DE102012110694A1 - Temperaturmanagementschaltung, Ein-Chip-System, welches dieselbe aufweist, und Verfahren zum Managen der Temperatur - Google Patents

Temperaturmanagementschaltung, Ein-Chip-System, welches dieselbe aufweist, und Verfahren zum Managen der Temperatur Download PDF

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Abstract

Beim Managen bzw. Führen einer Temperatur in einem Ein-Chip-System, (SOC = system an chip) (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) wird ein Haupttemperatursignal (SMT) unter Verwendung eines Hauptsensors (200) erzeugt, wobei das Haupttemperatursignal (SMT) ein Signal ist, das einen Wert hat, der einer Haupttemperatur des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) entspricht. Untertemperatursignale (SPi) werden unter Verwendung von Untersensoren (310, 320, 330, 340) erzeugt, wobei die Untertemperatursignale (SPi) Pulssignale sind, die Frequenzen haben, die jeweils Untertemperaturen von Unterblöcken (BLKi) in dem SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) entsprechen. Ein Betrieb des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) wird basierend auf dem Haupttemperatursignal (SMT) und den Untertemperatursignalen (SPi) gesteuert bzw. geregelt.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht unter 35 USC § 119 die Priorität und die Vorzüge der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2012-0001139 , welche am 4. Januar 2012 beim Koreanischen Amt für Gewerblichen Rechtsschutz (Korean Intellectual Property Office = KIPO) eingereicht wurde, wobei die gesamten Inhalte hiervon durch Bezugnahme hierin mit eingebunden sind.
  • HINTERGRUND
  • 1. Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf integrierte Halbleiterschaltungen und genauer auf eine Temperaturmanagementschaltung bzw. eine Temperaturführungsschaltung, ein Ein-Chip-System (SOC = System an Chip = Ein-Chip-System), welches die Temperaturmanagementschaltung aufweist, und auf ein Verfahren zum Managen bzw. Führen der Temperatur in dem SOC.
  • 2. Diskussion des Standes der Technik
  • Ein SOC repräsentiert einen Chip oder ein System, welches in dem Chip integriert ist. In letzter Zeit sind verschiedene Schaltungen gemäß einem zunehmenden Integrationsgrad des SOC zusammen in einem Chip integriert, und auch die Betriebsgeschwindigkeit des SOC ist stets ansteigend, um Anforderungen des Verwenders zu erfüllen. Wenn der Integrationsgrad und die Betriebsgeschwindigkeit des SOC zunehmen, wird ein Temperatur-/thermisches Management ein wesentlicher Faktor beim Überwachen und Steuern bzw. Regeln einer Temperaturvariation des SOC.
  • KURZFASSUNG
  • Beispielhafte Ausführungsformen in Übereinstimmung mit dem vorliegenden erfinderischen Konzept sehen ein Verfahren zum Managen bzw. Führen der Temperatur vor, um eine Temperaturvariation in einem Ein-Chip-System effizient zu überwachen und zu steuern bzw. zu regeln.
  • Beispielhafte Ausführungsformen gemäß dem vorliegenden erfinderischen Konzept sehen eine Temperaturmanagementschaltung bzw. Temperaturführungsschaltung und ein Ein-Chip-System vor, welches die Temperaturmanagementschaltung aufweist, um eine Temperaturvariation in dem Ein-Chip-System effizient zu überwachen und zu regeln bzw. zu steuern.
  • Bei einem Verfahren zum Managen der Temperatur in einem Ein-Chip-System (SOC = System an Chip = Ein-Chip-System) wird ein Haupttemperatursignal unter Verwendung eines Hauptsensors erzeugt, wobei das Haupttemperatursignal ein Signal ist, welches einen Wert hat, welcher einer Haupttemperatur des SOC entspricht. Ergänzungs- bzw. Hilfs- bzw. Untertemperatursignale werden erzeugt unter Verwendung von Ergänzungs- bzw. Hilfs- bzw. Untersensoren, wobei die Untertemperatursignale Pulssignale sind, welche Frequenzen haben, welche jeweils Ergänzungs- bzw. Hilfs- bzw. Untertemperaturen von Ergänzungs- bzw. Hilfs- bzw. Unterblöcken in dem SOC entsprechen. Ein Betrieb des SOC wird basierend auf dem Haupttemperatursignal und den Untertemperatursignalen gesteuert bzw. geregelt.
  • Der Hauptsensor und die Untersensoren können On-Chip-Sensoren sein, welche auf demselben Halbleitersubstrat integriert sind, auf welchem das SOC integriert ist.
  • Eine Variation der Haupttemperatur kann basierend auf dem Haupttemperatursignal und wenigstens einem Temperaturgrenzwert erfasst werden, und wenigstens einer des Gesamtbetriebs des SOC und jeweiliger Betriebe der Unterblöcke können basierend auf den Untertemperatursignalen und der erfassten Änderung der Haupttemperatur gesteuert bzw. geregelt werden.
  • Das Haupttemperatursignal kann periodisch eingerastet bzw. gespeichert werden (latched), um einen vorangehenden Haupttemperaturwert und einen gegenwärtigen Haupttemperaturwert zu speichern, und Pulse der Untertemperatursignale können periodisch gezählt werden, um gegenwärtige Untertemperaturzählwerte zu speichern.
  • Ein Interrupt-Signal bzw. Unterbrechungssignal kann basierend auf wenigstens einem Temperaturgrenzwert, dem vorangehenden Haupttemperaturwert und dem gegenwärtigen Haupttemperaturwert erzeugt werden, und jeweilige Betriebsgeschwindigkeiten der Unterblöcke können basierend auf dem Interrupt-Signal und den gegenwärtigen Untertemperaturzählwerten gesteuert bzw. geregelt werden.
  • Die jeweiligen Betriebsgeschwindigkeiten der Unterblöcke können durch ein Variieren wenigstens einer der Leistungsversorgungsspannungen und der Betriebsfrequenzen der Unterblöcke gesteuert bzw. geregelt werden.
  • Die jeweiligen Betriebsgeschwindigkeiten der Unterblöcke können durch ein Vergleichen der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte in Antwort auf das Interrupt-Signal und durch ein Steuern bzw. Regeln der jeweiligen Betriebsgeschwindigkeiten der Unterblöcke basierend auf dem Vergleichsergebnis der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte gesteuert bzw. geregelt werden.
  • Die Betriebsgeschwindigkeit des Unterblockes, welcher dem höheren gegenwärtigen Untertemperaturzählwert entspricht, kann verringert werden, wenn das Interrupt-Signal eine Zunahme der Haupttemperatur anzeigt, und die Betriebsgeschwindigkeit des Unterblocks, welcher dem niedrigeren gegenwärtigen Untertemperaturzählwert entspricht, kann erhöht werden, wenn das Interrupt-Signal eine Abnahme der Haupttemperatur anzeigt.
  • Die jeweiligen Betriebsgeschwindigkeiten der Unterblöcke können durch ein Berechnen eines Verteilungswertes der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte in Antwort auf das Interrupt-Signal und durch ein Steuern bzw. Regeln der jeweiligen Betriebsgeschwindigkeiten der Unterblöcke basierend auf dem Verteilungswert der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte gesteuert bzw. geregelt werden.
  • Das Interrupt-Signal kann durch ein Aktivieren eines Temperaturzunahme-Interrupt-Signals erzeugt werden, wenn der vorangehende Haupttemperaturwert geringer ist als ein Temperatur-Zunahmegrenzwert und der gegenwärtige Haupttemperaturwert größer ist als der Temperatur-Zunahmegrenzwert, und durch ein Aktivieren eines Temperaturabfall-Interrupt-Signals, wenn der vorangehende Haupttemperaturwert größer ist als ein Temperaturabfall-Grenzwert, und der gegenwärtige Haupttemperaturwert geringer ist als der Temperaturabfall-Grenzwert.
