CN111307314A - 一种用于检测半导体芯片温度的电路及方法 - Google Patents

一种用于检测半导体芯片温度的电路及方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种用于检测半导体芯片温度的电路及方法；该电路可以包括温度感应区；其中，所述温度感应区包括：相位‑电压转换器，经配置为：基于所述相位‑电压转换器内的温敏电阻，将输入的相位信号转换为与温度关联的电压差分信号；信号转化子电路，经配置为将所述与温度关联的电压差分信号转换为与温度关联的电压信号；压控振荡器VCO，经配置为基于所述电压信号的控制产生一时钟信号；其中，所述时钟信号的频率基于所述电压信号的控制以与温度相关联；频率‑相位产生器，经配置为基于输入的所述时钟信号生成用于向所述相位‑电压转换器输入的相位信号。

Description

一种用于检测半导体芯片温度的电路及方法
技术领域
本发明实施例涉及集成电路（IC，Integrated Circuit）技术领域，尤其涉及一种用于检测半导体芯片温度的电路及方法。
背景技术
基于先进封装技术将电路进行小型化组装的半导体芯片，通常会被制造在半导体晶圆表面。半导体芯片在制造、测试以及在最终的用户环境中，需要对当前实时的工作温度进行检测，从而使得半导体芯片能够自我调节工作参数以保证半导体芯片的工作性能。常规来说，几乎所有半导体芯片都需要有温度传感器（temp sensor），例如最核心的处理器芯片中通常就会存在数十个温度传感器，因此，温度传感器在半导体芯片内的占用面积要求非常高。
目前已有的针对半导体芯片温度进行检测、采集和数据处理的电路中，通常会采用双极结型晶体管装置，导致体积大；或者采用MOS管或电阻的方式，但是温度检测性能较低；而目前最常用的惠斯通电桥（Wheatstone bridge）和文氏电桥（Wien bridge）架构，需要采用较多的高精度的运放或者比较器，而且还需要外部提供时钟作为ADC的采样时钟，从而占用了半导体芯片内较大比例的面积。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种用于检测半导体芯片温度的电路及方法；能够在保证温度测量性能的同时，降低温度检测电路占用半导体芯片的面积。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种用于检测半导体芯片温度的电路，所述电路包括：温度感应区；其中，所述温度感应区包括：
相位-电压转换器，经配置为：基于所述相位-电压转换器内的温敏电阻，将输入的相位信号转换为与温度关联的电压差分信号；
信号转化子电路，经配置为将所述与温度关联的电压差分信号转换为与温度关联的电压信号；
压控振荡器VCO，经配置为基于所述电压信号的控制产生一时钟信号；其中，所述时钟信号的频率与温度相关联；
频率-相位产生器，经配置为基于输入的所述时钟信号生成用于向所述相位-电压转换器输入的相位信号。
第二方面，本发明实施例提供了一种用于检测半导体芯片温度的方法，所述方法应用于第一方面所述的电路，所述方法包括：
基于相位-电压转换器内的温敏电阻，通过所述相位-电压转换器将输入的相位信号转换为与温度关联的电压差分信号；
通过信号转化子电路将所述与温度关联的电压差分信号转换为与温度关联的电压信号；
通过压控振荡器VCO根据所述电压信号的控制产生一时钟信号；其中，所述时钟信号的频率与温度相关联；
通过频率-相位产生器根据输入的所述时钟信号生成用于向所述相位-电压转换器输入的相位信号，以实现闭环负反馈。
