定对应的绝对危险温度区间。

请继续参阅图4，在本发明的一实施例中，所述温度测算模块用以设定各个温敏器的恢复阈值温度区间[T31,T32]；其中，T31对应图4中的T3(低)，T32对应图4中的T3(高)。在主芯片进入安全模式之后，当温敏器监测到的温度在对应的恢复阈值温度区间[T31,T32]范围内时，温度测算模块才触发控制驱动模块，使主芯片回到正常工作模式。在本发明的一实施例中，T22＞T12＞T32＞T31＞T11＞T21；当然，各温度排序也可以采用其他方式。

在本发明的一实施例中，所述温度测算模块根据主芯片的工作模式为各个温敏器设定动态的绝对危险温度区间。

所述主芯片包括至少两个处理单元，至少两个处理单元包括第一芯片单元、第二芯片单元；第一芯片单元设置至少一温敏器，第二芯片单元设置至少一温敏器。所述温度测算模块用以分别为第一芯片单元、第二芯片单元设定各自的动态绝对危险温度区间。

当主芯片只有第一芯片单元工作、第二芯片单元不工作时，或者第一芯片单元活跃状态、第二芯片单元处于非活跃状态时，设定第一芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_1,或大于T22_1，设定第二芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_2,或大于T22_2，此时T21_1≥T21_2，T22_1≥T22_2。

当主芯片只有第二芯片单元工作、第一芯片单元不工作时，或者第二芯片单元活跃状态、第一芯片单元处于非活跃状态时，设定第二芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_2,或大于T22_2，设定第一芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_1,或大于T22_1，此时T21_1≤T21_2，T22_1≤T22_2。

在本发明的一实施例中，所述温度检测模块包括散布于芯片各处的至少两个温敏器，以及相关的温度测算模块，温度测算模块分别连接各温敏器；所述温度检测模块用以对任意温敏器设置对应的警戒温度，包括警戒温度高值T42、警戒温度低值T41。

所述温度检测模块分析各温敏器监测的温度数据；当某温敏器监测的温度超出对应警戒温度高值T42、但低于对应的绝对危险温度区间高值T22，或者低于对应警戒温度低值T41、但高于对应的绝对危险温度区间低值T21，所述温度检测模块统计其他温敏器监测的温度数据，并比较各个温敏器所测温度的梯度(即各温敏器的温度变化幅度及变化方向)，当温度梯度在预设的阈值区间，所述温度检测模块认为此时的温度升高或者降低是因为芯片自身的工作发热所致；如果各个温敏器所测的温度梯度在设定阈值区间以外时，所述温度检测模块认为此时的芯片温度异常升高或者降低是来自外部的人为干扰，则芯片进入保护模式。

图5为本发明一实施例中主芯片包括CPU模块及RF模块的实施示意图；请参阅图5，在本发明的一实施例中，主芯片包括CPU模块、RF模块。如图5所示，在芯片的左上(S1)、左下(S2)、右上(S3)、以及右下(S4)一共分布有4个温敏器模块。S1所在的区域(长虚线)为CPU所在的区域，而S4所在的区域(短虚线)为RF所在的区域。当芯片在正常工作模式并且TX在进行发射信号时，CPU和RF模块会同时开启，并且同时产生比较大的热量。他们的典型工作温度如图5所示，S1为60℃，S2和S3为30℃，S4为65℃。作为例子，我们在这里只考虑高温情况，不考虑低温的情况。

根据正常工作并且TX发射信号的工作模式，通过查找已经预设的温度关系表，设定T1＝100℃，T2_S1＝125℃，T2_s2＝T2_s3＝110℃，T2_S4＝135℃，T3＝90℃。当所有4个温敏器S1-4温度同时达到100℃时，芯片即进入保护模式；当S1超过125℃，或者S2、S3中任一个超过110℃，或者S4超过135℃时，芯片同样进入保护模式，并且当所有温敏器温度低于80℃之后，芯片才回复到正常工作模式。同时我们设定T4＝85℃，针对S1来说，其典型的与S2、S3以及S4的温度差T_delta为-30℃、-30℃以及5℃，因此，设定S1与S2之间的T_delta_S12(高/低)分别为-20℃/-40℃，同样S1与S3之间的T_delta_S13(高/低)分别为-20℃/-40℃，S1与S4之间的T_deltaS14(高/低)分别为15℃/-5℃。当S1的温度高于T4(即85℃)时，芯片开始监控S1与相邻其他温敏器之间的温度差，当所有的温度差落在上述T_delta所设定的值范围内之时，认为芯片正常工作。但是当温度差落在上述范围之外时，比如当T_S1＝90℃，T_S2＝40℃时，S2与S1之间的温度差为-50℃，超过了T_delta_s12(低)规定的-40℃，此时我们认为芯片遭遇异常的温度攻击，芯片进入保护模式。