  • Der Temperaturabfall-Grenzwert kann geringer sein als der Temperatur-Zunahmegrenzwert.
  • Der Betrieb des SOC kann durch ein Vergleichen des gegenwärtigen Haupttemperaturwerts und eines maximalen Temperaturgrenzwertes und durch ein Blockieren einer externen Leistungsversorgungsspannung, welche für das SOC vorgesehen ist, wenn der gegenwärtige Haupttemperaturwert größer ist als der maximale Temperaturgrenzwert, geregelt bzw. gesteuert werden.
  • Zyklen eines Referenz-Taktsignals können periodisch gezählt werden, um einen gegenwärtigen Referenz-Zählwert zu speichern, wobei das Referenz-Taktsignal eine Referenzfrequenz unabhängig von der Temperatur hat. Gegenwärtige Untertemperaturfrequenzen können basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturzählwerten, dem gegenwärtigen Referenz-Zählwert und der Referenzfrequenz berechnet werden, wobei jede der gegenwärtigen Untertemperaturfrequenzen proportional zu jeder der Untertemperaturen ist. Gegenwärtige Untertemperaturwerte der Unterblöcke können basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturfrequenzen berechnet werden.
  • Ein Referenz-Pulssignal kann unter Verwendung eines zusätzlichen Untersensors erzeugt werden, welcher nahe des Hauptsensors angeordnet ist, wobei das Referenz-Pulssignal eine Frequenz hat, welche der Haupttemperatur entspricht. Pulse des Referenz-Pulssignals können periodisch gezählt werden, um einen gegenwärtigen Referenz-Zählwert zu speichern. Gegenwärtige Untertemperaturwerte der Unterblöcke können basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturzählwerten, dem gegenwärtigen Haupttemperaturwert und dem gegenwärtigen Referenz-Zählwert berechnet werden.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist ein Ein-Chip-System (SOC = System an Chip = Ein-Chip-System) eine Mehrzahl von Unterblöcken, einen Prozessor, eine Leistungsmanagementeinheit bzw. Leistungsführungseinheit, einen Hauptsensor, eine Mehrzahl von Untersensoren und eine Temperaturmanagementeinheit bzw. Temperaturführungseinheit auf. Die Unterblöcke sind durch eigene Funktionen davon unterteilt, und die Unterblöcke sind Wärmequellen des SOC. Der Prozessor erzeugt ein Temperaturmanagement-Signal basierend auf Temperaturinformationen. Die Leistungsmanagementeinheit steuert bzw. regelt wenigstens eine von Leistungsversorgungsspannungen und Betriebsfrequenzen des SOC basierend auf den Temperaturmanagement-Informationen. Der Hauptsensor erzeugt ein Haupttemperatursignal, wobei das Haupttemperatursignal ein Signal ist, welches einen Wert hat, welcher einer Haupttemperatur des SOC entspricht. Die Untersensoren erzeugen Untertemperatursignale, wobei die Untertemperatursignale Pulssignale sind, welche Frequenzen haben, welche jeweils Untertemperaturen von Unterblöcken in dem SOC entsprechen. Die Temperaturmanagementeinheit sieht die Temperatur-Informationen basierend auf dem Haupttemperatursignal und den Untertemperatursignalen vor.
  • Die Temperaturmanagementeinheit kann einen Temperaturabtaster bzw. eine Temperaturabtastvorrichtung (temperature sampler), eine Registereinheit, einen Interrupt-Erzeuger und einen Sensor-Regel- bzw. Sensor-Steuer-Vorrichtung aufweisen. Der Temperaturabtaster kann das Haupttemperatursignal und die Untertemperatursignale periodisch abtasten, um Abtastwerte vorzusehen. Die Registereinheit kann die Temperaturinformationen und Betriebsinformationen basierend auf dem Abtastwert und einem Betriebs-Steuersignal bzw. Betriebs-Regelsignal von dem Prozessor speichern.
  • Der Interrupt-Erzeuger kann ein Interrupt-Signal basierend auf den Temperaturinformationen erzeugen. Die Sensor-Regel- bzw. Sensor-Steuer-Vorrichtung kann den Hauptsensor und die Untersensoren basierend auf den Betriebsinformationen steuern bzw. regeln.
  • Der Temperaturabtaster kann eine Signalspeichereinheit aufweisen, welche konfiguriert ist, um das Haupttemperatursignal periodisch einzurasten bzw. zu speichern, um einen Haupttemperaturwert vorzusehen, und eine Mehrzahl von Untertemperaturzählern, welche konfiguriert sind, um Pulse der Untertemperatursignale periodisch zu zählen, um Untertemperaturzählwerte vorzusehen.
  • Die Registereinheit kann einen vorangehenden Haupttemperaturwert, einen gegenwärtigen Haupttemperaturwert und gegenwärtige Untertemperaturzählwerte basierend auf dem Haupttemperaturwert und den Untertemperaturzählwerten, welche periodisch vorgesehen sind, speichern. Der Interrupt-Erzeuger kann das Interrupt-Signal basierend auf wenigstens einem Temperatur-Grenzwert, dem vorangehenden Haupttemperaturwert und dem gegenwärtigen Haupttemperaturwert erzeugen.
  • Der Prozessor kann die gegenwärtigen Temperaturzählwerte in Antwort auf das Interrupt-Signal vergleichen und das Temperaturmanagement-Signal basierend auf dem Vergleichsergebnis der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte erzeugen.
  • Der Prozessor kann einen Verteilungswert der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte in Antwort auf das Interrupt-Signal berechnen und das Temperaturmanagement-Signal basierend auf dem Verteilungswert der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte erzeugen.
  • Der Interrupt-Erzeuger kann den gegenwärtigen Haupttemperaturwert und einen maximalen Temperaturgrenzwert vergleichen und ein Auslöse- bzw. Ausschalt-Signal (tripping signal) erzeugen, wenn der gegenwärtige Haupttemperaturwert größer ist als der maximale Grenzwert, und das Auslöse- bzw. Ausschalt-Signal kann zum Blockieren einer externen Leistungsversorgungsspannung sein, welche für das SOC vorgesehen ist.
  • Der Temperaturabtaster kann weiterhin einen Referenzzähler aufweisen, welcher konfiguriert ist, um Zyklen eines Referenz-Taktsignals periodisch zu zählen, um einen Referenz-Zählwert vorzusehen, wobei das Referenz-Taktsignal eine Referenzfrequenz unabhängig von der Temperatur hat. Die Registereinheit kann einen gegenwärtigen Referenz-Zählwert basierend auf dem Referenz-Zählwert, welcher periodisch vorgesehen ist, speichern. Der Prozessor kann gegenwärtige Untertemperaturfrequenzen basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturzählwerten, dem gegenwärtigen Referenz-Zählwert und der Referenzfrequenz berechnen, und jede der gegenwärtigen Untertemperaturfrequenzen kann proportional zu jeder der Untertemperaturen sein. Der Prozessor kann gegenwärtige Untertemperaturwerte der Unterblöcke basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturfrequenzen berechnen und das Temperaturmanagement-Signal basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturwerten erzeugen.
