CN114088245A - 温度检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了一种温度检测装置及检测方法。本公开的实施例所提供的装置包括至少一个温度传感器模块，每个温度传感器模块包括至少一条温度传感器链，温度传感器链包括至少两个串联连接的温度传感器单元，温度传感器单元被配置为：采集温度数据并串行传输所述温度数据；检测控制模块，被配置为：控制至少一个温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据并分别进行串行传输；温度检测模块，与每条温度传感器链通信连接，被配置为：从每条温度传感器链接收串行传输的温度数据，并基于所接收的温度数据确定每条温度传感器链中各个温度传感器单元所对应的温度，从而缓解多区域温度检测时的布线阻塞问题。

Description

温度检测装置及检测方法

技术领域

本公开涉及温度检测领域，更具体地，涉及一种温度检测装置及检测方法。

背景技术

随着芯片制造工艺水平的提升，芯片的规模越来越大、运行的频率越来越快，温度成为芯片所能运行最高频率的决定因素之一，当芯片的运行频率超过最高频率后，芯片就会出错。由于芯片的不同区域负载不同，其不同区域温度差异也非常明显，因此，需要对芯片的多个区域同时进行监测。对于大规模芯片来说，需要进行检测的区域可多达数百个，给布线带来了很大的挑战。连接线路过多，将导致芯片体积和芯片内阻增大，增加芯片发热和功耗，降低芯片工作效率的同时加速芯片的老化。

目前已有一些片上温度检测装置，图1示出了现有技术中片上温度检测装置的示意图。如图1所示，温度检测装置包括温度检测控制单元、一个参考温度传感器和多个检测温度传感器，温度检测控制单元与每个温度传感器直接相连，且温度传感器采用模拟温度传感器。然而，由于需要测温的区域较多，大量温度传感器直接连接温度检测控制单元需要大量连接线，此种连接方式会导致布线阻塞，且模拟传感器体积较大，不便于集成，从而进一步限制了能进行温度检测的区域的数量。

因此，需要一种有效的温度检测装置及方法，提高温度检测装置集成度，减少布线，缓解布线阻塞，增加温度检测的区域数量。

发明内容

针对以上问题，本公开通过将温度传感器串联为温度传感器链，与检测控制模块连接，在检测控制模块的控制下采集温度数据并串行传输至温度检测模块，计算得到对应温度，从而实现了缓解布线阻塞，对芯片进行多区域温度检测。

本公开的实施例提供了一种温度检测装置及检测方法。

本公开的实施例提供了一种温度检测装置，包括：至少一个温度传感器模块，每个温度传感器模块包括至少一条温度传感器链，所述温度传感器链包括至少两个串联连接的温度传感器单元，所述温度传感器单元被配置为：采集温度数据并且对所述温度数据进行串行传输；检测控制模块，被配置为：控制所述至少一个温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据，并控制所述至少一条温度传感器链分别进行串行传输；以及温度检测模块，与每条温度传感器链通信连接，被配置为：从所述每条温度传感器链接收串行传输的温度数据，并基于所接收的温度数据确定所述每条温度传感器链中各个温度传感器单元所对应的温度。

根据本公开的实施例，所述至少两个串联连接的温度传感器单元为N个温度传感器单元，N为大于等于2的整数，其中，第1至第N个温度传感器单元中的每个温度传感器单元包括传感器部件和传输部件，所述传感器部件用于采集其所在位置的温度数据，所述传输部件用于输出所采集的温度数据或从其下游温度传感器单元接收的温度数据，其中，第n个温度传感器单元的下游温度传感器单元为第n+1个温度传感器，1≤n≤N-1；其中，通过所述第1至第N个温度传感器单元中的传输部件实现所述温度数据的串行传输。

根据本公开的实施例，所述温度检测装置为芯片温度检测装置，所述至少一个温度传感器模块包括片上温度传感器模块和内核温度传感器模块。

根据本公开的实施例，所述检测控制模块还被配置为：接收第一温度检测指令，所述第一温度检测指令用于指示所述片上温度传感器模块和所述内核温度传感器模块至少之一进行温度采集；以及基于所述第一温度检测指令，控制所述片上温度传感器模块和/或所述内核温度传感器模块采集温度数据。

根据本公开的实施例，所述检测控制模块还被配置为：接收第二温度检测指令，所述第二温度检测指令用于指示所述片上温度传感器模块中被选择进行温度采集的第一数量的温度传感器链、以及所述内核温度传感器模块中被选择进行温度采集的第二数量的温度传感器链；以及基于所述第二温度检测指令，控制所述第一数量的温度传感器链和所述第二数量的温度传感器链采集温度数据。

根据本公开的实施例，还包括：总线桥，被配置为与所述检测控制模块和所述温度检测模块连接，以及与所述至少一个温度传感器模块的温度传感器链中的至少一条温度传感器链连接；其中，所述总线桥用于将所述检测控制模块发出的控制信号传输至所述至少一条温度传感器链，并且将所述至少一条温度传感器链采集的温度数据串行传输至所述温度检测模块。

根据本公开的实施例，所述温度检测模块包括：温度数据存储模块，被配置为存储所述至少一条温度传感器链传输的所述温度数据；以及温度计算模块，被配置为基于所述温度数据，计算所述至少一条温度传感器链中各个温度传感器单元所对应的温度。

