CN114354008A - 一种芯片热点的温度测量结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种芯片热点的温度测量结构及方法，涉及半导体封装散热领域。所述芯片热点的温度测量结构包括：热电堆测温单元、芯片单元、微流散热单元和冷却工质供应单元；所述热电堆测温单元设置在所述芯片单元一侧，所述微流散热单元位于所述芯片单元的另一侧，所述冷却工质供应单元位于所述微流散热单元远离所述芯片单元的一侧；所述热电堆测温单元，基于多个所述实时温度值及多个所述温度差值，确定所述芯片的多个所述热点的最高温度值和最大温度差值，用以基于所述最高温度值和所述最大温度差值确定所述芯片的性能参数，实现对微流散热性能的精准评估和芯片工作状态的实时精准监测，还提高了测温方法的准确性和可靠性。

Description

一种芯片热点的温度测量结构及方法

技术领域

本发明涉及半导体封装散热领域，尤其涉及一种芯片热点的温度测量结构及方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，半导体芯片的性能在不断提升，许多电子系统对多芯片的温度均匀性具有较高的要求。微流散热芯片表面温度及温度均匀性，与热点分布和微结构的设计息息相关，不同的微结构会影响冷却工质的流动均匀性，从而引起芯片的温度均匀性也不同，其中，温度均匀性较差会造成局部高温热点，导致芯片的可靠性降低。因此，需要采用有效的测温方式监测微流散热芯片上不同位置热点的温度和温度均匀性，以防止热点温度过高及热点之间较差的温度均匀性，对芯片性能及可靠性的影响。

目前，常用的测温方法包括非接触式红外测温方式、表贴热电偶的测温方式和集成测温二极管或热敏电阻的测温方式。其中，采用非接触式红外测温方式测量的温度为芯片表面温度，但是因为芯片表面材料和结构的差异，导致芯片表面的辐射率不同，从而红外测温得到的温度信息与实际芯片温度存在较大差异。采用表贴热电偶的方式测温，因为表贴热电偶的界面材料热阻的存在和差异，导致测量温度与实际芯片温度存在较大偏差。采用测温二极管测温虽然具有灵敏度高、线性好的特点，但是由于二极管(PN结)的最高温度不能超过150摄氏度，因此导致不能应用于较高温度的测温环境下，并且二极管容易被静电击穿，需要内置静电放电电路(ESD)来保护二极管，以防止二极管被静电击穿，进一步导致结构复杂。采用热面电阻测温，由于热敏电阻会受到自加热的影响，随着温度的升高其阻值发生变化，具有非线性的电阻-温度属性，导致测温精度交底。

综上所述，目前的测温方法-由于测温环境限制或测温精度较低，不能够实现对微流散热性能的精准评估和芯片工作状态的实时精准监测，降低了测温方法的准确性和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种芯片热点的温度测量结构及方法，以解决目前的测温方法的测温精度较低，不能够实现对微流散热性能的精准评估和芯片工作状态的实时精准监测，降低了测温方法的准确性和可靠性的问题。

第一方面，本发明提供一种芯片热点的温度测量结构，所述芯片热点的温度测量结构包括：热电堆测温单元、芯片单元、微流散热单元和冷却工质供应单元；所述热电堆测温单元设置在所述芯片单元一侧，所述微流散热单元位于所述芯片单元的另一侧，所述冷却工质供应单元位于所述微流散热单元远离所述芯片单元的一侧；

所述冷却工质供应单元，用于在冷却工质的流动下对所述芯片的热量进行输运，对带有所述微流散热单元的所述芯片上多个热点的温度进行降低；

所述热电堆测温单元，用于确定多个所述热点的实时温度值，以及多个所述热点两两之间的温度差值；基于多个所述实时温度值及多个所述温度差值，确定所述芯片的多个所述热点的最高温度值和最大温度差值，用以基于所述最高温度值和所述最大温度差值确定所述芯片的性能参数；

其中，所述热点指的是所述芯片内部功率分布不均匀时，所述芯片内部微尺度上出现温度变化点；所述性能参数包括芯片的工作状态参数、芯片上多点温度均匀性参数和微流散热单元散热性能参数。