  • Das SOC kann weiterhin einen zusätzlichen Untersensor aufweisen, der ein Referenz-Pulssignal erzeugen kann, welches eine Frequenz hat, welche der Haupttemperatur entspricht. Der Temperaturabtaster kann weiterhin einen zusätzlichen Zähler aufweisen, welcher konfiguriert ist, um Pulse des Referenz-Pulssignals periodisch zu zählen, um einen Referenz-Zählwert vorzusehen. Die Registereinheit kann einen gegenwärtigen Referenz-Zählwert basierend auf dem Referenz-Zählwert, welcher periodisch vorgesehen ist, speichern. Der Prozessor kann gegenwärtige Untertemperaturwerte der Unterblöcke basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturzählwerten, dem gegenwärtigen Haupttemperaturwert und dem gegenwärtigen Referenz-Zählwert berechnen und das Temperaturmanagement-Signal basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturwerten erzeugen.
  • Das SOC kann weiterhin eine Mehrzahl von Wärmebrücken aufweisen, welche konfiguriert sind, um die Untersensoren thermisch an den Hauptsensor zu koppeln, und die Wärmebrücken können eine Wärmeleitfähigkeit haben, welche höher ist als eine Wärmeleitfähigkeit eines Halbleitersubstrats, auf welchem das SOC integriert ist.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist eine Temperaturmanagementschaltung bzw. Temperaturführungsschaltung eines Ein-Chip-Systems (SOC = System an Chip = Ein-Chip-System), bei dem das SOC eine Mehrzahl von Unterblöcken aufweist, welche durch eigene Funktionen davon unterteilt sind, und die Unterblöcke Wärmequellen des SOC sind, einen Hauptsensor, eine Mehrzahl von Untersensoren und eine Temperaturmanagementeinheit bzw. Temperaturführungseinheit auf. Der Hauptsensor erzeugt ein Haupttemperatursignal, wobei das Haupttemperatursignal ein Signal ist, welches einen Wert hat, welcher einer Haupttemperatur des SOC entspricht. Die Untersensoren erzeugen Untertemperatursignale, wobei die Untertemperatursignale Pulssignale sind, welche Frequenzen haben, welche jeweils Untertemperaturen der Unterblöcke in dem SOC entsprechen. Die Temperaturmanagementeinheit sieht Temperaturinformationen des SOC basierend auf dem Haupttemperatursignal und den Untertemperatursignalen vor.
  • Der Hauptsensor und die Untersensoren können On-Chip-Sensoren sein, welche auf demselben Halbleitersubstrat, auf welchem das SOC integriert ist, integriert sind.
  • Jeder der Untersensoren hat einen Besetzungsbereich bzw. einen Platzbedarf geringer als ein Besetzungsbereich des Hauptsensors.
  • Der Hauptsensor kann einen Temperaturdetektor, welcher konfiguriert ist, um wenigstens eines eines Spannungssignals und eines Stromsignals proportional zu der Haupttemperatur auszugeben, und einen Analog-Digital-Wandler aufweisen, welcher konfiguriert ist, um die Ausgabe des Temperaturdetektors in ein Digitalsignal umzuwandeln, um das Haupttemperatursignal zu erzeugen. Jeder Untersensor kann einen Ringoszillator aufweisen, welcher eine Betriebsgeschwindigkeit proportional zu jeder Untertemperatur hat, um jedes Untertemperatursignal auszugeben.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist eine Temperaturmanagement-Vorrichtung bzw. Temperaturführungs-Vorrichtung zum Steuern bzw. Regeln eines SOC in Antwort auf SOC-Temperaturänderungen vorgesehen. Die Temperaturmanagement-Vorrichtung weist einen Prozessor auf. Eine Temperaturmanagementeinheit ist mit dem Prozessor gekoppelt. Ein digitaler Temperatur-Sensor ist konfiguriert, um ein Haupttemperatursignal für die Temperaturmanagementeinheit basierend auf einer Temperatur-Überwachung der Gesamttemperatur des SOC vorzusehen. Unterpuls-Sensoren sind konfiguriert, um Untertemperatursignale für die Temperaturmanagementeinheit basierend auf einer Temperatur-Überwachung von Unterfunktional-Systemblöcken des SOC vorzusehen. Die Temperaturmanagementeinheit ist konfiguriert, um das Haupttemperatursignal abzutasten, um zu bestimmen, ob ein Abtastwert des Haupttemperatursignals eine Interrupt-Bedingung unabhängig von Abtastwerten der Untertemperatursignale erfüllt, wobei die Interrupt-Bedingung gewählt ist, um zu bestimmen, ob eine merkliche Änderung der Gesamttemperatur auftritt. Wenn das Haupttemperatursignal die Interrupt-Bedingung nicht erfüllt, ist die Temperaturmanagementeinheit konfiguriert, um das Haupttemperatursignal und die Untertemperatursignale abzutasten, um zu bestimmen, ob die Interrupt-Bedingung erfüllt ist. Die Temperaturmanagementeinheit ist konfiguriert, um ein Interrupt-Signal für den Prozessor zu erzeugen, wenn die Interrupt-Bedingung erfüllt ist, so dass der Prozessor die Betriebe des SOC steuern bzw. regeln kann.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Veranschaulichende, nicht beschränkende beispielhafte Ausführungsformen werden deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung zusammengenommen mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden.
  • 1 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Managen von Temperatur in einem SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • 2 ist ein Diagramm, welches ein Layout einer Temperaturmanagementschaltung in einem SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • 3 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Managen der Temperatur in einem SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • 4 ist ein Blockschaltbild, welches ein SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • 5 ist ein Blockschaltbild, welches eine Temperaturmanagementeinheit in einer Temperaturmanagementschaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • 6 ist ein Blockschaltbild, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Temperaturabtasters in der Temperaturmanagementeinheit der 5 veranschaulicht.
  • 7 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches den Betrieb einer Temperaturmanagementeinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • 8 ist ein Blockschaltbild, welches eine beispielhafte Ausführungsform einer Registereinheit in der Temperaturmanagementeinheit der 5 veranschaulicht.
  • 9 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Interrupt-Erzeugers in der Temperaturmanagementeinheit der 5 veranschaulicht.
  • 10 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Managen der Temperatur in einem SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • Die 11 und 12 sind Diagramme zum Beschreiben eines Temperaturmanagements eines Hysterese-Schemas.
  • 13 ist ein Diagramm, welches einen Hauptsensor in einer Temperaturmanagementschaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • 14 ist ein Schaltbild, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Temperaturdetektors in dem Hauptsensor der 13 veranschaulicht.
  • 15 ist ein Diagramm, welches einen Untersensor in einer Temperaturmanagementschaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • Die 16 und 17 sind Diagramme, welche beispielhafte Ausführungsformen eines Inverters in dem Untersensor der 15 veranschaulichen.
  • Die 18, 19 und 20 sind Diagramme, welche beispielhafte Ausführungsformen zum Steuern bzw. Regeln eines Betriebs eines SOC veranschaulichen.
  • 21 ist ein Blockschaltbild, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Temperaturabtasters in der Temperaturmanagementeinheit der 5 veranschaulicht.
  • 22 ist ein Zeitablauf-Diagramm, welches den Betrieb einer Temperaturmanagementeinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • 23 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Managen der Temperatur in einem SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • 24 ist ein Diagramm, welches ein Layout einer Temperaturmanagementschaltung in einem SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • 25 ist ein Blockschaltbild, welches eine beispielhafte Ausführungsform einer Temperaturabtastvorrichtung in der Temperaturmanagementeinheit der 24 veranschaulicht.