本公开的实施例提供了一种用于温度检测装置的温度检测方法，所述温度检测装置包括至少一个温度传感器模块，每个温度传感器模块包括至少一条温度传感器链，所述温度传感器链包括至少两个串联连接的温度传感器单元，所述方法包括：控制所述至少一个温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据；所述至少一条温度传感器链将所采集的温度数据串行传输至温度检测模块；以及所述温度检测模块基于所接收的温度数据确定所述至少一条温度传感器链中各个温度传感器单元所对应的温度。

根据本公开的实施例，所述至少一条温度传感器链中的特定温度传感器链包括N个串联连接的温度传感器单元，其中，所述特定温度传感器链将所采集的温度数据串行传输至温度检测模块包括：在时刻0时，所述特定温度传感器链中的每个温度传感器单元分别存储其采集的温度数据；在时刻1时，所述特定温度传感器链中的每个温度传感器单元分别向其上游单元输出其存储的温度数据，其中，第1温度传感器单元的上游单元为温度检测模块，第i温度传感器单元的上游单元为第i-1温度传感器，1＜i≤N；在时刻n时，所述温度传感器链中第1至第N+1-n个温度传感器单元分别向其上游单元输出在时刻n-1所接收的温度数据，2＜n≤N。

根据本公开的实施例，控制所述至少一个温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据包括：向所述至少一条温度传感器链中的每个温度传感器单元同时输出使能脉冲信号；在所述使能脉冲信号处于有效电平时，每个温度传感器单元存储其采集的温度数据；在所述使能脉冲信号从有效电平跳变至无效电平时，每个温度传感器链中的温度传感器单元在时钟信号的驱动下串行传输所采集的温度数据。

根据本公开的实施例，所述温度检测装置为芯片温度检测装置，所述至少一个温度传感器模块包括片上温度传感器模块和内核温度传感器模块，其中，所述温度检测方法还包括：接收第一温度检测指令或第二温度检测指令，所述第一温度检测指令用于指示所述片上温度传感器模块和所述内核温度传感器模块至少之一进行温度采集，以及所述第二温度检测指令用于指示所述片上温度传感器模块中被选择进行温度采集的第一数量的温度传感器链、以及所述内核温度传感器模块中被选择进行温度采集的第二数量的温度传感器链；以及其中，所述控制所述至少一个温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据包括：基于所述第一温度检测指令或第二温度检测指令，控制所述片上温度传感器模块和所述内核温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据。

根据本公开的实施例，所述内核温度传感器模块中的至少一个温度传感器链通过总线桥将其采集的温度数据串行传输至温度检测模块。

根据本公开的实施例，所述温度检测模块根据以下公式确定每个温度传感器单元所对应的温度：

其中，T为所述温度；D、E和F为常数；K值取决于温度传感器在芯片中的位置；cnt为所述温度数据。

本公开的实施例提供了一种温度检测装置及检测方法。

通过本公开的装置，在对芯片进行多区域温度检测时，即使需要进行温度检测的区域多达数百个，也能够缓解温度传感器与温度检测控制单元连接导致的布线阻塞，并且需要进行温度检测的区域越多，对布线阻塞的缓解越为明显，实时、准确反映芯片内部的实际温度，从而达到减小芯片内阻，稳定芯片性能，提升芯片寿命的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些示例性实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1示出了现有技术中芯片温度检测装置的示意图；

图2示出了根据本公开的实施例的温度检测装置的示意图一；

图3示出了根据本公开的实施例的温度检测装置的示意图二；

图4示出了根据本公开的实施例的温度传感器链结构的示意图；

图5示出了根据本公开的实施例的检测控制模块和温度检测模块的示意框图一；

图6示出了根据本公开的实施例的检测控制模块和温度检测模块的示意框图二；

图7示出了根据本公开的实施例的温度检测方法的流程图；

图8示出了根据本公开的实施例的温度数据传输与接收过程的示意图；

图9示出了根据本公开的实施例的温度传感器链的时序图。

具体实施方式

为了使得本公开的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本公开的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是本公开的全部实施例，应理解，本公开不受这里描述的示例实施例的限制。

此外，在本说明书和附图中，具有基本上相同或相似步骤和元素用相同或相似的附图标记来表示，且对这些步骤和元素的重复描述将被省略。同时，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或排序。

此外，在本说明书和附图中，具有基本上相同或相似步骤和元素用相同或相似的附图标记来表示，且对这些步骤和元素的重复描述将被省略。

此外，在本说明书和附图中，如使用了流程图用来说明根据本公开实施例的方法的步骤，则应当理解的是，前面或后面的步骤不一定按照顺序来精确的进行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤，除非本公开实施例明确限定。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步。

此外，在本说明书和附图中，除非另有明确说明，“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。

为便于描述本公开，以下介绍与本公开有关的概念。

本公开的装置可以用于半导体芯片的温度检测。半导体芯片是指在半导体片材上进行浸蚀、布线、制成的能实现某种功能的半导体器件。随着新的半导体材料出现、电力电子技术进步与制作工艺的提高，半导体芯片性能逐渐提高，在高频、高温等方面性能更加优异，在新能源、信息通讯设备、4C产业、智能电网等领域发挥着至关重要的作用。与此同时，芯片特征尺寸的不断减小，对芯片的布线要求逐步提高。