采用上述技术方案的情况下，本申请实施例提供的芯片热点的温度测量结构，芯片热点的温度测量结构包括：热电堆测温单元、芯片单元、微流散热单元和冷却工质供应单元；所述热电堆测温单元设置在所述芯片单元一侧，所述微流散热单元位于所述芯片单元的另一侧，所述冷却工质供应单元位于所述微流散热单元远离所述芯片单元的一侧；所述冷却工质供应单元，用于在冷却工质的流动下对所述芯片的热量进行输运，对带有所述微流散热单元的所述芯片上多个热点的温度进行降低；所述热电堆测温单元，用于确定多个所述热点的实时温度值，以及多个所述热点两两之间的温度差值；基于多个所述实时温度值及多个所述温度差值，确定所述芯片的多个所述热点的最高温度值和最大温度差值，用以基于所述最高温度值和所述最大温度差值确定所述芯片的性能参数；与传统测温方式相比，如与红外测温方式相比，本申请将热电堆测温单元设置在芯片单元正面，实现了温度的原位测量，避免了外界环境对测温准确性的影响；与表贴型热电偶测温相比，避免了热界面材料对测温准确性的影响；与测温二极管相比，可应用于高于150℃的高温测温环境，具有较宽的测温范围；与热敏电阻相比，采用热电堆测温单元进行测温不需要外加激励电源，因此不易自发热，保证了测温准确性，也即是可以实现对微流散热性能的精准评估和芯片工作状态的实时精准监测，还提高了测温方法的准确性和可靠性。

在一种可能的实现方式中，所述热电堆测温单元包括与所述热点数量对应的多组热电堆测温组件，每组所述热电堆测温组件包括一个第一类型热电堆；所述芯片单元包括热点中心区域和热点边缘区域，所述第一类型热电堆具有热端和冷端，所述第一类型热电堆的所述热端在所述热点中心区域中与所述芯片单元连接，所述第一类型热电堆的所述冷端在所述热点边缘区域中与所述芯片单元连接，以用于确定带有所述微流散热单元的所述芯片上多个所述热点两两之间的所述最大温度差值。

在一种可能的实现方式中，所述热点中心区域指的时所述芯片的所述热点的最高温度区域；所述热点边缘区域指的是所述微流散热单元正上方对应的热点边缘的最低温度区域。

在一种可能的实现方式中，每组所述热电堆测温组件还包括一个和所述第一类型热电堆连接的第二类型热电堆；所述芯片单元还包括芯片最低温度区域，所述第二类型热电堆具有热端和冷端，所述第二类型热电堆的所述热端在所述热点中心区域中与所述芯片单元连接，所述第二类型热电堆的所述冷端在所述芯片最低温度区域中与所述芯片单元连接，以用于确定带有所述微流散热单元的所述芯片上每个所述热点的所述最高温度值，基于所述最高温度值监测多个所述最高温度值之间的最大温差的差异值。

在一种可能的实现方式中，所述芯片温度最低区域指的是所述微流散热单元正上方对应的热点外部区域。

在一种可能的实现方式中，制备所述第一类型热电堆的热端和所述第一类型热电堆的冷端的材料不同。

在一种可能的实现方式中，所述冷却工质供应单元包括：冷却工质供应层，以及形成在所述冷却工质供应层上的冷却工质入口和冷却工质出口。

在一种可能的实现方式中，所述热电堆测温单元设置在所述芯片单元中多个热点的位置处，所述微流散热单元包括微流道冷板，以及设置在所述微流道冷板背面的相互连通的微流道和冷却工质分液流道；所述微流道设置于所述多个热点的正投影对应的所述微流道冷板上；所述冷却工质分液流道在所述冷却工质供应层上的正投影与所述冷却工质入口在所述冷却工质供应层上的正投影存在重合区域；所述冷却工质分液流道在所述冷却工质供应层上的正投影与所述冷却工质出口在所述冷却工质供应层上的正投影存在重合区域；

所述冷却工质供应单元，用于控制所述冷却工质经所述冷却工质入口进入，经所述冷却工质分液流道流入每个所述热点下方对应的所述微流道，吸收所述芯片的所述热点经热传导至所述微流道中的热量，经所述冷却工质出口流出，对所述芯片的热量进行输运，对相应的所述热点的温度进行降低。