  • 26 ist ein Zeitablauf-Diagramm, welches den Betrieb einer Temperaturmanagementeinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • 27 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Managen der Temperatur in einem SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • 28 ist ein Diagramm, welches ein Layout einer Temperaturmanagement-Schaltung in einem SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • 29 ist ein Diagramm, welches eine Wärmebrücke in der Temperaturmanagement-Schaltung der 28 veranschaulicht.
  • 30 ist ein Blockschaltbild, welches ein Berechnungssystem veranschaulicht, welches ein SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aufweist.
  • 31 ist ein Blockschaltbild, welches eine Schnittstelle veranschaulicht, welche in dem Berechnungssystem der 30 einsetzbar ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Es wird verstanden werden, dass, obwohl die Wortlaute erster/erste/erstes, zweiter/zweite/zweites, dritter/dritte/drittes etc. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, diese Elemente nicht durch diese Wortlaute beschränkt werden sollten. Diese Wortlaute werden verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Demnach könnte ein erstes Element, welches untenstehend diskutiert wird, als ein zweites Element bezeichnet werden, ohne von den Lehren des vorliegenden erfinderischen Konzepts abzuweichen. Wie hierin verwendet, schließt der Wortlaut „und/oder” irgendeine und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Gegenstände ein.
  • Es wird verstanden werden, dass wenn auf ein Element Bezug genommen wird als „verbunden” oder „gekoppelt” mit einem anderen Element, es mit dem anderen Element direkt verbunden oder gekoppelt sein kann oder zwischengeordnete Elemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu sind, wenn auf ein Element Bezug genommen wird als „direkt verbunden” oder „direkt gekoppelt” mit einem anderen Element keine zwischenliegenden Elemente gegenwärtig. Andere Worte, welche verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten in einer ähnlichen Art und Weise interpretiert werden (beispielsweise „zwischen” im Vergleich zu „direkt zwischen”, „benachbart” im Vergleich zu „direkt benachbart”, etc.).
  • 1 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Managen bzw. Führen der Temperatur in einem SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf 1 wird ein Haupttemperatursignal unter Verwendung eines Hauptsensors erzeugt, wobei das Haupttemperatursignal ein Signal ist, welches einen Wert hat, welcher einer Haupttemperatur des SOC (Block S110) entspricht. Untertemperatursignale werden unter Verwendung von Untersensoren erzeugt, wobei die Untertemperatursignale Pulssignale sind, welche Frequenzen haben, welche jeweils Untertemperaturen von Unterblöcken in dem SOC (Block S120) entsprechen. Ein Betrieb des SOC wird basierend auf dem Haupttemperatursignal und den Untertemperatursignalen (Block S200) geregelt bzw. gesteuert.
  • Im Allgemeinen besetzt ein digitaler Temperatursensor zum Vorsehen eines Digitalsignals, welches eine gemessene Temperatur repräsentiert, einen relativ großen Bereich in einer integrierten Schaltung. Da der digitale Temperatursensor eine große Anzahl von Schnittstellensignalen bzw. Interface-Signalen benötigt, muss eine Peripherieschaltung geführt werden, um den digitalen Temperatursensor zu vermeiden. Der digitale Sensor in der integrierten Schaltung benötigt typischerweise ein großes Gebiet bzw. einen großen Bereich und macht die komplexe Führung bzw. das komplexe Routing nötig, obwohl der Digitalsensor direkt Informationen bezüglich der Temperatur vorsieht. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform können die Größe des SOC verringert werden und die Beschränkung auf die Führung bzw. das Routing ohne eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des Temperaturmanagements erleichtert werden durch ein Implementieren des einen Hauptsensors durch einen Digitalsensor und der anderen Untersensoren durch Pulssensoren, welche einen kleineren Bereich bzw. ein kleineres Gebiet und eine geringere Anzahl von Signalleitungen als der digitale Sensor benötigen.
  • 2 ist ein Diagramm, welches ein Layout einer Temperaturmanagementschaltung bzw. Temperaturführungsschaltung in einem SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf 2 weist eine Temperaturmanagementschaltung in einem SOC 10 eine Temperaturführungseinheit bzw. Temperaturmanagementeinheit (TMU = Temperature Management Unit = Temperaturmanagementeinheit) 100, einen Hauptsensor (MS = Main Sensor = Hauptsensor) 200 und eine Mehrzahl von Untersensoren SS1 310, SS2 320, SS3 330, SS4 340 auf. 2 veranschaulicht die vier Untersensoren zur Vereinfachung der Beschreibung, die Anzahl der Untersensoren kann jedoch gemäß einer Konfiguration des SOC 10 variieren. Andere Elemente in dem SOC 10 sind mit Ausnahme der Temperaturmanagementschaltung ausgelassen.
  • Das Ein-Chip-System 10 kann eine Mehrzahl von Unterblöcken BLKi (i = 1, 2, 3, 4) aufweisen, welche durch ihre eigenen Funktionen individualisiert sein können. Beispielsweise können die Unterblöcke BLKi einen Kernblock, welcher eine zentrale Verarbeitungseinheit aufweist, einen Speichercontroller, einen Anzeigecontrollerblock, einen Filesystemblock bzw. Dateisystemblock, einen Grafik-Verarbeitungseinheitsblock, einen Abbildungssignal-Verarbeitungsblock, einen Multiformat-Codecblock, und dergleichen aufweisen. Diese Unterblöcke können signifikante Wärmequellen des SOC sein und ein Überwachen und Steuern bzw. Regeln der jeweiligen Temperaturen der Unterblöcke BLKi zusätzlich zu der Gesamttemperatur des SOC 10 wird notwendig.
  • Der Hauptsensor 200 erzeugt ein Haupttemperatursignal SMT, wobei das Haupttemperatursignal SMT ein digitales Signal ist, welches einen Wert hat, welcher einer Haupttemperatur des SOC 10 entspricht. Das heißt, dass der Hauptsensor 200 mit bzw. durch einen digitalen Sensor implementiert sein kann. Die Untersensoren 310, 320, 330, 340 erzeugen Untertemperatursignale Spi (i = 1, 2, 3, 4), wobei die Untertemperatursignale Pulssignale sind, welche Frequenzen haben, welche jeweils Untertemperaturen von Unterblöcken BLKi in dem SOC 10 entsprechen. Das heißt, dass die Untersensoren 310, 320, 330, 340 durch bzw. mit Pulssensoren wie beispielsweise Ringoszillatoren implementiert sein können. Die Temperaturmanagementeinheit 100 erzeugt Temperaturinformationen des SOC 10 basierend auf dem Haupttemperatursignal SMT und den Untertemperatursignalen SPi. Wie untenstehend beschrieben werden wird, können die Temperaturinformationen in der Temperaturmanagementeinheit 100 gespeichert sein bzw. werden und können für einen Prozessor in dem SOC 10 vorgesehen sein. Die Temperaturmanagementeinheit 100 kann ein Interrupt- bzw. Unterbrechungssignal INT basierend auf den gespeicherten Temperaturinformationen erzeugen, und der Prozessor kann eine Interrupt-Serviceroutine (ISR = Interrupt Service Routine = Interrupt-Serviceroutine) in Antwort auf das Interrupt-Signal INT durchführen, um die Temperaturinformationen zu analysieren und um den Betrieb des SOC zu steuern bzw. zu regeln.
  • Der Hauptsensor 200 und die Untersensoren 310, 320, 330, 340 können On-Chip-Sensoren sein, welche auf demselben Halbleitersubstrat integriert sind, auf welchem das SOC 10 integriert ist. Die On-Chip-Sensoren können Ausgangssignale erzeugen, welche exakt die zu messenden Temperaturen reflektieren, und sie können die Größe des SOC 10 verringern. Die Untersensoren 310, 320, 330, 340 können in den Unterblöcken BLKi integriert sein.