温度是芯片性能的关键影响因素之一，芯片的实际运行的最优点只能位于某一个温度点或较小的温度范围内，当芯片的温度过高时，各类微粒的无规则运动均会强化，电子移动会导致芯片性能不稳，芯片内部的组成物质也会发生分解，组成物质的电气性能相对设计温度发生较大变化，芯片将无法实现预期的功能。芯片在实现相同功能的前提下，由于温度更高，其过流量增加，实际整个芯片的负载被加重，芯片的“磨损”被加重，严重影响芯片的使用寿命。一般认为，温度降低10℃，芯片可靠性提高1倍，因此需要减少布线资源的使用，对芯片上尽量多的区域进行实时、准确的温度检测。

综上所述，本公开的实施例提供的方案可以用于半导体芯片的温度检测，下面将结合附图对本公开的实施例进行进一步地描述。

图2示出了根据本公开的实施例的温度检测装置的示意图一。

根据本公开实施例，温度检测装置包括：至少一个温度传感器模块，每个温度传感器模块包括至少一条温度传感器链，温度传感器链包括至少两个串联连接的温度传感器单元，温度传感器单元被配置为：采集温度数据并且对温度传感器链所采集的温度数据进行串行传输；检测控制模块，被配置为：控制至少一个温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据，并控制至少一条温度传感器链分别进行串行传输；以及温度检测模块，与每条温度传感器链通信连接，被配置为：从每条温度传感器链接收串行传输的温度数据，并基于所接收的温度数据确定每条温度传感器链中各个温度传感器单元所对应的温度。

如图2所示，温度检测装置包括检测控制模块、温度检测模块和温度传感器模块。温度传感器模块中的温度传感器单元为数字温度传感器单元，温度传感器模块共有3条数字温度传感器链，每条数字温度传感器链由8个数字温度传感器单元串联而成，共有24个数字温度传感器单元。

在每条数字温度传感器链中，第8数字温度传感器单元的数据输出端连接第7数字温度传感器单元，第7数字温度传感器单元的数据输出端连接第6数字温度传感器单元，以此类推，第1数字温度传感器单元的数据输出端连接温度检测模块。8个数字温度传感器单元接收检测控制模块发出的控制信号，基于控制信号进行温度数据采集得到8个温度数据，并将温度数据串行传输至温度检测模块，温度检测模块接收全部温度数据后，基于所接收的温度数据，计算得到8个数字温度传感器单元所对应的温度。整个温度传感器模块共采集24个温度数据，最终计算得到24个对应温度。

数字温度传感器单元采集温度数据过程是在一定时间内进行计数操作，数字温度传感器单元所处位置温度越高，计数速度越快，相同时间内得到的计数数值越大，即采集得到温度数据数值越大。通过公式计算，将温度数据转换为数字温度传感器单元所处位置的温度。

应了解，尽管在图2中温度传感器模块包括多条数字温度传感器链，且每条数字温度传感器链均包括8个数字温度传感器单元，但本公开不限于此。可选地，温度传感器模块中可以仅有一条数字温度传感器链，也可以有多条数字温度传感器链，且每条数字温度传感器链上串联的数字温度传感器单元个数可以相同也可以不同，例如，24个数字温度传感器单元也可以全部串联组成1条数字温度传感器链，也可以组成4条数字温度传感器链，每条数字温度传感器链分别由3个、6个、6个、9个数字温度传感器串联而成。在进行温度数据传输时，包含温度数据最多的数字温度传感器链传输完成后，温度传感器模块温度数据传输结束。

可选地，温度检测装置为芯片温度检测装置，可用于测量芯片中多区域的温度。

基于上述，本公开中，通过将数字温度传感器单元串联为一条或多条数字温度传感器链，简化了数字温度传感器单元与温度检测模块的布线连接，缓解了数字温度传感器单元数量较多时的布线阻塞情况，提升了芯片的集成度。

图3示出了根据本公开的实施例的温度检测装置的示意图二。

根据本公开实施例，至少一个温度传感器模块包括片上温度传感器模块和内核温度传感器模块。

如图3所示，温度传感器模块包括片上温度传感器模块和内核温度传感器模块两部分。片上温度传感器模块具有3条数字温度传感器链，每条由8个数字温度传感器串联而成，用于芯片一些通用单元温度数据的采集和传输，如时钟单元、数据通路单元和微控制器单元等组件；内核温度传感器模块具有2条数字温度传感器链，每条由34个数字温度传感器串联而成，用于芯片X86内核中不同组件温度数据的采集和传输，如核心、算数运算单元和缓存等组件。

根据本公开实施例，检测控制模块还被配置为：接收第一温度检测指令，第一温度检测指令用于指示片上温度传感器模块和内核温度传感器模块至少之一进行温度采集；以及基于第一温度检测指令，控制片上温度传感器模块和/或内核温度传感器模块采集温度数据。

可选地，根据本公开实施例，检测控制模块还被配置为：接收第二温度检测指令，第二温度检测指令用于指示片上温度传感器模块中被选择进行温度采集的第一数量的温度传感器链、以及/或者内核温度传感器模块中被选择进行温度采集的第二数量的温度传感器链；以及基于第二温度检测指令，控制第一数量的温度传感器链和/或第二数量的温度传感器链采集温度数据。