第二方面，本发明还提供一种芯片热点的温度测量方法，应用于第一方面任一所述的芯片热点的温度测量结构中，所述方法包括：

控制冷却工质供应单元在冷却工质的流动下对所述芯片的热量进行输运，对带有所述微流散热单元的所述芯片上多个热点的温度进行降低；

获取所述热电堆测温单元确定的多个所述热点的实时温度值，以及多个所述热点两两之间的温度差值；

控制所述热电堆测温单元基于多个所述实时温度值及多个所述温度差值，确定所述芯片的多个所述热点的最高温度值和最大温度差值，用以基于所述最高温度值和所述最大温度差值确定所述芯片的性能参数；

其中，所述热点指的是所述芯片内部功率分布不均匀时，所述芯片内部微尺度上出现温度变化点；所述性能参数包括芯片的工作状态参数、芯片上多点温度均匀性参数和微流散热单元散热性能参数。

在一种可能的实现方式中，所述冷却工质供应单元包括：冷却工质供应层，以及形成在所述冷却工质供应层上的冷却工质入口和冷却工质出口；所述热电堆测温单元设置在所述芯片单元中多个热点的位置处，所述微流散热单元包括微流道冷板，以及设置在所述微流道冷板背面的相互连通的微流道和冷却工质分液流道；所述微流道设置于所述多个热点的正投影对应的所述微流道冷板上；所述冷却工质分液流道在所述冷却工质供应层上的正投影与所述冷却工质入口在所述冷却工质供应层上的正投影存在重合区域；所述冷却工质分液流道在所述冷却工质供应层上的正投影与所述冷却工质出口在所述冷却工质供应层上的正投影存在重合区域；

所述控制所述冷却工质供应单元在冷却工质的流动下对所述芯片的热量进行输运，对带有所述微流散热单元的所述芯片上多个热点的温度进行降低，包括：

控制所述冷却工质供应单元控制所述冷却工质经所述冷却工质入口进入，经所述冷却工质分液流道流入每个所述热点下方对应的所述微流道，吸收所述芯片的所述热点经热传导至所述微流道中的热量，经所述冷却工质出口流出，对所述芯片的热量进行输运，对相应的所述热点的温度进行降低。

第二方面提供的芯片热点的温度测量结构的制备方法的有益效果与第一方面或第一方面任一可能的实现方式描述的芯片热点的温度测量结构的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本申请实施例提供的一种芯片热点的温度测量结构的结构示意图；

图2示出了本申请实施例提供的一种集成热电堆测温单元的微流道散热单元应用于四个热点芯片单元的温度均匀性原位测试俯视的场景下的结构示意图；

图3示出了本申请实施例提供的一种芯片热点的温度测量结构的芯片单元区域俯视结构示意图；

图4示出了本申请实施例提供的一种芯片单元上单个热点上的热电堆测温组件的结构示意图；

图5示出了本申请实施例提供的另一种芯片热点的温度测量方法的流程示意图。

附图说明：

01-热电堆测温单元；02-芯片单元；03-微流散热单元；04-冷却工质供应单元；041-冷却工质供应层；042-冷却工质入口；043-冷却工质出口；031-微流道冷板；032-微流道；033-冷却工质分液流道；011A-第一类型热电堆；C-冷端；H-热端；011B-第二类型热电堆；021-芯片区；022-热点区；011C-热电堆焊盘；W-第一热电堆材料；E-第二热电堆材料。

具体实施方式

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

图1示出了本申请实施例提供的一种芯片热点的温度测量结构的结构示意图，如图1所示，所述芯片热点的温度测量结构包括：

热电堆测温单元01、芯片单元02、微流散热单元03和冷却工质供应单元04；所述热电堆测温单元01设置在所述芯片单元02一侧，所述微流散热单元03位于所述芯片单元02的另一侧，所述冷却工质供应单元04位于所述微流散热单元03远离所述芯片单元02的一侧。所述芯片单元02包括芯片区021和热点区022，所述热点区位于所述芯片区内部。

所述冷却工质供应单元，用于在冷却工质的流动下对所述芯片的热量进行输运，对带有所述微流散热单元的所述芯片上多个热点的温度进行降低；

所述热电堆测温单元，用于确定多个所述热点的实时温度值，以及多个所述热点两两之间的温度差值；基于多个所述实时温度值及多个所述温度差值，确定所述芯片的多个所述热点的最高温度值和最大温度差值，用以基于所述最高温度值和所述最大温度差值确定所述芯片的性能参数；