本发明实施例提供了一种用于检测半导体芯片温度的电路及方法；通过闭环负反馈系统强制相位-电压转换器使VCO所输出的时钟信号频率稳定，由于相位-电压转换器内的温敏电阻具有良好的温度特性，那么VCO所输出的时钟信号频率也相应地具有良好的温度特性，从而可以基于时钟信号频率在数字域进行温度解算，保证了温度检测的性能，而且由于没有使用高性能的运算放大器或者比较器，并且不需要外部提供时钟，从而能够十分显著的降低温度检测电路所占用半导体芯片的面积，能够降低至0.01mm2以下。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种分布有温度检测电路的半导体芯片示意图。
图2为图1所示的半导体芯片的侧剖面图。
图3为常规方案中的一部分温度检测电路示意图。
图4为常规方案中的另一部分温度检测电路示意图。
图5为本发明实施例提供的一种高精度delta-sigma ADC的结构示意图。
图6为本发明实施例提供的一种温度检测电路的示例性结构框图。
图7为本发明实施例提供的一种相位-电压转换器的结构示意图。
图8为本发明实施例提供的另一种相位-电压转换器的结构示意图。
图9为本发明实施例提供的一种信号转化子电路的结构示意图。
图10（a）为本发明实施例提供的相位频率检测器和电流泵的相连部分的结构示意图。
图10（b）为本发明实施例提供的一种时序比较图。
图11为本发明实施例提供的另一种信号转化子电路的结构示意图。
图12为本发明实施例提供的另一种温度检测电路的示例性结构框图。
图13为本发明实施例提供的一种计数器的结构示意图。
图14为本发明实施例提供的一种用于检测半导体芯片温度的方法流程示意图。
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。
常规来说，温度是影响半导体芯片工作性能的重要因素，任何类型的半导体芯片，比如但不限于微处理器芯片、存储器芯片、通信芯片、数字信号处理（DSP）芯片、功率芯片、放大器芯片、现场可编程门阵列（FPGA）、逻辑芯片等，其工作性能上都会收到温度的影响，因此，上述几乎所有的半导体芯片中都会分布有进行温度检测的电路，从而形成应用于半导体芯片的温度传感器。需要指出的是，通常情况下，如图1所示，单个半导体芯片101中不仅存在单独的一个温度传感器或温度检测电路102，而是会分布在整个芯片上。
举例来说，如图2所示的半导体芯片101的侧剖面图，芯片101可例如具有衬底201，衬底201具有形成芯片101的电路和结构的一个或多个层202、203、204、205。这些层202-205可以由各种材料制成，比如导体（例如金属或多晶硅）和绝缘体/电介质（例如氧化硅）。如图2所示，温度检测电路102可以被布置在层202-205的任意一个或多个中和/或衬底201中。因此，例如，温度检测电路102中的给定一个可以被完全布置在层201-205中的单个层或衬底201内，而温度检测电路102中的另一个可跨过层202-205中的两个或更多个层和/或衬底201而延伸。因此，如图2所示，温度检测电路102可不仅在芯片101内的不同横向位置处被不同地布置，还在芯片101内的不同垂直位置处被不同地布置。温度检测电路102中的给定一个的垂直定位还可以基于所期望感测的环境状况的类型而在策略上被计划。例如，可能所期望的是测量芯片101的上层中的温度，并且因此温度检测电路102中的一个或多个可被布置在上层（比如层205和/或204）中的一个或多个中。注意到，图2提供了相对简单的芯片101的分层，并且因此芯片101可以包含比衬底上所示的四个层更少或更多的层。芯片101还可以包含另外的层，该另外的层可以至少部分地延伸到（嵌入在）衬底201中，和/或衬底201本身可以由不同材料的多个层构成，比如硅衬底或绝缘体上硅衬底。