根据本公开实施例，可以仅存在第一温度检测指令，其指示片上温度传感器模块单独操作，由此检测控制模块可以控制片上温度传感器模块单独工作，即片上温度传感器模块的3条数字温度传感器链全部进行温度数据采集，内核温度传感器模块的2条数字温度传感器链不工作；或者所述第一温度检测指令，其指示内核温度传感器模块单独操作，由此检测控制模块可以控制内核温度传感器模块单独工作，即内核温度传感器模块的2条数字温度传感器链全部进行温度数据采集，片上温度传感器模块的3条数字温度传感器链不工作；或者所述第一温度检测指令，其指示片上温度传感器模块和内核温度传感器模块均操作，由此检测控制模块可以控制片上温度传感器模块和内核温度传感器模块同时工作，即5条数字温度传感器链同时采集温度数据。

根据本公开实施例，可以仅存在第二温度检测指令，其可以指示对片上温度传感器模块中的某几条数字温度传感器链进行温度测量，由此检测控制模块可以选择性控制片上温度传感器模块或内核温度传感器模块中的某几条数字温度传感器链进行温度数据采集，例如，控制片上温度传感器模块的第1条、第3条数字温度传感器链进行温度数据采集，而片上温度传感器模块的第2条数字温度传感器链和内核温度传感器模块不工作。可替换地，第二温度检测指令可以指示对内核温度传感器模块中的某几条数字温度传感器链进行温度测量，由此检测控制模块可以选择性控制内核温度传感器模块中的某几条数字温度传感器链进行温度数据采集，例如，控制内核温度传感器模块的第1条、第2条数字温度传感器链进行温度数据采集，而内核温度传感器模块的第3条数字温度传感器链和片上温度传感器模块不工作。可替换地，第二温度检测指令可以指示对片上温度传感器模块和内核温度传感器模块中的某几条数字温度传感器链进行温度测量，由此检测控制模块可以选择性控制片上温度传感器模块和内核温度传感器模块中的某几条数字温度传感器链进行温度数据采集，例如，控制片上温度传感器模块的第1条、第3条数字温度传感器链和内核温度传感器模块的第1条数字温度传感器链进行温度数据采集，而片上温度传感器模块的第2条数字温度传感器链和内核温度传感器模块的第2条数字温度传感器链不工作。

根据本公开实施例，可以同时存在第一和第二温度检测指令，其中第一温度检测指令指示片上温度传感器模块和内核温度传感器模块之一进行温度采集，第二温度检测指令指示所述第一温度检测指令所选择的温度传感器模块中的哪些温度传感器链进行温度数据采集。

基于上述，本公开中，通过将温度传感器模块区分为片上温度传感器模块和内核温度传感器模块，更加精准实现对芯片不同区域的数字温度传感器单元的控制及温度检测。

根据本公开实施例，温度检测装置还包括总线桥，被配置为与检测控制模块和温度检测模块连接，以及与至少一个温度传感器模块中的至少一条温度传感器链连接；其中，总线桥用于将检测控制模块发出的控制信号传输至至少一条温度传感器链，并且将至少一条温度传感器链采集的温度数据串行传输至温度检测模块。

如图3所示，片上温度传感器模块通过数字温度传感器单元的控制接口与检测控制模块连接，通过数字温度传感器单元的数据接口与温度检测模块连接，检测控制模块直接通过控制接口控制片上温度传感器模块进行温度数据采集及传输，温度检测模块直接通过数据接口收集片上温度传感器模块传输的温度数据；内核温度传感器模块连接总线桥，总线桥通过通用总线接口连接检测控制模块及温度检测模块，检测控制模块通过总线桥控制内核温度传感器模块进行温度数据采集及传输。

可选地，片上温度传感器模块、内核温度传感器模块位置可以互换，或同时与检测控制模块及温度检测模块直接连接，也可以同时与总线桥相连，即，片上温度传感器模块与内核温度传感器模块的布置具有四种方式：片上温度传感器模块直接连接检测控制模块及温度检测模块，内核温度传感器模块连接总线桥；片上温度传感器模块连接总线桥，内核温度传感器模块直接连接检测控制模块及温度检测模块；片上温度传感器模块、内核温度传感器模块均连接总线桥；片上温度传感器模块、内核温度传感器模块均直接连接检测控制模块及温度检测模块。四种布置方式，均能实现检测控制模块对各温度传感器模块的控制。

可选地，片上温度传感器模块或内核温度传感器模块连接总线桥时，可仅有部分数字温度传感器链与总线桥连接，例如，片上温度传感器模块的第1条、第3条数字温度传感器链和内核温度传感器模块的第1条数字温度传感器链与总线桥连接，而片上温度传感器模块的第2条数字温度传感器链和内核温度传感器模块的第2条数字温度传感器链直接与检测控制模块和温度检测模块连接。

可选地，片上温度传感器模块中的数字温度传感器链数与内核温度传感器模块中的数字温度传感器链数可以相同也可以不同，每条数字温度传感器链上数字温度传感器单元的个数可以相同也可以不同。在进行温度数据传输时，包含温度数据最多的数字温度传感器链传输完成后，温度传感器模块温度数据传输结束。

基于上述，本公开中，检测控制模块和温度检测模块通过总线桥连接温度传感器模块，减少了布线资源的使用。

图4示出了根据本公开的实施例的温度传感器链结构的示意图。

根据本公开实施例，至少两个串联连接的温度传感器单元为N个温度传感器单元，N为大于等于2的整数，其中，第1至第N个温度传感器单元中的每个温度传感器单元包括传感器部件和传输部件，传感器部件用于采集其所在位置的温度数据，传输部件用于输出所采集的温度数据或从其下游温度传感器单元接收的温度数据，其中，第n个温度传感器单元的下游温度传感器单元为第n+1个温度传感器，1≤n≤N-1；其中，通过第1至第N个温度传感器单元中的传输部件实现温度数据的串行传输。