  • Der Hauptsensor 200 kann an einer geeigneten Position zu einem exakten Reflektieren der Gesamttemperatur des SOC 10 integriert sein. Beispielsweise kann der Hauptsensor 200 an der Position angeordnet sein, so dass die Abweichung von Abständen von dem Hauptsensor 200 zu den Untersensoren 310, 320, 330, 340 minimiert sein kann. Wenn eine Wärmeleitfähigkeit der zwischenliegenden Materialien zwischen dem Hauptsensor 200 und den Untersensoren 310, 320, 330, 340 verschieden ist, kann die Position des Hauptsensors 200 unter Berücksichtigung der Wärmeleitfähigkeit bestimmt werden. Wenn das SOC einen Wärmeverteiler bzw. Wärmeabgeber für eine Wärmeemission des SOC aufweist, kann der Hauptsensor 200 in der Nähe des Wärmeverteilers bzw. Wärmeabgebers angeordnet sein.
  • 3 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Managen bzw. Führen der Temperatur in einem SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf die 2 und 3 kann die Temperaturmanagementeinheit TMU beispielsweise durch ein Versetzen der Temperaturmanagementeinheit TMU in einen Einschalt-Zustand (enable state) in Antwort auf ein Steuer- bzw. Regelsignal von einem Prozessor in dem SOC und durch ein Speichern von Betriebsinformationen in der Temperaturmanagementeinheit TMU initialisiert werden (Block S100). Wenn die Temperaturmanagementeinheit TMU initialisiert ist, werden der Hauptsensor MS und die Untersensoren SSi aktiviert, um das Haupttemperatursignal SM und die Untertemperatursignale SPi zu erzeugen.
  • Die Temperaturmanagementeinheit TMU kann das Haupttemperatursignal SMT und Untertemperatursignale SPi periodisch abtasten (Block S220). Die Temperaturmanagementeinheit TMU kann bestimmen, ob der Abtastwert des Haupttemperatursignals SMT eine Interrupt-Bedingung bzw. Unterbrechungsbedingung unabhängig von den Abtastwerten der Untertemperatursignale SSi erfüllt (Block S240). Die Interrupt-Bedingung kann gesetzt bzw. gewählt sein um zu bestimmen, ob eine wahrnehmbare Variation bzw. Änderung der Haupttemperatur auftritt.
  • Wenn das Haupttemperatursignal SMT die Interrupt-Bedingung (Block S240: NEIN) nicht erfüllt, kann die Temperaturmanagementeinheit TMU das Haupttemperatursignal SMT und die Untertemperatursignale (Block S220) der nächsten Abtastperiode abtasten, um zu bestimmen, ob der nächste Abtastwert des Haupttemperatursignals SMT die Interrupt-Bedingung erfüllt (Block S240).
  • Wenn das Haupttemperatursignal SMT die Interrupt-Bedingung erfüllt (Block S240: JA), kann die Temperaturmanagementeinheit TMU das Interrupt-Signal INT erzeugen (Block S260). Die Erzeugung eines Signals kann die Aktivierung des Signals repräsentieren, d. h. den Übergang des Signals von einem deaktivierten Niveau bzw. deaktivierten Pegel auf ein aktives Niveau bzw. einen aktiven Pegel. Wenn das Interrupt-Signal INT erzeugt wird bzw. ist, kann eine Interrupt-Serviceroutine ISR basierend auf den abgetasteten Werten der Untertemperatursignale SPi ausgeführt werden (Block S280). Die Interrupt-Serviceroutine ISR kann als Software, Hardware oder eine Kombination davon zum Analysieren der Temperaturverteilung der Unterblöcke BLKi implementiert sein, um angemessene Schritte zu unternehmen. Beispielsweise kann die Interrupt-Serviceroutine ISR ein Programm sein, welches durch den Prozessor in dem SOC ausgeführt wird.
  • Als solches kann die Haupttemperatur des SOC überwacht werden, um das Interrupt-Signal INT basierend auf dem Haupttemperatursignal SMT unabhängig von den Untertemperatursignalen SPi zu erzeugen, wobei die Untertemperatursignale SPi nur berücksichtigt werden, wenn das Interrupt-Signal INT erzeugt wird, und demnach kann ein effizientes und schnelles Temperaturmanagement durchgeführt werden.
  • Die Interrupt-Serviceroutine ISR kann basierend auf den Abtastwerten der Untertemperatursignale SPi wie folgt ausgeführt werden.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen können, wie unten beschrieben werden wird, gegenwärtige Untertemperaturzählwerte CNTi_C, welche Abtastwerte der Untertemperatursignale SPi sind, in Antwort auf das Interrupt-Signal INT verglichen werden, und jeweilige Betriebsgeschwindigkeiten der Unterblöcke BLKi können basierend auf dem Vergleichsergebnis der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte CNTi_C gesteuert bzw. geregelt werden. Die Betriebsgeschwindigkeit des Unterblocks BLKi, welcher dem höheren gegenwärtigen Untertemperaturzählwert CNTi_C entspricht, kann primär verringert werden, wenn das Interrupt-Signal INT eine Zunahme der Haupttemperatur anzeigt, und die Betriebsgeschwindigkeit des Unterblocks BLKi, welche dem niedrigeren gegenwärtigen Untertemperaturzählwert CNTi_C entspricht, kann primär erhöht werden, wenn das Interrupt-Signal INT eine Abnahme der Haupttemperatur anzeigt.
  • Beispielsweise kann eine Leistungsversorgungsspannung und/oder eine Betriebsfrequenz des Unterblocks, welcher dem maximalen Untertemperaturzählwert entspricht, im Fall eines Temperaturzunahme-Ereignisses verringert werden, und eine Leistungsversorgungsspannung und/oder eine Betriebsfrequenz des Unterblocks, welcher dem minimalen Untertemperaturzählwert entspricht, kann im Fall eines Temperaturabfall-Ereignisses erhöht werden.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Verteilungswert der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte CNTi_C in Antwort auf das Interrupt-Signal INT berechnet werden, und die jeweiligen Betriebsgeschwindigkeiten der Unterblöcke BLKi können basierend auf dem Verteilungswert der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte CNTi_C gesteuert bzw. geregelt werden. Der Verteilungswert kann einen Hauptwert M und eine Standardabweichung SD der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte CNTi_C einschließen.
  • Beispielsweise kann eine Leistungsversorgungsspannung und/oder eine Betriebsfrequenz des Unterblocks, welcher den gegenwärtigen Untertemperaturzählwerten CNTi_C größer als M + a1·SD entspricht, im Fall eines Temperaturzunahme-Ereignisses verringert werden, und eine Leistungsversorgungsspannung und/oder eine Betriebsfrequenz des Unterblocks, welcher den gegenwärtigen Untertemperaturzählwerten CNTi_C entspricht, welche geringer sind als M – a2·SD kann im Fall eines Temperaturabfall-Ereignisses erhöht werden. Hier sind a1 und a2 Konstanten, welche durch Experimente unter realen Betriebsbedingungen bestimmt werden können, nachdem das SOC 10, welches die Temperaturmanagementschaltung aufweist, integriert ist.
  • 4 ist ein Blockschaltbild, welches ein SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf 4 kann ein SOC 20 eine Temperaturmanagementeinheit (TMU = Temperature Management Unit = Temperaturmanagementeinheit) 100, einen Hauptsensor (MS = Main Sensor = Hauptsensor) 200, eine Mehrzahl von Untersensoren SS1 310, SS2 320, SS3 330, einen Prozessor 400 und eine Leistungsmanagementeinheit (PMU = Power Management Unit = Leistungsmanagementeinheit) 500 aufweisen. 4 veranschaulicht die drei Untersensoren zur Vereinfachung der Beschreibung, die Anzahl der Untersensoren kann jedoch gemäß einer Konfiguration des SOC 20 variieren.