其中，所述热点指的是所述芯片内部功率分布不均匀时，所述芯片内部微尺度上出现温度变化点；所述性能参数包括芯片的工作状态参数、芯片上多点温度均匀性参数和微流散热单元散热性能参数。

需要说明的是，芯片单元的一侧和另一侧是相对设置的两面。

在本申请中，可以针对芯片单元上的热点分布位置，灵活分布热电堆测温单元，通过将热电堆测温单元集成在带有微流散热单元的芯片单元上，并将热电堆测温单元的热端和冷端分别灵活分布在芯片单元上，可以获得芯片单元上多个位置的温度差异读取、获得芯片单元上多个位置的温度相对于微流道散热散热单元的差异读取等，并可以根据上述读取道的温度及温度差异值来评估芯片单元的工作状态、芯片单元上的多点温度的均匀性以及微流道散热结构的散热性能等。

其中，热电堆测温单元的热端既测量端(叫做工作端)，冷端通过引线与测量电路连接的端称为冷端(也称为补偿端)。

热电堆测温单元可以采用半导体加工工艺，直接集成在芯片单元正面，从而实现带有微流散热单元的芯片单元的温度均匀性原位测试，该热电堆测温单元具有较宽的测温范围，且具备良好的准确性和灵敏性，可以测量单个及多个热点的芯片单元最高温度及温差。热电堆测温单元通过集成电路工艺直接制造在芯片单元正面，在实现原位测温的同时，不影响芯片正面热源的集成。

综上所述，本申请实施例提供的芯片热点的温度测量结构，芯片热点的温度测量结构包括：热电堆测温单元、芯片单元、微流散热单元和冷却工质供应单元；所述热电堆测温单元设置在所述芯片单元一侧，所述微流散热单元位于所述芯片单元的另一侧，所述冷却工质供应单元位于所述微流散热单元远离所述芯片单元的一侧；所述冷却工质供应单元，用于在冷却工质的流动下对所述芯片的热量进行输运，对带有所述微流散热单元的所述芯片上多个热点的温度进行降低；所述热电堆测温单元，用于确定多个所述热点的实时温度值，以及多个所述热点两两之间的温度差值；基于多个所述实时温度值及多个所述温度差值，确定所述芯片的多个所述热点的最高温度值和最大温度差值，用以基于所述最高温度值和所述最大温度差值确定所述芯片的性能参数；与传统测温方式相比，如与红外测温方式相比，本申请将热电堆测温单元设置在芯片单元正面，实现了温度的原位测量，避免了外界环境对测温准确性的影响；与表贴型热电偶测温相比，避免了热界面材料对测温准确性的影响；与测温二极管相比，可应用于高于150℃的高温测温环境，具有较宽的测温范围；与热敏电阻相比，采用热电堆测温单元进行测温不需要外加激励电源，因此不易自发热，保证了测温准确性，也即是可以实现对微流散热性能的精准评估和芯片工作状态的实时精准监测，还提高了测温方法的准确性和可靠性。

在本申请中，对于带有微流道散热结构的芯片单元，其正面集成热电堆测温单元，如果将热电堆测温单元热端位于芯片热点的最高温度区域，最高温度区域一般位于热点中心区域，冷端位于芯片的最低温度区域，最低温度区域一般对应微流道中冷却工质入口正上方对应的热点边缘区域，则可以实现芯片热点的最大温差的原位测量，根据多热点最大温差的差异及监测多热点的温度均匀性。若将热端位于热点的最高温度区域，冷端位于芯片的最低温度区域，一般对应分液流道正上方位置对应的芯片区域，该冷端作为参考结点，参考结点的温度为入口冷却工质的温度，则可以实现芯片的最高温度的原位测试，根据多个热点的最高温度差异以监测多热点的温度均匀性。

上述实施措施中，热电堆测温单元的热端与冷端的位置仅为一种参考位置，具体位置需要根据芯片的实际结构、热点分布及工作状态，以确定最佳的位置分布，本申请实施例对此不做具体限定，需要说明的是，可以采用集成电路制造工艺直接将热电堆测温单元制造在芯片单元正面。可以根据芯片的实际工作状态、具体结构及热点分布及微流散热单元，灵活分布热电堆测温单元的热端和冷端及调整热电堆线宽尺寸，以满足针对芯片单个及多个热点的最高温度及最大温差的实时监测，既可以及时评估微流散热器散热性能，也可以避免芯片因温度过高及均匀性较差导致芯片可靠性降低。