如图4所示，片上温度传感器模块中一条数字温度传感器链包括8个数字温度传感器单元，第1数字温度传感器单元为整个数字温度传感器链的最上游，第1温度传感器单元的上游单元为温度检测模块，第8数字温度传感器单元为整个数字温度传感器链的最下游。每个数字温度传感器单元包括传感器部件和传输部件。在使能脉冲信号的控制下，第8传输部件采集并在时刻0存储第8数字温度传感器单元所在位置的温度数据cnt8，第7传输部件采集并在时刻0存储第7数字温度传感器单元所在位置的温度数据cnt7，以此类推。在传输信号和时钟信号的驱动下，在时刻1，第8传输部件用于将第8数字温度传感器单元采集的温度数据cnt8传输至第7数字温度传感器单元，第7传输部件用于将第7数字温度传感器单元采集的温度数据cnt7传输至第6数字温度传感器单元，以此类推；在时刻2，由于第8数字温度传感器单元没有温度数据，第8传输部件不工作，第7传输部件用于将第7数字温度传感器单元中从第8数字温度传感器单元接收的温度数据cnt8传输至第6数字温度传感器单元，以此类推，直至第1数字温度传感器单元将接收到的温度数据cnt8传输至温度检测模块，该条数字温度传感器链的温度数据传输完成。

基于上述，本公开中，数字温度传感器链中温度数据依次串行传输，节省了用于将大量温度传感器直接连接温度检测控制单元所需要的大量连接线，避免了布线阻塞的情况。

图5示出了根据本公开的实施例的检测控制模块和温度检测模块的示意框图一，图6示出了根据本公开的实施例的检测控制模块和温度检测模块的示意框图二。

如图5所示，温度检测模块包括：温度数据存储模块，被配置为存储至少一条温度传感器链传输的温度数据；以及温度计算模块，被配置为基于温度数据，计算至少一条温度传感器链中各个温度传感器单元所对应的温度。

温度数据存储模块和温度计算模块分别与检测控制模块相连，检测控制模块控制温度数据存储模块收集温度数据并存储，控制温度计算模块基于温度数据进行温度计算，例如，片上温度传感器模块包括3条温度传感器链，每条温度传感器链包括8个温度传感器，采集得到24个温度数据，在检测控制模块控制下，温度数据存储模块收集并存储24个温度数据，温度计算模块基于这24个温度数据计算得到24个温度传感器单元所对应的24个温度。

如图6所示，温度检测模块还可以包括温度存储模块，与检测控制模块和温度计算模块连接，在检测控制模块的控制下，存储计算得到的24个温度并传输至检测控制模块。

可选地，检测控制模块通过外部交互接口与软件系统进行交互，软件系统读取24个温度传感器单元所对应的温度，根据温度高低对芯片进行保护操作控制，例如，检测到某区域温度过高后，对芯片进行降频、降压、关闭时钟和关闭电源等操作。

图7示出了根据本公开的实施例的温度检测方法的流程图。

如上，温度检测装置包括至少一个温度传感器模块，每个温度传感器模块包括至少一条温度传感器链，温度传感器链包括至少两个串联连接的温度传感器单元。

如图7所示，在步骤S701中，控制至少一个温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据。

可选地，温度传感器模块包括片上温度传感器模块和内核温度传感器模块，片上温度传感器模块有3条数字温度传感器链，内核温度传感器模块有2条数字温度传感器链，检测控制模块既可以控制两个温度传感器模块的5条数字温度传感器链同时采集温度数据，也可以选择两个温度传感器模块的部分数字温度传感器链采集温度数据，例如，片上温度传感器模块中的2条数字温度传感器链和内核温度传感器模块中的1条数字温度传感器链采集温度数据；也可以只选择一个温度传感器模块的部分数字温度传感器链采集温度数据，例如，片上温度传感器模块中的2条数字温度传感器链采集温度数据。

在步骤S702中，至少一条温度传感器链将所采集的温度数据串行传输至温度检测模块。

例如，片上温度传感器模块中一条数字温度传感器链包括8个数字温度传感器单元，第1数字温度传感器单元为整个数字温度传感器链的最上游，第1温度传感器单元的上游单元为温度检测模块，第8数字温度传感器单元为整个数字温度传感器链的最下游。

8个数字温度传感器单元分别采集得到温度数据cnt1-cnt8，第8数字温度传感器单元采集的温度数据cnt8在时钟信号的驱动下，由第8数字温度传感器单元传输至第7数字温度传感器单元，由第7数字温度传感器单元传输至第6数字温度传感器单元，以此类推，直至传输到第1数字温度传感器单元，由第1数字温度传感器单元将数据传输至温度检测模块，同理其余7个数字温度传感器单元所采集温度数据，依次串行传输至温度检测模块。