对于图1或图2中所示的温度检测电路102，目前常规方案中的一些示例中会采用如图3中所展示的双极结型晶体管BJT装置、MOS管或温敏电阻Resistor，在图3中，ΔVBE表示基极和发射极之间的电压降，Vth表示MOS管的开启电压，R表示温敏电阻，但是在这些方案中，BJT装置尽管检测精度较高，但是会增加温度检测电路的体积或面积，而MOS管或温敏电阻Resistor虽然占据体积或面积较小，但是性能一般。因此，针对性能和面积需求，目前最常用的温度检测电路架构为图4中所示的惠斯通电桥（Wheatstone bridge）架构或者文氏电桥（Wien bridge）架构，在图4所示的惠斯通电桥（Wheatstone bridge）架构中，Rn表示具有温度性能的电阻，Rp表示接地电阻，Current ΔΣ ADC表示电流delta-sigma模数转换器（delta-sigma ADC）；在图4所示的文氏电桥（Wien bridge）架构中，CKin表示输入时钟信号，R表示具有温度性能的电阻，C表示电容，且与R组成RC电路；ΦWB表示输入相位，Phase ΔΣADC表示相位delta-sigma模数转换器（delta-sigma ADC）。如图4所示，通过特定温度性能的电阻产生跟温度相关的电流、电压或者相位信息，然后被高精度的delta-sigma模数转换器（delta-sigma ADC）采样后，进入数字域计算相应的温度。以图5所示的高精度的delta-sigma ADC作为图4中所述的delta-sigma ADC的一个示例，其中，X1表示信号输入，X2表示差分放大器的输出，X3表示积分器的输入，X4表示比较器的输出，X4通过由正、负参考电压（Vref、-Vref）控制的1位D/A转换器向差分放大器的负向输入端输入信号X5以形成负反馈。为了满足高精度的要求，delta-sigma ADC通常会需要采用较多的高精度的运放或者比较器，而单个的高精度运放或者比较器的面积比较大，再结合较多的运放或者比较器数量，会导致采用图4所示架构的温度检测电路占用芯片101较大的面积（超过0.1mm2）, 而且需要额外的外部时钟作为ADC的采样时钟。基于上述常规方案中所存在的缺陷，本发明实施例期望能够提供一种在保证温度测量性能的同时，还能够降低占用半导体芯片的面积的温度检测电路，在一些示例中，参见图6，其示出了一种同样能够应用于图1或图2所示芯片101的温度检测电路102的示例性的结构框图，在该图6中，所述电路102包括：温度感应区60；其中，所述温度感应区60包括：
相位-电压转换器601，经配置为：基于所述相位-电压转换器601内的温敏电阻，将输入的相位信号转换为与温度关联的电压差分信号；
信号转化子电路602，经配置为将所述与温度关联的电压差分信号转换为与温度关联的电压信号；
压控振荡器VCO 603，经配置为基于所述电压信号的控制产生一时钟信号；其中，所述时钟信号的频率基于所述电压信号的控制以与温度相关联；
频率-相位产生器604，经配置为基于输入的所述时钟信号生成用于向所述相位-电压转换器601输入的相位信号。
通过图6所示的温度检测电路102，通过闭环负反馈系统强制相位-电压转换器601使VCO 603所输出的时钟信号频率稳定，由于相位-电压转换器601内的温敏电阻具有良好的温度特性，那么VCO 603所输出的时钟信号频率也相应地具有良好的温度特性，从而可以基于时钟信号频率在数字域进行温度解算，保证了温度检测的性能，而且由于没有使用高性能的运算放大器或者比较器，并且不需要外部提供时钟，从而能够十分显著的降低温度检测电路102所占用半导体芯片101的面积，能够降低至0.01mm2以下。
对于图6所示的技术方案，在一些示例中，参见图7，所述相位-电压转换器601至少包括：两个金属-氧化物半导体场效应晶体管MOS组成的开关支路、三个电阻、两个电容、两个电压输出端和两个相位信号输入端；需要说明的是，上述开关支路可以由两个PMOS组成，也可以由两个NMOS组成，也可是由NMOS跟PMOS并联所形成的CMOS开关支路。为了详细阐述本发明实施例的技术方案，参见图7，本示例以两个PMOS形成开关支路为例进行描述。具体来说，第一PMOS管Q1的漏极连接电源VDD，所述Q1的栅极连接第一相位信号输入端以接收第一相位信号Φ1，所述Q1的源极连接第二PMOS管Q2的漏极并且通过第一电容C1接地；