可选的，图2为集成热电堆测温单元的微流道散热单元应用于四个热点芯片单元的温度均匀性原位测试俯视的场景下的结构示意图，如图2所示，所述热电堆测温单元01包括与所述热点数量对应的多组热电堆测温组件，每组所述热电堆测温组件包括一个第一类型热电堆011A；所述芯片单元02包括热点中心区域和热点边缘区域，所述第一类型热电堆011A具有热端H和冷端C，所述第一类型热电堆011A的所述热端H在所述热点中心区域中与所述芯片单元02连接，所述第一类型热电堆011A的所述冷端C在所述热点边缘区域中与所述芯片单元02连接，以用于确定带有所述微流散热单元的所述芯片上多个所述热点两两之间的所述最大温度差值。

需要说明的是，图1示出的示芯片单元上四个热点的三维结构示意图，本申请实施例对热点的数量不做具体限定，可以根据实际应用场景做具体调整。

可选的，所述热点中心区域指的时所述芯片的所述热点的最高温度区域；所述热点边缘区域指的是所述微流散热单元正上方对应的热点边缘的最低温度区域。

可选的，参见图2，每组所述热电堆测温组件还包括一个和所述第一类型热电堆011A连接的第二类型热电堆011B；所述芯片单元02还包括芯片最低温度区域，所述第二类型热电堆011B具有热端H和冷端C，所述第二类型热电堆011B的所述热端H在所述热点中心区域中与所述芯片单元02连接，所述第二类型热电堆011B的所述冷端C在所述芯片最低温度区域中与所述芯片单元02连接，以用于确定带有所述微流散热单元的所述芯片上每个所述热点的所述最高温度值，基于所述最高温度值监测多个所述最高温度值之间的最大温差的差异值。

其中，冷端作为参考结点，参考结点的温度为冷却工质进液口的温度，则可以实现芯片单元的最高温度的原位测试，以监测多热点最大温差的差异。

可选的，所述芯片温度最低区域指的是所述微流散热单元正上方对应的热点外部区域。

可选的，制备所述第一类型热电堆的热端和所述第一类型热电堆的冷端的材料不同。第一类型热电堆和第二类型热电堆的材料可以选择P-Si/N-Si，或P-Si/Al等材料。

图3示出了本申请实施例提供的一种芯片热点的温度测量结构的芯片单元区域俯视结构示意图，图3示意了热电堆冷端与热端和热点的位置对应关系，如图3所示，第一类型热电堆011A冷端C位于热点边缘区域，第一类型热电堆011A热端H位于热点中心区域也即是热点区022；第二类型热电堆011B冷端C位于热点外部区域(最低温度区域)，该冷端温度的参考温度为冷却工质入口温度，第二类型热电堆011B热端H位于热点中心区域，通过第二类型热电堆011B热端和冷端温差及冷端参考温度，得到热端对应温度，即热点最高温度，以监测多热点的最高温度差异。

示例的，图4示出了本申请实施例提供的一种芯片单元上单个热点上的热电堆测温组件的结构示意图，如图4所示，每组所述热电堆测温组件包括一个第一类型热电堆，以及和所述第一类型热电堆连接的第二类型热电堆，其中，一个用于测量热点最高温度，一个用于测量热点最高温度与最低温度的差值，两个热电堆可使用相同的热电偶材料，热电偶的热端和冷端首尾相连，并通过热电堆焊盘(PAD)011C与外围电路连接，通过实时监测热电堆的电压变化，从而监测每个热点的温度变化，得到芯片多个热点的实时温度分布。两个热电堆的热端位于芯片热点的最高温度区域，最高温度区域一般位于热点的中心区域，第一类型热电堆011A冷端C位于芯片的最低温度区域，最低温度区域一般对应微流道中冷却工质入口正上方对应的热点边缘区域；第二类型热电堆011B冷端C位于芯片的最低温度区域，一般对应分液流道正上方位置对应的芯片区域。热电堆热端与冷端材料需要采用两种不同的材料，其中，可以包括第一热电堆材料W和第二热电堆材料E，可采用P-Si/N-Si，或P-Si/Al等，通过半导体加工工艺直接制造在微流散热芯片正面。