在步骤S703中，温度检测模块基于所接收的温度数据确定至少一条温度传感器链中各个温度传感器单元所对应的温度。

温度检测模块基于数字温度传感器链传输的8个温度数据，计算得到数字温度传感器链中8个数字温度传感器单元对应的8个温度。

根据本公开实施例，至少一条温度传感器链中的特定温度传感器链包括N个串联连接的温度传感器单元，其中，特定温度传感器链将所采集的温度数据串行传输至温度检测模块包括：在时刻0时，特定温度传感器链中的每个温度传感器单元分别存储其采集的温度数据；在时刻1时，特定温度传感器链中的每个温度传感器单元分别向其上游单元输出其存储的温度数据，其中，第1温度传感器单元的上游单元为温度检测模块，第i温度传感器单元的上游单元为第i-1温度传感器，1＜i≤N；在时刻n时，温度传感器链中第1至第N+1-n个温度传感器单元分别向其上游单元输出在时刻n-1所接收的温度数据，2＜n≤N。

根据本公开实施例，控制至少一个温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据包括：向至少一条温度传感器链中的每个温度传感器单元同时输出使能脉冲信号；在使能脉冲信号处于有效电平时，每个温度传感器单元采集的温度数据；在使能脉冲信号从有效电平跳变至无效电平时，每个温度传感器链中的温度传感器单元存储所采集的温度数据(时刻0)，并在时钟信号的驱动下串行传输所采集的温度数据。

图8示出了根据本公开的实施例的温度数据传输与接收过程的示意图，图9示出了根据本公开的实施例的温度传感器链的时序图。

温度传感器模块中每个数字温度传感器单元包括传感器部件和传输部件，检测控制模块与各数字温度传感器单元的控制接口连接，向数字温度传感器单元输出使能脉冲信号，数字温度传感器单元的传感部件在使能脉冲信号控制下采集温度数据，向数字温度传感器单元输出传输信号，在时钟信号的驱动下，传输部件串行传输所采集的温度数据至温度检测模块。

例如，片上温度传感器模块中一条数字温度传感器链包括8个数字温度传感器单元，第1数字温度传感器单元为整个数字温度传感器链的最上游，第1温度传感器单元的上游单元为温度检测模块，第8数字温度传感器单元为整个数字温度传感器链的最下游。

如图9所示，检测控制模块向片上温度传感器模块中1条数字温度传感器链中的8个数字温度传感器单元同时输出使能脉冲信号、传输信号、时钟信号。在使能脉冲信号、传输信号均处于低电平状态时，8个数字温度传感器单元均处于空闲状态，不进行温度数据的采集及传输；当使能脉冲信号变为高电平时，传输信号仍处于低电平，数字温度传感器单元进入数据采集状态，8个数字温度传感器单元分别采集其所在位置的温度数据，得到温度数据cnt1-cnt8，使能脉冲信号处于高电平的时长即为数字温度传感器单元采集温度数据的时长。

在时刻0时，使能脉冲信号变为低电平，在使能脉冲信号的下降沿，传输信号变为高电平，数字温度传感器单元进入数据传输状态，8个数字温度传感器单元分别存储其采集的温度数据cnt1-cnt8，温度检测模块尚未收集温度数据。

在时刻1时，8个数字温度传感器单元中的温度数据串行移位，第8数字温度传感器单元将存储的温度数据cnt8传输至第7数字温度传感器单元，第7数字温度传感器单元将存储的温度数据cnt7传输至第6数字温度传感器单元，并接收第8数字温度传感器单元传输的温度数据cnt8，以此类推，第1数字温度传感器单元将温度数据cnt1传输至温度存储模块，并接收第2数字温度传感器单元传输的温度数据cnt2，温度存储模块收集温度数据cnt1。当前时刻结束时，第8数字温度传感器单元中没有温度数据，第1到第7数字温度传感器单元中分别为温度数据cnt2-cnt8，温度存储模块中为温度数据cnt1。

在时刻2时，第8数字温度传感器单元中没有温度数据，不参与温度数据传输，第7数字温度传感器单元将在时刻1接收的温度数据cnt8传输至第6数字温度传感器单元，以此类推，第1数字温度传感器单元将温度数据cnt2传输至温度存储模块，并接收第2数字温度传感器单元传输的温度数据cnt3，温度存储模块收集温度数据cnt2。在时刻2结束时，第7、第8数字温度传感器单元中没有温度数据，第1到第6数字温度传感器单元中分别为温度数据cnt3-cnt8，温度存储模块中为温度数据cnt1、cnt2。

以此类推，在时刻8时，数字温度传感器单元中最后一个温度数据cnt 8传输至温度存储模块，整个数字温度传感器链的温度数据传输完成，温度存储模块收集全部温度数据cnt1-cnt8，传输信号变为低电平，8个数字温度传感器单元回归空闲状态。

可选地，内核温度传感器模块中的至少一个温度传感器链通过总线桥将其采集的温度数据串行传输至温度检测模块。

可选地，在包括不同数量数字温度传感器单元的数字温度传感器链同时进行温度数据采集时，包括数字温度传感器单元少的数字温度传感器链会先完成温度数据传输，包括数字温度传感器单元多的数字温度传感器链继续进行温度数据传输，直至所有数字温度传感器链中的数据全部传输至温度检测模块，整个温度传感器模块的温度数据传输结束，例如，片上温度传感器模块中包括长、短两条数字温度传感器链，分别具有8个、5个数字温度传感器单元，在进行温度数据传输时，在时刻5时，短数字温度传感器链传输最后一个温度数据cnt5至温度检测模块，数据传输结束，直至时刻8，长数字温度传感器链传输最后一个温度数据cnt8至温度检测模块，整个片上温度传感器模块温度数据传输结束。