  • Der Prozessor 400 kann ein Temperaturmanagementsignal TM basierend auf einem Interrupt-Signal INT und Temperaturinformationen DTI erzeugen, um den Betrieb des SOC 20 zu steuern bzw. zu regeln. Wie unter Bezugnahme auf 8 beschrieben werden wird, können die Temperaturinformationen DTI gegenwärtige Untertemperaturzählwerte CNTi_C, einen gegenwärtigen Haupttemperaturwert MT_C und/oder einen vorangehenden Haupttemperaturwert MT_P einschließen.
  • Die Leistungsmanagementeinheit 500 kann wenigstens eine von Leistungsversorgungsspannungen und Betriebsfrequenzen des SOC 20 basierend auf dem Temperaturmanagementsignal TM steuern bzw. regeln. Die Leistungsmanagementeinheit 500 kann einen internen Spannungsregulators und/oder einen internen Taktsignalerzeuger aufweisen, oder sie kann Signale zum Steuern bzw. Regeln eines externen Spannungsregulators oder eines externen Takterzeugers aufweisen.
  • Wie obenstehend beschrieben ist, erzeugt der Hauptsensor 200 das Haupttemperatursignal SMT, welches ein digitales Signal ist, welches einen Wert hat, welcher einer Haupttemperatur des SOC 20 entspricht. Die Untersensoren 310, 320, 330 erzeugen Untertemperatursignale SPi (i = 1, 2, 3), welche Pulssignale sind, welche Frequenzen haben, welche jeweils Untertemperaturen von Unterblöcken in dem SOC 20 entsprechen.
  • Die Temperaturmanagementeinheit 100 kann die Temperaturinformationen DTI und das Interrupt-Signal INT basierend auf dem Haupttemperatursignal SMT und den Untertemperatursignalen SPi vorsehen. Die Temperaturmanagementeinheit 100 kann basierend auf einem Betriebssteuer- bzw. -regelsignal DOC von dem Prozessor 400 initialisiert und gesteuert bzw. geregelt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Temperaturmanagementeinheit 100 ein Auslöse- bzw. Ausschalt-Signal (tripping signal) TRP erzeugen, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist, und die Leistungsmanagementeinheit 500 kann eine externe Leistungsversorgungsspannung, welche für das SOC 20 vorgesehen ist, blockieren.
  • 4 veranschaulicht eine Ausführungsform, in der das Interrupt-Signal INT direkt von der Temperaturmanagementeinheit 100 vorgesehen ist, das SOC kann aber weiterhin einen Interrupt-Controller aufweisen, welcher das Interrupt-Signal INT empfängt. Der Interrupt-Controller kann andere Interrupts einschließlich des Interrupts von der Temperaturmanagementeinheit 100 steuern bzw. regeln und kann den ausgewählten Interrupt zu dem Prozessor 400 abhängig von Prioritäten der Interrupts übertragen.
  • Obwohl in 4 nicht veranschaulicht, kann die Temperaturmanagementeinheit 100 ein Referenz-Taktsignal RCLK empfangen, wie unter Bezugnahme auf die 21, 22 und 23 beschrieben werden wird. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das SOC 20 weiterhin einen zusätzlichen Untersensor AS aufweisen, welcher in der Nähe des Hauptsensors MS angeordnet ist, wie unter Bezugnahme auf die 24, 25, 26 und 27 beschrieben werden wird, und die Temperaturmanagementeinheit 100 kann ein Referenzpulssignal SRP von dem zusätzlichen Untersensor AS empfangen.
  • Das SOC 20 kann weiterhin einen elektrischen Sicherungs-Lesespeicher (EFROM = Electrical Fuse Read Only Memory) 600 aufweisen. Nachdem das SOC integriert ist, können Kalibrationsinformationen zum Korrigieren von Fehlern in der Realtemperaturmessung durch Testbetriebe bzw. Testoperationen erhalten werden und die Kalibrationsinformationen können in dem EFROM 600 gespeichert werden. Beispielsweise können Temperaturgrenzwerte zum Erfassen der Änderung der Temperatur wie untenstehend beschrieben werden wird, basierend auf den gespeicherten Kalibrationsinformationen korrigiert werden.
  • 5 ist ein Blockschaltbild, welches eine Temperaturmanagementeinheit in einer Temperaturmanagementschaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf 5 kann eine Temperaturmanagementeinheit 100 einen Sensorcontroller 120, eine Registereinheit 140, einen Temperaturabtaster bzw. eine Temperaturabtastvorrichtung 160 und einen Interrupt-Erzeuger 180 aufweisen.
  • Der Temperaturabtaster 160 kann das Haupttemperatursignal SMT und die Untertemperatursignale SPi periodisch abtasten, um Abtastwerte LAT, CNTi vorzusehen. Beispielsweise können die abgetasteten Werte LAT, CNTi pro Sensierperiode oder Abtastperiode vorgesehen sein, welche einem Zeitintervall zwischen Aktivierzeitpunkten eines Sensierstartsignals SENS und eines Sensier-Erledigtsignals SEND, welche von dem Sensorcontroller 120 vorgesehen sind, entsprechen kann.
  • Die Registereinheit 140 kann die Temperaturinformationen DTI und Betriebsinformationen basierend auf dem Betriebssteuersignal bzw. Betriebsregelsignal DOC von dem Prozessor 400 und die Abtastwerte LAT, CNTi von dem Temperaturabtaster 160 speichern. Die Temperaturinformationen DTI können die gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte CNTi_C, den gegenwärtigen Haupttemperaturwert MT_C und/oder den vorangehenden Haupttemperaturwert MT_P aufweisen, wie unter Bezugnahme auf 8 beschrieben werden wird. Wenn das Interrupt-Signal INT erzeugt wird, kann der Prozessor 400 die Temperaturinformationen DTI empfangen, um die oben beschriebene Interrupt-Serviceroutine ISR auszuführen.
  • Die Betriebsinformationen, welche in der Registereinheit 140 gespeichert sind, können einen Aktivierstatuswert, einen Interrupt-Statuswert, einen Sensierperiodenwert, wenigstens einen Temperaturgrenzwert, Steuer- bzw. Regelwerte des Hauptsensors 200 und der Untersensoren 310, 320, 330 aufweisen. Beispielsweise können die Aktivierzeitpunkte des Sensierstartsignals SENS und des Sensier-Erledigtsignals SEND basierend auf dem Sensierperiodenwert, welcher in der Registereinheit 140 gespeichert ist, bestimmt werden.
  • Der Interrupt-Erzeuger 180 kann das Interrupt-Signal INT basierend auf den Temperaturinformationen DTI, welche in der Registereinheit 140 gespeichert sind, erzeugen. Beispielsweise kann der Interrupt-Erzeuger 180 wenigstens einen Temperaturgrenzwert TH, den gegenwärtigen Haupttemperaturwert MT_C und den vorangehenden Haupttemperaturwert MT_P empfangen, um die Änderung der Haupttemperatur zu erfassen. Der Interrupt-Erzeuger 180 kann das Interrupt-Signal INT erzeugen, wenn die Änderung der Haupttemperatur dem Temperaturgrenzwert TH entspricht, und er kann einen Interrupt-Statuswert INT_STS in der Registereinheit 140 speichern.