所述第二PMOS管Q2的栅极连接第二相位信号输入端以接收第二相位信号Φ2，所述Q2的源极分别通过第二电阻R2接地以及通过第二电容C2接地，并且所述Q2的源极还作为所述相位-电压转换器601的一个电压输出端Vp；其中，所述第二电阻的阻值与温度相关；
第一电阻R1的一端连接电源VDD且另一端通过第三电阻R3接地，并且所述第一电阻R1与所述第三电阻R3的相连端作为所述相位-电压转换器601的另一个电压输出端Vn。
对于上述示例所阐述的如图7所示的相位-电压转换器601结构，具体来说，第一相位信号Φ1控制MOS管Q1的通断，第二相位信号Φ2控制MOS管Q2的通断，MOS管Q1和MOS管Q2均导通时，Vp为高电平，否则Vp为低电平，由此，接着可以将Vp和Vn输入至后端电路进行比较输出。
需要说明的是，由于R2阻值和温度相关，可以设定为R2(T)，而对于Q1和Q2来说，基于第一相位信号Φ1以及第二相位信号Φ2，从而形成非交叠时钟non-overlapping clock信号，该信号的频率设定为Fclk，而且在图7所示的结构中，Q1、Q2和C1支路等效于一个电阻Req，其阻值为Req=1/(Fclk
Figure 686012DEST_PATH_IMAGE001
C1)；此时，Vp=
Figure 174763DEST_PATH_IMAGE002
；而Vn则是两个电阻的分压，Vn =
Figure 442933DEST_PATH_IMAGE003
，因此，
Figure 763056DEST_PATH_IMAGE004
与温度没有关系。由于整个图6所示的电路结构为负反馈系统，所以最终能够获得Vp=Vn。
那么可得1/Vp=1/Vn，即
Figure 927321DEST_PATH_IMAGE005
，从而可以获得
Figure 965684DEST_PATH_IMAGE006
，即：
Figure 975228DEST_PATH_IMAGE007
。最终可以获得：
Figure 651323DEST_PATH_IMAGE008
，也就是说，最终的Fclk是跟温度具有关联关系的。
对于图6所示的技术方案，在一些示例中，参见图8，所述相位-电压转换器601至少包括：四个MOS管组成的开关支路、两个电阻、两个电容、两个电压输出端和两个相位信号输入端；与前述示例相类似的，以上开关支路可以由PMOS、NMOS或者由NMOS跟PMOS并联所形成的CMOS开关支路所形成的。为了详细阐述本发明实施例的技术方案，参见图8，本示例以四个PMOS形成开关支路为例进行描述。具体来说，其中，第三PMOS管Q3的漏极和第五PMOS管Q5的漏极分别连接电源VDD，第三PMOS管Q3的栅极连接第一相位信号输入端以接收第一相位信号Φ1，第三PMOS管Q3的源极通过第四电阻R4连接第四PMOS管Q4的漏极；
第四PMOS管Q4的栅极连接第二相位信号输入端以接收第二相位信号Φ2，第四PMOS管Q4的源极接地，第三PMOS管Q3的源极还通过电容C3接地并且第三PMOS管Q3的源极还作为所述相位-电压转换器601的一个电压输出端Vp；
第五PMOS管Q5的栅极连接第二相位信号输入端以接收相位信号Φ2，第五PMOS管Q5的源极连接第五电阻R5的一端，所述第五电阻R5的另一端连接第六PMOS管Q6的漏极；
第六PMOS管Q6的栅极连接第一相位信号输入端以接收相位信号Φ1，第六PMOS管Q6的源极接地，所述第五电阻R5与所述第六PMOS管Q6的漏极相连一端通过电容C4接地，并且所述第五电阻R5与所述第六PMOS管Q6的漏极相连一端还作为相位电压转换器的另一个电压输出端Vn；所述第四电阻和第五电阻的阻值均与温度相关。