可选的，参见图1或图2，所述冷却工质供应单元04包括：冷却工质供应层041，以及形成在所述冷却工质供应层041上的冷却工质入口042和冷却工质出口043。冷却工质经冷却工质入口流入分液流道，后流入各个热点下方的微流道最后经冷却工质出口流出。

可选的，参见图1或图2，所述热电堆测温单元01设置在所述芯片单元02中多个热点的位置处，所述微流散热单元03包括微流道冷板031，以及设置在所述微流道冷板031背面的相互连通的微流道032和冷却工质分液流道033；所述微流道032设置于所述多个热点的正投影对应的所述微流道冷板031上；所述冷却工质分液流道033在所述冷却工质供应层041上的正投影与所述冷却工质入口042在所述冷却工质供应层041上的正投影存在重合区域；所述冷却工质分液流道033在所述冷却工质供应层041上的正投影与所述冷却工质出口043在所述冷却工质供应层041上的正投影存在重合区域，也即是，所述冷却工质分液流道033分别与所述冷却工质入口042及冷却工质出口043处于导通状态。

所述冷却工质供应单元，用于控制所述冷却工质经所述冷却工质入口进入，经所述冷却工质分液流道流入每个所述热点下方对应的所述微流道，吸收所述芯片的所述热点经热传导至所述微流道中的热量，经所述冷却工质出口流出，对所述芯片的热量进行输运，对相应的所述热点的温度进行降低。

其中，微流道、冷却工质进液口和冷却工质出液口均可以采用半导体加工工艺制作。

综上所述，本申请实施例提供的芯片热点的温度测量结构，芯片热点的温度测量结构包括：热电堆测温单元、芯片单元、微流散热单元和冷却工质供应单元；所述热电堆测温单元设置在所述芯片单元一侧，所述微流散热单元位于所述芯片单元的另一侧，所述冷却工质供应单元位于所述微流散热单元远离所述芯片单元的一侧；所述冷却工质供应单元，用于在冷却工质的流动下对所述芯片的热量进行输运，对带有所述微流散热单元的所述芯片上多个热点的温度进行降低；所述热电堆测温单元，用于确定多个所述热点的实时温度值，以及多个所述热点两两之间的温度差值；基于多个所述实时温度值及多个所述温度差值，确定所述芯片的多个所述热点的最高温度值和最大温度差值，用以基于所述最高温度值和所述最大温度差值确定所述芯片的性能参数；与传统测温方式相比，如与红外测温方式相比，本申请将热电堆测温单元设置在芯片单元正面，实现了温度的原位测量，避免了外界环境对测温准确性的影响；与表贴型热电偶测温相比，避免了热界面材料对测温准确性的影响；与测温二极管相比，可应用于高于150℃的高温测温环境，具有较宽的测温范围；与热敏电阻相比，采用热电堆测温单元进行测温不需要外加激励电源，因此不易自发热，保证了测温准确性，也即是可以实现对微流散热性能的精准评估和芯片工作状态的实时精准监测，还提高了测温方法的准确性和可靠性。

图5示出了本申请实施例提供的另一种芯片热点的温度测量方法的流程示意图，应用于图1至图4任一所述的芯片热点的温度测量结构，如图5所示，所述方法包括：

步骤101：控制所述冷却工质供应单元在冷却工质的流动下对所述芯片的热量进行输运，对带有所述微流散热单元的所述芯片上多个热点的温度进行降低。

所述冷却工质供应单元包括：冷却工质供应层，以及形成在所述冷却工质供应层上的冷却工质入口和冷却工质出口；所述热电堆测温单元设置在所述芯片单元中多个热点的位置处，所述微流散热单元包括微流道冷板，以及设置在所述微流道冷板背面的相互连通的微流道和冷却工质分液流道；所述微流道设置于所述多个热点的正投影对应的所述微流道冷板上；所述冷却工质分液流道在所述冷却工质供应层上的正投影与所述冷却工质入口在所述冷却工质供应层上的正投影存在重合区域；所述冷却工质分液流道在所述冷却工质供应层上的正投影与所述冷却工质出口在所述冷却工质供应层上的正投影存在重合区域；

步骤101的具体实现过程可以包括：

控制所述冷却工质供应单元控制所述冷却工质经所述冷却工质入口进入，经所述冷却工质分液流道流入每个所述热点下方对应的所述微流道，吸收所述芯片的所述热点经热传导至所述微流道中的热量，经所述冷却工质出口流出，对所述芯片的热量进行输运，对相应的所述热点的温度进行降低。