通过以上算法，能够尽可能的区分正常工作模式导致的温度变化和外部异常状况导致的温度变化，从而能够判断主芯片需要继续工作在正常工作模式亦或是安全模式，给整个系统或是设备提供必要的安全保障。

图3为本发明一实施例中芯片级智能温度保护方法的流程图；请参阅图3，在本发明的一实施例中，所述温度保护方法包括：利用温度检测模块检测主芯片内的环境温度，并将检测到的温度信息发送至控制驱动模块；控制驱动模块在接收到温度检测模块发送的表示环境温度异常变化的信息时，控制主芯片进入保护模式；控制驱动模块在接收到温度检测模块发送的表示环境温度回到预设的正常工作范围内时，控制主芯片进入正常工作状态。

在本发明的一实施例中，所述温度检测模块包括散布于主芯片各处的温敏器，以及相关的温度测算模块，温度测算模块分别连接各温敏器。

在本发明的一实施例中，所述温度测算模块设定全局正常工作温度区间[T11,T12]；当所有温敏器测量的温度在这个范围以内的时候，温度测算模块认为主芯片工作在正常的工作温度，温度测算模块将不会触发所述控制驱动模块使主芯片进入保护模式；当所有温敏器的温度都不在全局正常工作温度区间[T11,T12]规定的范围时，温度测算模块将判断主芯片遭受异常温度情况，并指示所述控制驱动模块触发主芯片进入安全模式。

在本发明的一实施例中，所述温度测算模块用以对任意温敏器单独设定绝对危险温度区间：小于T21,或大于T22；当设定温敏器测得的温度不在设定绝对危险温度区间时，温度测算模块判断处于异常温度情况，触发控制驱动模块，使主芯片进入保护模式；针对主芯片不同位置的发热情况，所述温度检测模块针对不同位置的温敏器设定对应的绝对危险温度区间。

在本发明的一实施例中，所述温度测算模块根据主芯片的工作模式为各个温敏器设定动态的绝对危险温度区间。所述主芯片包括至少两个处理单元，至少两个处理单元包括第一芯片单元、第二芯片单元；第一芯片单元设置至少一温敏器，第二芯片单元设置至少一温敏器。所述温度测算模块用以分别为第一芯片单元、第二芯片单元设定各自的动态绝对危险温度区间。

当主芯片中第一芯片单元工作、第二芯片单元不工作时，或者第一芯片单元活跃状态、第二芯片单元处于非活跃状态时，设定第一芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_1,或大于T22_1，设定第二芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_2,或大于T22_2，此时T21_1≥T21_2，T22_1≥T22_2。

当主芯片中第二芯片单元工作、第一芯片单元不工作时，或者第二芯片单元活跃状态、第一芯片单元处于非活跃状态时，设定第二芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_2,或大于T22_2，设定第一芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_1,或大于T22_1，此时T21_1≤T21_2，T22_1≤T22_2。

在本发明的一实施例中，所述温度测算模块用以设定各个温敏器的恢复阈值温度区间[T31,T32]；在主芯片进入安全模式之后，当温敏器监测到的温度在对应的恢复阈值温度区间[T31,T32]范围内时，温度测算模块才触发控制驱动模块，使主芯片回到正常工作模式。

在本发明的一实施例中，所述温度检测模块用以对任意温敏器设置对应的警戒温度，包括警戒温度高值T42、警戒温度低值T41。所述温度检测模块分析各温敏器监测的温度数据；当某温敏器监测的温度超出对应警戒温度高值T42、但低于对应的绝对危险温度区间高值T22，或者低于对应警戒温度低值T41、但高于对应的绝对危险温度区间低值T21，所述温度检测模块统计其他温敏器监测的温度数据，并比较各个温敏器所测温度的梯度，当温度梯度在预设的阈值区间，所述温度检测模块认为此时的温度升高或者降低是因为芯片自身的工作发热所致；如果各个温敏器所测的温度梯度在设定阈值区间以外时，所述温度检测模块认为此时的芯片温度异常升高或者降低是来自外部的人为干扰，则芯片进入保护模式。

综上所述，本发明提出的芯片级智能温度保护系统及方法，在环境温度发生异常变化时智能判断是芯片自热还是来自外界异常温度攻击，从而启动保护模式，防止芯片由于温度的异常导致失效或者被攻击。