对于上述示例所阐述的如图8所示的相位-电压转换器601结构，具体来说，第一相位信号Φ1控制MOS管Q3和MOS管Q6的通断，第二相位信号Φ2控制MOS管Q4和MOS管Q5的通断。MOS管Q3和MOS管Q6不导通，且MOS管Q4和MOS管Q5导通时，Vp为低电平且Vn为高电平；MOS管Q3和MOS管Q6导通，且MOS管Q4和MOS管Q5导通时，Vp为高电平且Vn为低电平；MOS管Q3和MOS管Q6导通，且MOS管Q4和MOS管Q5不导通时，Vp和Vn均为高电平；MOS管Q3和MOS管Q6不导通，且MOS管Q4和MOS管Q5不导通时，Vp和Vn均为空。Vp和Vn则可以输入至后续电路中进行比较输出。
需要说明的是，对于Q3至Q6来说，基于第一相位信号Φ1以及第二相位信号Φ2，从而形成前述如图7所示示例中所阐述的非交叠时钟non-overlapping clock信号，该信号的频率设定为Fclk，由于R4和R5的阻值与温度相关，因此，本示例中，设定R4=R5=R(T)并且C3=C4=C。由于整个温度检测电路102为负反馈系统，仍然会最终获得Vp=Vn即Vp-Vn=0。
而在图8所示结构中，设
Figure 783227DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 246569DEST_PATH_IMAGE010
表示初始相位，
Figure 122121DEST_PATH_IMAGE011
表示在初始相位条件下的Vn；Tvco表示非交叠时钟non-overlapping clock信号的周期；
当
Figure 151257DEST_PATH_IMAGE012
=0时，可得Tvco=0.7R(T)C；由此可得：
Figure 657325DEST_PATH_IMAGE013
由于电容C的温度系数很小，可忽略不计，同样可以获得最终的Fclk跟R(T)相关也就是与温度具有关联关系。
对于图6所示的技术方案，在一些示例中，结合图6所示的温度检测电路102的结构，参见图9，所述信号转化子电路602，包括：比较器、相位频率检测器和电流泵；其中，所述比较器的输入端接收由所述相位-电压转换器601输出的电压差分信号；所述相位频率检测器的输入端接收所述比较器的输出信号以及所述频率相位产生器的输出信号；所述相位频率检测器的输出端连接所述电流泵的输入端，所述电流泵的输出端连接所述VCO的输入端并通过电容接地。
针对上述示例，需要说明的是，电压差分信号分别为Vp和Vn，对于图9所示，相位-电压转换器601能够通过将相位信号转换成与温度相关的电压差分信号Vp、Vn，或者Vp是基准电压与温度无关而Vn与温度相关，或者Vn是基准电压与温度无关而Vp与温度相关，本实施例对此不做赘述和具体限定。那么Vp和Vn通过比较器后就能够得到连续的数字时钟输出，比如当Vp>Vn时比较器输出1，当Vp<Vn时比较器输出0。那么比较器的输出通过与频率-相位产生器604输出的信号进行频率相位对比，其频率相位差就能够通过电流泵转换成电压信号，而电压信号能够控制压控振荡器（VCO）603产生频率为Fvco的时钟信号。由于图9所示的结构是个闭环负反馈系统，那么最终输出的时钟频率Fvco将会与温度相关，即Fvco与温度有一一对应的关系，所以只要Fvco确定，就能够准确地衡量温度。
基于图9中所示的信号转化子电路602，所述相位频率检测器和电流泵的相连部分如图10（a）所示，在图10（a）中，左侧部分为相位频率检测器，右侧部分为电流泵，图10（a）中所示的相位频率检测器和电流泵的相连部分至少可以包括：两个寄存器、一组时延器τ、一个与门电路、两个单刀双掷开关以及两个串联连接的恒流源；
其中，第一寄存器和第二寄存器的输入端D均连接电源，所述第一寄存器的时钟信号端CK连接用于作为参考的所述比较器的输出信号Ref，所述第一寄存器的输出端Q与所述与门电路的一个输入端相连，此时输出信号为up，并且所述第一寄存器的输出端Q通过第一单刀双掷开关与所述电源相连；
所述第二寄存器的时钟信号端CK连接用于作为对比的所述频率相位产生器的输出信号Div，所述第二寄存器的输出端Q与所述与门电路的另一个输入端相连，此时输出信号为dn，并且所述第二寄存器的输出端Q通过第二单刀双掷开关接地；