步骤102：获取所述热电堆测温单元确定的多个所述热点的实时温度值，以及多个所述热点两两之间的温度差值。

其中，所述热点指的是所述芯片内部功率分布不均匀时，所述芯片内部微尺度上出现温度变化点。

步骤103：控制所述热电堆测温单元基于多个所述实时温度值及多个所述温度差值，确定所述芯片的多个所述热点的最高温度值和最大温度差值，用以基于所述最高温度值和所述最大温度差值确定所述芯片的性能参数。

其中，所述性能参数包括芯片的工作状态参数、芯片上多点温度均匀性参数和微流散热单元散热性能参数。

综上，本申请实施例提供的一种芯片热点的温度测量方法，控制冷却工质供应单元在冷却工质的流动下对所述芯片的热量进行输运，对带有所述微流散热单元的所述芯片上多个热点的温度进行降低；获取所述热电堆测温单元确定的多个所述热点的实时温度值，以及多个所述热点两两之间的温度差值；控制所述热电堆测温单元基于多个所述实时温度值及多个所述温度差值，确定所述芯片的多个所述热点的最高温度值和最大温度差值，用以基于所述最高温度值和所述最大温度差值确定所述芯片的性能参数；其中，所述热点指的是所述芯片内部功率分布不均匀时，所述芯片内部微尺度上出现温度变化点；所述性能参数包括芯片的工作状态参数、芯片上多点温度均匀性参数和微流散热单元散热性能参数。与传统测温方式相比，如与红外测温方式相比，本申请将热电堆测温单元设置在芯片单元正面，实现了温度的原位测量，避免了外界环境对测温准确性的影响；与表贴型热电偶测温相比，避免了热界面材料对测温准确性的影响；与测温二极管相比，可应用于高于150℃的高温测温环境，具有较宽的测温范围；与热敏电阻相比，采用热电堆测温单元进行测温不需要外加激励电源，因此不易自发热，保证了测温准确性，也即是可以实现对微流散热性能的精准评估和芯片工作状态的实时精准监测，还提高了测温方法的准确性和可靠性。

尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种芯片热点的温度测量结构，其特征在于，所述芯片热点的温度测量结构包括：

热电堆测温单元、芯片单元、微流散热单元和冷却工质供应单元；所述热电堆测温单元设置在所述芯片单元一侧，所述微流散热单元位于所述芯片单元的另一侧，所述冷却工质供应单元位于所述微流散热单元远离所述芯片单元的一侧；

所述冷却工质供应单元，用于在冷却工质的流动下对所述芯片的热量进行输运，对带有所述微流散热单元的所述芯片上多个热点的温度进行降低；

所述热电堆测温单元，用于确定多个所述热点的实时温度值，以及多个所述热点两两之间的温度差值；基于多个所述实时温度值及多个所述温度差值，确定所述芯片的多个所述热点的最高温度值和最大温度差值，用以基于所述最高温度值和所述最大温度差值确定所述芯片的性能参数；

其中，所述热点指的是所述芯片内部功率分布不均匀时，所述芯片内部微尺度上出现温度变化点；所述性能参数包括芯片的工作状态参数、芯片上多点温度均匀性参数和微流散热单元散热性能参数。

2.根据权利要求1所述的芯片热点的温度测量结构，其特征在于，所述热电堆测温单元包括与所述热点数量对应的多组热电堆测温组件，每组所述热电堆测温组件包括一个第一类型热电堆；所述芯片单元包括热点中心区域和热点边缘区域，所述第一类型热电堆具有热端和冷端，所述第一类型热电堆的所述热端在所述热点中心区域中与所述芯片单元连接，所述第一类型热电堆的所述冷端在所述热点边缘区域中与所述芯片单元连接，以用于确定带有所述微流散热单元的所述芯片上多个所述热点两两之间的所述最大温度差值。

3.根据权利要求2所述的芯片热点的温度测量结构，其特征在于，所述热点中心区域指的时所述芯片的所述热点的最高温度区域；所述热点边缘区域指的是所述微流散热单元正上方对应的热点边缘的最低温度区域。