  • Der Prozessor 400 kann wenigstens einen des Gesamtbetriebs des SOC 20 und der jeweiligen Betriebe der Unterblöcke BLKi durch ein Ausführen der Interrupt-Serviceroutine ISR basierend auf den Untertemperatursignalen SPi und der erfassten Änderung der Haupttemperatur steuern bzw. regeln. Beispielsweise kann der Prozessor 400 die Interrupt-Serviceroutine ISR basierend auf dem Interrupt-Signal INT und den gegenwärtigen Untertemperaturzählwerten CNTi_C ausführen.
  • Der Sensorcontroller 120 kann den Hauptsensor 200 und die Untersensoren 310, 320, 330 basierend auf den Betriebsinformationen, welche in der Registereinheit 140 gespeichert sind, steuern bzw. regeln. Beispielsweise kann der Sensorcontroller 120 mit bzw. durch eine finite-Zustands-Maschine (FSM = Finite State Maschine = Finite Zustands-Maschine) implementiert sein, welche durch ein sequenzielles bzw. aufeinanderfolgendes Verschieben der vorbestimmten Zustände arbeitet.
  • Betriebszeitpunkte der FSM können basierend auf dem Aktivierstatuswert, welcher in der Registereinheit 140 gespeichert ist, bestimmt werden. Die FSM kann normalerweise in einem Leerlaufzustand sein und kann aktiviert werden, wenn der Aktivierwert von dem Prozessor 400 in einem Aktivierstatusregister, welches in der Registereinheit 140 enthalten ist, gespeichert wird. Wenn die FSM aktiviert wird, kann das Sensieraktiviersignal ENS aktiviert werden, um den Hauptsensor 200 und die Untersensoren 310, 320, 330 zu aktivieren. Die FSM kann periodisch das Sensierstartsignal SENS und das Sensier-Erledigtsignal SEND durch die Zeitpunkte, welche basierend auf dem Sensierperiodenwert bestimmt werden, welcher in der Registereinheit 140 gespeichert ist, aktivieren. Die FSM kann deaktiviert werden, wenn der Deaktivierwert von dem Prozessor 400 in dem Aktivierstatusregister gespeichert wird, welches in der Registereinheit 140 enthalten ist, und dann kann die FSM den Betrieb einstellen, um in den Leerlaufzustand einzutreten.
  • 6 ist ein Blockschaltbild, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Temperaturabtasters bzw. einer Temperaturabtastvorrichtung in der Temperaturmanagementeinheit der 5 veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf 6 kann ein Temperaturabtaster 160a eine Latch-Einheit bzw. Signalspeichereinheit 168 und eine Mehrzahl von Untertemperaturzählern 161, 162, 163 aufweisen. Diese Signalspeichereinheit 168 kann das Haupttemperatursignal SMT periodisch einrasten, um einen Haupttemperaturwert LAT pro Sensierperiode vorzusehen. Wie obenstehend beschrieben ist, kann die Sensierperiode bzw. Sensierzeitdauer basierend auf den Aktivierungszeitpunkten des Sensierstartsignals SENS und des Sensier-Erledigtsignals SEND bestimmt werden. Die Untertemperaturzähler 161, 162, 163 können Pulse der Untertemperatursignale SP1, SP2, SP3 periodisch zählen, um Untertemperaturzählwerte CNT1, CNT2, CNT3 pro Sensierperiode vorzusehen. Der Haupttemperaturwert LAT und die Untertemperaturzählwerte CNT1, CNT2, CNT3 können für die Registereinheit 140 vorgesehen sein. Ein Speichern der abgetasteten Werte wird weiterhin unter Bezugnahme auf 8 beschrieben werden.
  • 6 veranschaulicht drei Untertemperaturzähler 161, 162, 163 für die Vereinfachung der Beschreibung, die Anzahl der Untertemperaturzähler kann jedoch gemäß der Anzahl der Untersensoren variieren.
  • 7 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches den Betrieb einer Temperaturmanagementeinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf 7 wird das Sensieraktiviersignal ENS zur Zeit t1 aktiviert, wenn die Temperaturmanagementeinheit TMU initialisiert wird. Der Hauptsensor MS und die Untersensoren SPi (i = 1, 2, 3 ... k) beginnen das Erzeugen des Haupttemperatursignals SMT und der Untertemperatursignale SPi in Antwort auf das Sensieraktiviersignal ENS. Das Haupttemperatursignal SMT repräsentiert Digitalwerte DGT1, DGT2, DGT3 der Haupttemperatur, welche periodisch gemessen werden. Die Messperiode der digitalen Werte DGT1, DGT2, DGT3 kann gemäß einer Konfiguration des Hauptsensors MS und/oder einer Steuerung bzw. Regelung des Sensorcontrollers 120 bestimmt werden. Die Untertemperatursignale SPi sind als die Pulssignale vorgesehen, welche die jeweiligen Frequenzen haben, welche den Untertemperaturen der Unterblöcke BLKi entsprechen.
  • Wenn das Sensierstartsignal SENS zur Zeit t2 aktiviert wird, können die Signalspeicherschaltung 168 und die Untertemperaturzähler 161, 162, 163 in dem Temperaturabtaster 160a zurückgesetzt werden. Die Untertemperaturzähler 161, 162, 163 können den Zählbetrieb zur Zeit t3 nach dem Rücksetz-Zeitintervall tRS beginnen. Wenn das Sensier-Erledigtsignal SEND zur Zeit t4 nach der Zählperiode tCP aktiviert wird, kann die Signalspeichereinheit 168 den digitalen Wert DGT1 des Haupttemperatursignals SMT einrasten bzw. speichern und der abgetastete Haupttemperaturwert LAT1 wird für die Registereinheit 140 vorgesehen. Zur Zeit t4 kann der Zählbetrieb der Untertemperaturzähler 161, 162, 163 vollendet werden, und die abgetasteten Untertemperaturzählwerte CNTi1 werden für die Registereinheit 140 vorgesehen.
  • Nach dem Ausgabezeitintervall tOUT wird das Sensierstartsignal SENS wieder zur Zeit t5 aktiviert. Die oben erwähnten Rücksetz-, Zähl-, und Ausgabe-Operationen werden wiederholt und der nächste Haupttemperaturwert LAT2 und die nächsten Untertemperaturzählwerte CNTi2 können für die Registereinheit 140 vorgesehen werden.
  • Als solches können das Haupttemperatursignal SMT und die Untertemperatursignale SPi pro Sensierperiode tSI abgetastet werden, und die abgetasteten Werte LAT, CNTi können periodisch für die Registereinheit 140 vorgesehen werden.
  • 8 ist ein Blockschaltbild, welches eine beispielhafte Ausführungsform einer Registereinheit in der Temperaturmanagementeinheit der 5 veranschaulicht.
  • 8 veranschaulicht Register zu Speichern der Temperaturinformationen basierend auf den Abtastwerten LAT, CNT1, CNT2, CNT3. Andere Register zum Speichern der Betriebsinformationen und dergleichen sind ausgelassen.
  • Bezug nehmend auf 8 kann eine Registereinheit 140a ein erstes Register RG1 142 und ein zweites Register RG2 143, welche konfiguriert sind, um sequenziell bzw. nacheinanderfolgend den Haupttemperaturwert LAT zu speichern, welcher periodisch vorgesehen wird, und ein drittes Register RG3 144, ein viertes Register RG4 145 und ein fünftes Register RG5 146 aufweisen, welche konfiguriert sind, um die Untertemperaturzählwerte CNT1, CNT2, CNT3, welche periodisch vorgesehen sind, zu speichern.