所述第一寄存器的复位信号端rst与所述第二寄存器的复位信号端rst之间连接一组串联的时延器τ，并且所述第一寄存器的复位信号端rst与所述与门电路的输出端相连；
所述第一恒流源的第一端口通过所述第一单刀双掷开关与所述电源相连，所述第一恒流源的第二端口与所述第二恒流源的第一端口相连，并且所述第一电流源的第二端口输出一电流信号Inet，所述第二恒流源的第二端口通过所述第二单刀双掷开关接地。
对于图10（a）所示架构，各端口的信号时序图如图10（b）所示，在图10（b）中，Inet时序的阴影部分为固定负载fixed charge。
对于图6所示的技术方案，在一些示例中，结合图6所示的温度检测电路102的结构，参见图11，所述信号转化子电路602，包括：跨导放大器，所述跨导放大器的输入端接收由所述相位-电压转换器601输出的电压差分信号，所述跨导放大器的输出端连接所述VCO603的输入端并通过电容接地，并且所述跨到放大器，经配置为接收由所述相位-电压转换器601输出的电压差分信号，并根据所述电压差分信号生成用于控制VCO 603产生时钟信号且与温度关联的电压信号。
对于图6所示的技术方案，在一些示例中，所述压控振荡器优选为由串接的多个T触发器组成，比如以3个串联的T触发器为例，该数目并非对本实施例的限定。
基于图6所示的技术方案，在一些示例中，参见图12，除了温度感应区60以外，所述电路102还可以包括：计数器70和温度计算单元80；其中，所述计数器70的输入端连接所述压控振荡器603的输出端；所述计数器70的输出端连接所述温度计算单元80；所述计数器70对由所述压控振荡器603输入的所述时钟信号进行采样并输出所述时钟信号的采样值；所述温度计算单元80根据所述时钟信号的采样值确定所述采样时钟信号频率，并根据时钟信号频率与温度之间的映射关系，确定所述采样时钟信号频率所对应的温度。
对于图12所示的架构，在一些示例中，参见图13，所述计数器70包括：一比较器、一增强型PMOS管以及多个CMOS反相器的串接支路；其中，所述比较器的负向输入端连接所述VCO 603产生的时钟信号VCTRL，所述比较器的正向输入端与所述增强型PMOS管的源极相连接，所述比较器输出偏置电压Vbias，所述比较器的输出端与所述增强型PMOS管的栅极相连接，所述增强型PMOS管的漏极连接电源，形成偏置电流Ibias，并且所述增强型PMOS管的源极还与所述串接支路中的各CMOS反相器（CMOS Inverter）的电源端VSWING相连，虚线所引出的实线框内的电路表示单个CMOS Inverter结构，其中，VI表示输入电压，VO表示输出电压。
基于前述实施例相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种用于检测半导体芯片温度的方法，该方法可以应用于前述图6至图13所示任一技术方案所述的温度检测电路，参见图14，所述方法包括：
S1401：基于相位-电压转换器内的温敏电阻，通过所述相位-电压转换器将输入的相位信号转换为与温度关联的电压差分信号；
S1402：通过信号转化子电路将所述与温度关联的电压差分信号转换为与温度关联的电压信号；
S1403：通过压控振荡器VCO根据所述电压信号的控制产生一时钟信号；其中，所述时钟信号的频率与温度相关联；
S1404：通过频率-相位产生器根据输入的所述时钟信号生成用于向所述相位-电压转换器输入的相位信号，以实现闭环负反馈。
对于图14所示方法的具体实施示例，参见前述针对图6至图13所示技术方案的阐述，在此不再赘述。