基于上述，本公开中，通过将数字温度传感器单元串联成传感器链，控制使能脉冲信号、传输信号、时钟信号，实现温度数据在数字温度传感器链中的串行传输，简化了数字温度传感器单元向检测控制模块传输数据的方式，减少了数字温度传感器单元与检测控制模块之间的线路连接。

根据本公开实施例，温度检测装置为芯片温度检测装置，至少一个温度传感器模块包括片上温度传感器模块和内核温度传感器模块，其中，温度检测方法还包括：接收第一温度检测指令或第二温度检测指令，第一温度检测指令用于指示片上温度传感器模块和内核温度传感器模块至少之一进行温度采集，以及第二温度检测指令用于指示片上温度传感器模块中被选择进行温度采集的第一数量的温度传感器链、以及内核温度传感器模块中被选择进行温度采集的第二数量的温度传感器链；以及其中，控制至少一个温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据包括：基于第一温度检测指令或第二温度检测指令，控制片上温度传感器模块和内核温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据。

可选地，第一温度检测指令可以确定哪一个温度传感器模块进行温度采集，第一温度检测指令可以指示三种情况：片上温度传感器模块进行温度采集、内核温度传感器模块进行温度采集、两个温度温度传感器模块同时进行温度采集；第二温度检测指令可以确定两个温度传感器模块中，哪些数字温度传感器链进行温度采集。例如，控制片上温度传感器模块的第1条、第3条数字温度传感器链和内核温度传感器模块的第1条数字温度传感器链进行温度数据采集，而片上温度传感器模块的第2条数字温度传感器链和内核温度传感器模块的第2条数字温度传感器链不工作。

基于上述，本公开中，通过将温度传感器模块划分为多条数字温度传感器链，对数字温度传感器链上的数字温度传感器单元同步控制，精准实现对芯片不同区域的数字温度传感器单元的控制及温度检测。

数字温度传感器单元采集温度数据过程是在一定时间内进行计数操作，数字温度传感器单元所处位置温度越高，计数速度越快，相同时间内得到的计数数值越大，即采集得到温度数据数值越大。通过公式计算，将温度数据转换为数字温度传感器单元所处位置的温度。

可选地，收集所有温度数据后，温度检测模块根据以下公式确定每个温度传感器单元所对应的温度：

其中，T为温度传感器单元所对应的温度；D、E和F为常数；cnt为温度数据；K值取决于温度传感器在芯片中的位置。

由于芯片制造是一个物理过程，存在着工艺偏差(包括掺杂浓度、扩散深度、刻蚀程度等)，导致在一片芯片上，每点的载流子平均漂移速度有所区别，不同位置的电气特性也会不同，形成不同的工艺角(Process corner)，不同的工艺角，对应不同的corner值，影响K的取值。

例如，中心corner对应K值为1，左下角corner对应K值大于1，右上角corner对应K值小于1。整个芯片上，K值的取值范围是0.6-1.6。

本公开的实施例所提供的装置包括至少一个温度传感器模块，每个温度传感器模块包括至少一条温度传感器链，温度传感器链包括至少两个串联连接的温度传感器单元，温度传感器单元被配置为：采集温度数据并串行传输；检测控制模块，被配置为：控制至少一个温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据并分别进行串行传输；温度检测模块，与每条温度传感器链通信连接，被配置为：从每条温度传感器链接收串行传输的温度数据，并基于所接收的温度数据确定每条温度传感器链中各个温度传感器单元所对应的温度，从而缓解多区域温度检测时的布线阻塞问题。

通过本公开的装置，在对芯片进行多区域温度检测时，即使需要进行温度检测的区域多达数百个，也能够缓解温度传感器与温度检测控制单元连接导致的布线阻塞，并且需要进行温度检测的区域越多，对布线阻塞的缓解越为明显，实时、准确反映芯片内部的实际温度，从而达到减小芯片内阻，稳定芯片性能，提升芯片寿命的效果。

需要说明的是，附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含至少一个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

一般而言，本公开的各种示例实施例可以在硬件或专用电路、软件、固件、逻辑，或其任何组合中实施。某些方面可以在硬件中实施，而其他方面可以在可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件中实施。当本公开的实施例的各方面被图示或描述为框图、流程图或使用某些其他图形表示时，将理解此处描述的方框、装置、系统、技术或方法可以作为非限制性的示例在硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备，或其某些组合中实施。

在上面详细描述的本公开的示例实施例仅仅是说明性的，而不是限制性的。本领域技术人员应该理解，在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可对这些实施例或其特征进行各种修改和组合，这样的修改应落入本公开的范围内。

Claims (13)

1.一种温度检测装置，包括：

至少一个温度传感器模块，每个温度传感器模块包括至少一条温度传感器链，所述温度传感器链包括至少两个串联连接的温度传感器单元，所述温度传感器单元被配置为：采集温度数据并且对所述温度数据进行串行传输；

检测控制模块，被配置为：控制所述至少一个温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据，并控制所述至少一条温度传感器链分别进行串行传输；以及

温度检测模块，与每条温度传感器链通信连接，被配置为：从所述每条温度传感器链接收串行传输的温度数据，并基于所接收的温度数据确定所述每条温度传感器链中各个温度传感器单元所对应的温度。