本发明克服了异常温度造成的芯片失效而导致的可能的安全性问题，能够通过检测环境温度的变化，智能判断环境温度的异常变化是自身发热还是来自外界的异常攻击，在芯片失效前提前进入安全模式，从而达到了保护芯片、设备的目的，进而保护了财物、敏感内容信息、甚至人生安全。

本发明提出的在一个芯片中加入了芯片级的智能度保护系统，通过增加有限的成本，提高了芯片对抗异常环境温度变化的能力，可以智能监测芯片是否有来自外界异常的温度攻击，因此系统和用户的安全性得到大幅提升。本发明提出的温度保护机制，可以通过改变软硬件预设来应对不同的应用安全等级，进而有更广应用范围。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (4)

1.一种芯片级智能温度保护系统，其特征在于，所述系统包括：温度检测模块、控制驱动模块，所述温度检测模块与控制驱动模块连接；

所述温度检测模块的部分或全部设置于主芯片内，用以检测主芯片内的环境温度，并将检测到的温度信息发送至所述控制驱动模块；

所述温度检测模块包括散布于主芯片各处的温敏器，以及相关的温度测算模块，温度测算模块分别连接各温敏器；

所述控制驱动模块用以在接收到温度检测模块发送的表示环境温度异常变化的信息时，控制主芯片进入保护模式；所述控制驱动模块还用以在接收到温度检测模块发送的表示环境温度回到预设的正常工作范围内时，控制主芯片进入正常工作状态；

所述温度测算模块用以设定全局正常工作温度区间[T11,T12]；

当所有温敏器测量的温度在这个范围以内的时候，温度测算模块认为主芯片工作在正常的工作温度，温度测算模块将不会触发所述控制驱动模块使主芯片进入保护模式；

当所有温敏器的温度都不在全局正常工作温度区间[T11,T12]规定的范围时，温度测算模块将判断主芯片遭受异常温度情况，并指示所述控制驱动模块触发主芯片进入安全模式；

所述温度测算模块用以对任意温敏器单独设定绝对危险温度区间：小于T21,或大于T22；

当设定温敏器测得的温度在设定绝对危险温度区间时，温度测算模块判断处于异常温度情况，触发控制驱动模块，使主芯片进入保护模式；

针对主芯片不同位置的发热情况，所述温度检测模块针对不同位置的温敏器设定对应的绝对危险温度区间；

所述温度测算模块用以设定各个温敏器的恢复阈值温度区间[T31,T32]；

在主芯片进入安全模式之后，当温敏器监测到的温度在对应的恢复阈值温度区间[T31,T32]范围内时，温度测算模块才触发控制驱动模块，使主芯片回到正常工作模式；

所述温度测算模块根据主芯片的工作模式为各个温敏器设定动态的绝对危险温度区间：小于T21,或大于T22；

所述主芯片包括至少两个处理单元，至少两个处理单元包括第一芯片单元、第二芯片单元；第一芯片单元设置至少一温敏器，第二芯片单元设置至少一温敏器；

所述温度测算模块用以分别为第一芯片单元、第二芯片单元设定各自的动态绝对危险温度区间；

当主芯片中第一芯片单元工作、第二芯片单元不工作时，或者第一芯片单元活跃状态、第二芯片单元处于非活跃状态时，设定第一芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_1,或大于T22_1，设定第二芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_2,或大于T22_2，此时T21_1≥T21_2，T22_1≥T22_2；

当主芯片中第二芯片单元工作、第一芯片单元不工作时，或者第二芯片单元活跃状态、第一芯片单元处于非活跃状态时，设定第二芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_2,或大于T22_2，设定第一芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_1,或大于T22_1，此时T21_1≤T21_2，T22_1≤T22_2；

所述温度检测模块包括散布于主芯片各处的至少两个温敏器，以及相关的温度测算模块，温度测算模块分别连接各温敏器；

所述温度检测模块用以对任意温敏器设置对应的警戒温度，包括警戒温度高值T42、警戒温度低值T41；

所述温度检测模块分析各温敏器监测的温度数据；当某温敏器监测的温度超出对应警戒温度高值T42、但低于对应的绝对危险温度区间高值T22，或者低于对应警戒温度低值T41、但高于对应的绝对危险温度区间低值T21，所述温度检测模块统计其他温敏器监测的温度数据，并比较各个温敏器所测温度的梯度，当温度梯度在预设的阈值区间，所述温度检测模块认为此时的温度升高或者降低是因为芯片自身的工作发热所致；如果各个温敏器所测的温度梯度在设定阈值区间以外时，所述温度检测模块认为此时的芯片温度异常升高或者降低是来自外部的人为干扰，则芯片进入保护模式。