可以理解地，先前描述的温度检测电路102的配置仅仅是例子——存在更多的可能的配置。例如，可以提供任何形状（例如任何多边形、任何规则形状、任何不规则形状）的和具有任何配置和形状的电子元件的温度检测电路102。而且温度检测电路102可被放置在芯片内的任何地方。此外，尽管已经在图中示出了芯片101的特殊形状，但芯片101可以是任何形状，比如正方形、矩形、或任何其他形状。芯片101还可以是任何类型的半导体芯片封装的一部分并且可以以所期望的方式在电学上和/或物理上是可连接的，以成为更大器件的一部分。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于检测半导体芯片温度的电路，其特征在于，所述电路包括：温度感应区；其中，所述温度感应区包括：
相位-电压转换器，经配置为：基于所述相位-电压转换器内的温敏电阻，将输入的相位信号转换为与温度关联的电压差分信号；
信号转化子电路，经配置为将所述与温度关联的电压差分信号转换为与温度关联的电压信号；
压控振荡器VCO，经配置为基于所述电压信号的控制产生一时钟信号；其中，所述时钟信号的频率基于所述电压信号的控制以与温度相关联；
频率-相位产生器，经配置为基于输入的所述时钟信号生成用于向所述相位-电压转换器输入的相位信号。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述相位-电压转换器至少包括：两个金属-氧化物半导体场效应晶体管MOS组成的开关支路、三个电阻、两个电容、两个电压输出端和两个相位信号输入端；其中，第一MOS管Q1的漏极连接电源VDD，所述Q1的栅极连接第一相位信号输入端以接收第一相位信号φ1，所述Q1的源极连接第二MOS管Q2的漏极并且通过第一电容C1接地；
所述第二MOS管Q2的栅极连接第二相位信号输入端以接收第二相位信号φ2，所述Q2的源极分别通过第二电阻R2接地以及通过第二电容C2接地，并且所述Q2的源极还作为所述相位-电压转换器的一个电压输出端Vp；其中，所述第二电阻的阻值与温度相关；
第一电阻R1的一端连接电源VDD且另一端通过第三电阻R3接地，并且所述第一电阻R1与所述第三电阻R3的相连端作为所述相位-电压转换器的另一个电压输出端Vn。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述相位-电压转换器至少包括：四个MOS管组成的开关支路、两个电阻、两个电容、两个电压输出端和两个相位信号输入端；其中，第三MOS管Q3的漏极和第五MOS管Q5的漏极分别连接电源VDD，第三MOS管Q3的栅极连接第一相位信号输入端以接收第一相位信号φ1，第三MOS管Q3的源极通过第四电阻R4连接第四MOS管Q4的漏极；
第四MOS管Q4的栅极连接第二相位信号输入端以接收第二相位信号φ2，第四MOS管Q4的源极接地，第三MOS管Q3的源极还通过电容C3接地并且第三MOS管Q3的源极还作为所述相位-电压转换器的一个电压输出端Vp；
第五MOS管Q5的栅极连接第二相位信号输入端以接收相位信号φ2，第五MOS管Q5的源极连接第五电阻R5的一端，所述第五电阻R5的另一端连接第六MOS管Q6的漏极；
第六MOS管Q6的栅极连接第一相位信号输入端以接收相位信号φ1，第六MOS管Q6的源极接地，所述第五电阻R5与所述第六MOS管Q6的漏极相连一端通过电容C4接地，并且所述第五电阻R5与所述第六MOS管Q6的漏极相连一端还作为相位电压转换器的另一个电压输出端Vn；所述第四电阻和第五电阻的阻值均与温度相关。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述信号转化子电路，包括：比较器、相位频率检测器和电流泵；其中，所述比较器的输入端接收由所述相位-电压转换器输出的电压差分信号；所述相位频率检测器的输入端接收所述比较器的输出信号以及所述频率相位产生器的输出信号；所述相位频率检测器的输出端连接所述电流泵的输入端，所述电流泵的输出端连接所述VCO的输入端并通过电容接地。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述信号转化子电路中所述相位频率检测器和电流泵的相连部分，至少包括：两个寄存器、一组时延器、一个与门电路、两个单刀双掷开关以及两个串联连接的恒流源；