4.根据权利要求2所述的所述芯片热点的温度测量结构，其特征在于，每组所述热电堆测温组件还包括一个和所述第一类型热电堆连接的第二类型热电堆；所述芯片单元还包括芯片最低温度区域，所述第二类型热电堆具有热端和冷端，所述第二类型热电堆的所述热端在所述热点中心区域中与所述芯片单元连接，所述第二类型热电堆的所述冷端在所述芯片最低温度区域中与所述芯片单元连接，以用于确定带有所述微流散热单元的所述芯片上每个所述热点的所述最高温度值，基于所述最高温度值监测多个所述最高温度值之间的最大温差的差异值。

5.根据权利要求4所述的所述芯片热点的温度测量结构，其特征在于，所述芯片温度最低区域指的是所述微流散热单元正上方对应的热点外部区域。

6.根据权利要求4所述的芯片热点的温度测量结构，其特征在于，制备所述第一类型热电堆的热端和所述第一类型热电堆的冷端的材料不同。

7.根据权利要求4所述的芯片热点的温度测量结构，其特征在于，所述冷却工质供应单元包括：冷却工质供应层，以及形成在所述冷却工质供应层上的冷却工质入口和冷却工质出口。

8.根据权利要求7所述的芯片热点的温度测量结构，其特征在于，所述热电堆测温单元设置在所述芯片单元中多个热点的位置处，所述微流散热单元包括微流道冷板，以及设置在所述微流道冷板背面的相互连通的微流道和冷却工质分液流道；所述微流道设置于所述多个热点的正投影对应的所述微流道冷板上；所述冷却工质分液流道在所述冷却工质供应层上的正投影与所述冷却工质入口在所述冷却工质供应层上的正投影存在重合区域；所述冷却工质分液流道在所述冷却工质供应层上的正投影与所述冷却工质出口在所述冷却工质供应层上的正投影存在重合区域；

所述冷却工质供应单元，用于控制所述冷却工质经所述冷却工质入口进入，经所述冷却工质分液流道流入每个所述热点下方对应的所述微流道，吸收所述芯片的所述热点经热传导至所述微流道中的热量，经所述冷却工质出口流出，对所述芯片的热量进行输运，对相应的所述热点的温度进行降低。

9.一种芯片热点的温度测量方法，其特征在于，应用于权利要求1-8任一所述的芯片热点的温度测量结构中，所述方法包括：

控制冷却工质供应单元在冷却工质的流动下对所述芯片的热量进行输运，对带有所述微流散热单元的所述芯片上多个热点的温度进行降低；

获取所述热电堆测温单元确定的多个所述热点的实时温度值，以及多个所述热点两两之间的温度差值；

控制所述热电堆测温单元基于多个所述实时温度值及多个所述温度差值，确定所述芯片的多个所述热点的最高温度值和最大温度差值，用以基于所述最高温度值和所述最大温度差值确定所述芯片的性能参数；

其中，所述热点指的是所述芯片内部功率分布不均匀时，所述芯片内部微尺度上出现温度变化点；所述性能参数包括芯片的工作状态参数、芯片上多点温度均匀性参数和微流散热单元散热性能参数。

10.根据权利要求9所述的芯片热点的温度测量方法，其特征在于，所述冷却工质供应单元包括：冷却工质供应层，以及形成在所述冷却工质供应层上的冷却工质入口和冷却工质出口；所述热电堆测温单元设置在所述芯片单元中多个热点的位置处，所述微流散热单元包括微流道冷板，以及设置在所述微流道冷板背面的相互连通的微流道和冷却工质分液流道；所述微流道设置于所述多个热点的正投影对应的所述微流道冷板上；所述冷却工质分液流道在所述冷却工质供应层上的正投影与所述冷却工质入口在所述冷却工质供应层上的正投影存在重合区域；所述冷却工质分液流道在所述冷却工质供应层上的正投影与所述冷却工质出口在所述冷却工质供应层上的正投影存在重合区域；

所述控制所述冷却工质供应单元在冷却工质的流动下对所述芯片的热量进行输运，对带有所述微流散热单元的所述芯片上多个热点的温度进行降低，包括：

控制所述冷却工质供应单元控制所述冷却工质经所述冷却工质入口进入，经所述冷却工质分液流道流入每个所述热点下方对应的所述微流道，吸收所述芯片的所述热点经热传导至所述微流道中的热量，经所述冷却工质出口流出，对所述芯片的热量进行输运，对相应的所述热点的温度进行降低。

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