2.根据权利要求1所述的温度检测装置，其中，所述至少两个串联连接的温度传感器单元为N个温度传感器单元，N为大于等于2的整数，

其中，第1至第N个温度传感器单元中的每个温度传感器单元包括传感器部件和传输部件，所述传感器部件用于采集其所在位置的温度数据，所述传输部件用于输出所采集的温度数据或从其下游温度传感器单元接收的温度数据，其中，第n个温度传感器单元的下游温度传感器单元为第n+1个温度传感器，1≤n≤N-1；

其中，通过所述第1至第N个温度传感器单元中的传输部件实现所述温度数据的串行传输。

3.根据权利要求1所述的温度检测装置，其中，所述温度检测装置为芯片温度检测装置，所述至少一个温度传感器模块包括片上温度传感器模块和内核温度传感器模块。

4.根据权利要求3所述的温度检测装置，其中，所述检测控制模块还被配置为：

接收第一温度检测指令，所述第一温度检测指令用于指示所述片上温度传感器模块和所述内核温度传感器模块至少之一进行温度采集；以及

基于所述第一温度检测指令，控制所述片上温度传感器模块和/或所述内核温度传感器模块采集温度数据。

5.根据权利要求3所述的温度检测装置，其中，所述检测控制模块还被配置为：

接收第二温度检测指令，所述第二温度检测指令用于指示所述片上温度传感器模块中被选择进行温度采集的第一数量的温度传感器链、以及/或者所述内核温度传感器模块中被选择进行温度采集的第二数量的温度传感器链；以及

基于所述第二温度检测指令，控制所述第一数量的温度传感器链和/或所述第二数量的温度传感器链采集温度数据。

6.根据权利要求1所述的温度检测装置，还包括：

总线桥，被配置为与所述检测控制模块和所述温度检测模块连接，以及与所述至少一个温度传感器模块的温度传感器链中的至少一条温度传感器链连接；

其中，所述总线桥用于将所述检测控制模块发出的控制信号传输至所述至少一条温度传感器链，并且将所述至少一条温度传感器链采集的温度数据串行传输至所述温度检测模块。

7.根据权利要求1所述的温度检测装置，其中，所述温度检测模块包括：

温度数据存储模块，被配置为存储所述至少一条温度传感器链传输的所述温度数据；以及

温度计算模块，被配置为基于所述温度数据，计算所述至少一条温度传感器链中各个温度传感器单元所对应的温度。

8.一种用于温度检测装置的温度检测方法，所述温度检测装置包括至少一个温度传感器模块，每个温度传感器模块包括至少一条温度传感器链，所述温度传感器链包括至少两个串联连接的温度传感器单元，所述方法包括：

控制所述至少一个温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据；

所述至少一条温度传感器链将所采集的温度数据串行传输至温度检测模块；以及

所述温度检测模块基于所接收的温度数据确定所述至少一条温度传感器链中各个温度传感器单元所对应的温度。

9.根据权利要求8所述的温度检测方法，其中，所述至少一条温度传感器链中的特定温度传感器链包括N个串联连接的温度传感器单元，

其中，所述特定温度传感器链将所采集的温度数据串行传输至温度检测模块包括：

在时刻0时，所述特定温度传感器链中的每个温度传感器单元分别存储其采集的温度数据；

在时刻1时，所述特定温度传感器链中的每个温度传感器单元分别向其上游单元输出其存储的温度数据，其中，第1温度传感器单元的上游单元为温度检测模块，第i温度传感器单元的上游单元为第i-1温度传感器，1＜i≤N；

在时刻n时，所述温度传感器链中第1至第N+1-n个温度传感器单元分别向其上游单元输出在时刻n-1所接收的温度数据，2＜n≤N。

10.根据权利要求9所述的温度检测方法，其中，控制所述至少一个温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据包括：

向所述至少一条温度传感器链中的每个温度传感器单元同时输出使能脉冲信号；

在所述使能脉冲信号处于有效电平时，每个温度传感器单元采集的温度数据；

在所述使能脉冲信号从有效电平跳变至无效电平时，每个温度传感器链中的温度传感器单元存储所采集的温度数据，并在时钟信号的驱动下串行传输所采集的温度数据。

11.根据权利要求8所述的温度检测方法，其中，所述温度检测装置为芯片温度检测装置，所述至少一个温度传感器模块包括片上温度传感器模块和内核温度传感器模块，

其中，所述温度检测方法还包括：

接收第一温度检测指令和/或第二温度检测指令，所述第一温度检测指令用于指示所述片上温度传感器模块和所述内核温度传感器模块至少之一进行温度采集，以及所述第二温度检测指令用于指示所述片上温度传感器模块中被选择进行温度采集的第一数量的温度传感器链、以及/或者所述内核温度传感器模块中被选择进行温度采集的第二数量的温度传感器链；以及

其中，所述控制所述至少一个温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据包括：

基于所述第一温度检测指令和/或第二温度检测指令，控制所述片上温度传感器模块和/或所述内核温度传感器模块中的至少一条温度传感器链采集温度数据。

12.根据权利要求9所述的温度检测方法，其中，

所述内核温度传感器模块中的至少一个温度传感器链通过总线桥将其采集的温度数据串行传输至温度检测模块。

13.根据权利要求8所述的温度检测方法，其中，所述温度检测模块根据以下公式确定每个温度传感器单元所对应的温度：

其中，T为所述温度；D、E和F为常数；K值取决于温度传感器在芯片中的位置；cnt为所述温度数据。

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