其中，第一寄存器和第二寄存器的输入端连接电源，所述第一寄存器的时钟信号端连接用于作为参考的所述比较器的输出信号，所述第一寄存器的输出端与所述与门电路的一个输入端相连，并且所述第一寄存器的输出端通过第一单刀双掷开关与所述电源相连；
所述第二寄存器的时钟信号端连接用于作为对比的所述频率相位产生器的输出信号，所述第二寄存器的输出端与所述与门电路的另一个输入端相连，并且所述第二寄存器的输出端通过第二单刀双掷开关接地；
所述第一寄存器的复位信号端与所述第二寄存器的复位信号端之间连接一组串联的时延器，并且所述第一寄存器的复位信号端与所述与门电路的输出端相连；
第一恒流源的第一端口通过所述第一单刀双掷开关与所述电源相连，所述第一恒流源的第二端口与第二恒流源的第一端口相连，并且所述第一恒流源的第二端口输出一电流信号，所述第二恒流源的第二端口通过所述第二单刀双掷开关接地。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述信号转化子电路，包括：跨导放大器，所述跨导放大器的输入端接收由所述相位-电压转换器输出的电压差分信号，所述跨导放大器的输出端连接所述VCO的输入端并通过电容接地，并且所述跨导放大器，经配置为接收由所述相位-电压转换器输出的电压差分信号，并根据所述电压差分信号生成用于控制VCO产生时钟信号且与温度关联的电压信号。
7.根据权利要求1至6任一项所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：计数器和温度计算单元；其中，所述计数器的输入端连接所述压控振荡器的输出端；所述计数器的输出端连接所述温度计算单元；所述计数器对由所述压控振荡器输入的所述时钟信号进行采样并输出所述时钟信号的采样值；所述温度计算单元根据所述时钟信号的采样值确定采样时钟信号频率，并根据时钟信号频率与温度之间的映射关系，确定所述采样时钟信号频率所对应的温度。
8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述计数器包括：一比较器、一增强型PMOS管以及多个CMOS反相器的串接支路；其中，所述比较器的负向输入端连接所述时钟信号，所述比较器的正向输入端与所述增强型PMOS管的源极相连接，所述比较器的输出端与所述增强型PMOS管的栅极相连接，所述增强型PMOS管的漏极连接电源，并且所述增强型PMOS管的源极还与所述串接支路中的各CMOS反相器的电源端相连。
9.一种用于检测半导体芯片温度的方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至8任一项所述的电路，所述方法包括：
基于相位-电压转换器内的温敏电阻，通过所述相位-电压转换器将输入的相位信号转换为与温度关联的电压差分信号；
通过信号转化子电路将所述与温度关联的电压差分信号转换为与温度关联的电压信号；
通过压控振荡器VCO根据所述电压信号的控制产生一时钟信号；其中，所述时钟信号的频率基于所述电压信号的控制以与温度相关联；
通过频率-相位产生器根据输入的所述时钟信号生成用于向所述相位-电压转换器输入的相位信号，以实现闭环负反馈。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电路还包括：计数器和温度计算单元；相应地，所述方法还包括：
通过所述计数器对由所述压控振荡器输入的所述时钟信号进行采样并输出所述时钟信号的采样值；
通过所述温度计算单元根据所述时钟信号的采样值确定采样时钟信号频率，并根据时钟信号频率与温度之间的映射关系，确定所述采样时钟信号频率所对应的温度。
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