2.根据权利要求1所述的芯片级智能温度保护系统，其特征在于：

所述控制驱动模块包括主控单元、模式控制单元，主控单元连接模式控制单元；

所述主控单元用以接收温度检测模块发送的信号，并根据接收的信号判断是否需要进行模式切换；若经判断需要将主芯片的状态由正常模式状态切换至保护模式状态，则发送设定信号至模式控制单元；若经判断需要将主芯片的状态由保护模式状态切换至正常模式状态，则发送设定信号至模式控制单元；

所述模式控制单元用以控制主芯片进入保护模式；所述模式控制单元还用以控制主芯片进入正常工作状态。

3.根据权利要求1所述的芯片级智能温度保护系统，其特征在于：

所述芯片级智能温度保护系统还包括存储单元，用以保存主芯片进入保护模式之前的工作状态。

4.一种芯片级智能温度保护方法，其特征在于，所述方法包括：

利用温度检测模块检测主芯片内的环境温度，并将检测到的温度信息发送至控制驱动模块；所述温度检测模块包括散布于主芯片各处的温敏器，以及相关的温度测算模块，温度测算模块分别连接各温敏器；

控制驱动模块在接收到温度检测模块发送的表示环境温度异常变化的信息时，控制主芯片进入保护模式；控制驱动模块在接收到温度检测模块发送的表示环境温度回到预设的正常工作范围内时，控制主芯片进入正常工作状态；

所述温度检测模块包括散布于主芯片各处的温敏器，以及相关的温度测算模块，温度测算模块分别连接各温敏器；

所述方法包括如下流程的至少一个：

(一)所述温度测算模块设定全局正常工作温度区间[T11,T12]；当所有温敏器测量的温度在这个范围以内的时候，温度测算模块认为主芯片工作在正常的工作温度，温度测算模块将不会触发所述控制驱动模块使主芯片进入保护模式；当所有温敏器的温度都不在全局正常工作温度区间[T11,T12]规定的范围时，温度测算模块将判断芯片遭受异常温度情况，并指示所述控制驱动模块触发主芯片进入安全模式；

(二)所述温度测算模块用以对任意温敏器单独设定绝对危险温度区间：小于T21,或大于T22；当设定温敏器测得的温度不在设定绝对危险温度区间时，温度测算模块判断处于异常温度情况，触发控制驱动模块，使主芯片进入保护模式；针对主芯片不同位置的发热情况，所述温度检测模块针对不同位置的温敏器设定对应的绝对危险温度区间；

(三)所述温度测算模块用以设定各个温敏器的恢复阈值温度区间[T31,T32]；在主芯片进入安全模式之后，当温敏器监测到的温度在对应的恢复阈值温度区间[T31,T32]范围内时，温度测算模块才触发控制驱动模块，使主芯片回到正常工作模式；

(四)所述温度检测模块用以对任意温敏器设置对应的警戒温度，包括警戒温度高值T42、警戒温度低值T41；

所述温度检测模块分析各温敏器监测的温度数据；当某温敏器监测的温度超出对应警戒温度高值T42、但低于对应的绝对危险温度区间高值T22，或者低于对应警戒温度低值T41、但高于对应的绝对危险温度区间低值T21，所述温度检测模块统计其他温敏器监测的温度数据，并比较各个温敏器所测温度的梯度，当温度梯度在预设的阈值区间，所述温度检测模块认为此时的温度升高或者降低是因为芯片自身的工作发热所致；如果各个温敏器所测的温度梯度在设定阈值区间以外时，所述温度检测模块认为此时的芯片温度异常升高或者降低是来自外部的人为干扰，则芯片进入保护模式；

所述温度测算模块根据主芯片的工作模式为各个温敏器设定动态的绝对危险温度区间：小于T21,或大于T22；

所述主芯片包括至少两个处理单元，至少两个处理单元包括第一芯片单元、第二芯片单元；第一芯片单元设置至少一温敏器，第二芯片单元设置至少一温敏器；

所述温度测算模块用以分别为第一芯片单元、第二芯片单元设定各自的动态绝对危险温度区间；

当主芯片中第一芯片单元工作、第二芯片单元不工作时，或者第一芯片单元活跃状态、第二芯片单元处于非活跃状态时，设定第一芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_1,或大于T22_1，设定第二芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_2,或大于T22_2，此时T21_1≥T21_2，T22_1≥T22_2；

当主芯片中第二芯片单元工作、第一芯片单元不工作时，或者第二芯片单元活跃状态、第一芯片单元处于非活跃状态时，设定第二芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_2,或大于T22_2，设定第一芯片单元对应区域的动态绝对危险温度区间为：小于T21_1,或大于T22_1，此时T21_1≤T21_2，T22_1≤T22_2。

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