  • Der Wert des zweiten Registers RG2 kann mit dem Wert des ersten Registers RG1 erweitert bzw. ersetzt werden und der Wert des ersten Registers RG1 kann pro Abtastperiode tSI mit dem neu eingegebenen Haupttemperaturwert LAT erweitert bzw. ersetzt werden. Beispielsweise können das erste und das zweite Register RG1, RG2 mit bzw. durch ein Schieberegister (shift register) implementiert werden, um sequenziell die Eingabewerte, welche periodisch vorgesehen sind, zu speichern. Das dritte, vierte und fünfte Register können mit den neu eingegebenen Untertemperaturzählwerten CNT1, CNT2, CNT3 pro Sensierperiode tSI erweitert bzw. ersetzt werden.
  • Als ein Ergebnis kann das erste Register RG1 den gegenwärtigen Haupttemperaturwert MT_C speichern und ausgeben, das zweite Register RG2 kann den vorangehenden Haupttemperaturwert MT_P speichern und ausgeben, und das dritte, vierte und fünfte Register RG3, RG4, RG5 können die gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte CNT1_C, CNT2_C und CNT3_C jeweils speichern und ausgeben.
  • 8 veranschaulicht die zwei Register RG1, RG2, um zwei Werte sequenziell zu speichern. Es können jedoch mehrere Register in Serie gekoppelt sein, um sequenziell mehrere Werte zu speichern. Die Anzahl von Registern zum Speichern und Ausgeben der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte CNTi_C können gemäß der Anzahl von Untersensoren geändert werden.
  • Obwohl in 8 nicht veranschaulicht, kann die Registereinheit 140a weiterhin ein Register zum Speichern eines Zählwerts des Referenztaktsignals RCLK, wie unter Bezugnahme auf die 21, 22 und 23 beschrieben werden wird und/oder ein Register zum Speichern eines Zählwertes eines Referenzpulssignals SRP aufweisen, wie unter Bezugnahme auf die 24, 25, 26 und 27 beschrieben werden wird.
  • 9 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Interrupt-Erzeugers in der Temperaturmanagementeinheit der 5 veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf 9 kann ein Interrupt-Erzeuger 180 von der Registereinheit 140 den gegenwärtigen Haupttemperaturwert MT_C und den vorangehenden Haupttemperaturwert MT_P unter den Temperaturinformationen, und einen ersten Temperaturzunahmegrenzwert TH_R1, einen zweiten Temperaturzunahmegrenzwert TH_R2, einen dritten Temperaturzunahmegrenzwert TH_R3, einen ersten Temperaturabfallgrenzwert TH_F1 und einen zweiten Temperaturabfallgrenzwert TH_F2 unter den Betriebsinformationen empfangen. Der Interrupt-Erzeuger 180 kann bestimmen, ob die Interrupt-Bedingung erfüllt ist, um das Interrupt-Signal INT zu aktivieren. Der dritte Temperaturzunahmegrenzwert TH_R3 kann größer sein als der zweite Temperaturzunahmegrenzwert TH_R2 und der zweite Temperaturzunahmegrenzwert TH_R2 kann größer sein als der erste Temperaturzunahmegrenzwert TH_R1. Der zweite Temperaturabfallgrenzwert TH_F2 kann größer sein als der erste Temperaturabfallgrenzwert TH_F1.
  • Der Interrupt-Erzeuger 180 kann erste bis fünfte Komparatoren 181, 182, 183, 184, 185 und ein erstes bis drittes ODER-Logikgate 186, 187, 188 aufweisen. Die Anzahl der Komparatoren kann gemäß der Anzahl der Grenzwerte geändert werden.
  • Der erste Komparator 181 kann das Auslöse- bzw. Ausschalt-Signal TRP basierend auf dem gegenwärtigen Haupttemperaturwert MT_C und dem dritten Temperaturzunahmegrenzwert TH_R3 erzeugen, d. h. einem maximalen Grenzwert. Beispielsweise kann der erste Komparator 181 das Auslöse- bzw. Ausschalt-Signal TRP auf den logischen High-Pegel bzw. Hoch-Pegel aktivieren, wenn der gegenwärtige Haupttemperaturwert MT_C größer ist als der dritte Temperaturzunahmegrenzwert TH_R3. Wie obenstehend beschrieben ist, kann die Leistungsmanagementeinheit 500 in Antwort auf das Auslöse- bzw. Ausschalt-Signal TRP die externe Leistungsversorgungsspannung, welche für das SOC vorgesehen ist, blockieren.
  • Der zweite Komparator 182 kann ein zweites Temperaturzunahme-Interrupt-Signal INT_R2 basierend auf dem gegenwärtigen Haupttemperaturwert MT_C, dem vorangehenden Haupttemperaturwert MT_P und dem zweiten Temperaturzunahmegrenzwert TH_R2 erzeugen. Beispielsweise kann der zweite Komparator 182 das zweite Temperaturzunahme-Interrupt-Signal INT_R2 auf den logischen High-Pegel bzw. Hoch-Pegel aktivieren, wenn der vorangehende Haupttemperaturwert MT_P kleiner als der zweite Temperaturzunahmegrenzwert TH_R2 ist und der gegenwärtige Haupttemperaturwert MT_C größer als der zweite Temperaturzunahmegrenzwert TH_R2 ist.
  • Der dritte Komparator 183 kann ein erstes Temperaturzunahme-Interrupt-Signal INT_R1 basierend auf dem gegenwärtigen Haupttemperaturwert MT_C, dem vorangehenden Haupttemperaturwert MT_P und dem ersten Temperaturzunahmegrenzwert TH_R1 erzeugen. Beispielsweise kann der dritte Komparator 183 das erste Temperaturzunahme-Interrupt-Signal INT_R1 auf den logischen High-Pegel bzw. Hoch-Pegel aktivieren, wenn der vorangehende Haupttemperaturwert MT_P kleiner als der erste Temperaturzunahmegrenzwert TH_R1 ist und der gegenwärtige Haupttemperaturwert MT_C größer als der erste Temperaturzunahmegrenzwert TH_R1 ist.
  • Der vierte Komparator 184 kann eine zweites Temperaturabfall-Interrupt-Signal INT_F2 basierend auf dem gegenwärtigen Haupttemperaturwert MT_C, dem vorangehenden Haupttemperaturwert MT_P und dem zweiten Temperaturabfallgrenzwert TH_F2 erzeugen. Beispielsweise kann der vierte Komparator 184 das zweite Temperaturabfall-Interrupt-Signal INT_F2 auf den logischen High-Pegel bzw. Hoch-Pegel aktivieren, wenn der vorangehende Haupttemperaturwert MT_P größer ist als der zweite Temperaturabfallgrenzwert TH_F2 und der gegenwärtige Haupttemperaturwert MT_C kleiner ist als der zweite Temperaturabfallgrenzwert TH_F2. Der fünfte Komparator 185 kann ein erstes Temperaturabfall-Interrupt-Signal INT_F1 basierend auf dem gegenwärtigen Haupttemperaturwert MT_C, dem vorangehenden Haupttemperaturwert MT_P und dem ersten Temperaturabfallgrenzwert TH_F1 erzeugen. Beispielsweise kann der fünfte Komparator 185 das erste Temperaturabfall-Interrupt-Signal INT_F1 auf den logischen High-Pegel bzw. Hoch-Pegel aktivieren, wenn der vorangehende Haupttemperaturwert MT_P größer ist als der erste Temperaturabfallgrenzwert TH_F1 und der gegenwärtige Haupttemperaturwert MT_C kleiner ist als der erste Temperaturabfallgrenzwert TH_F1.
  • Das erste ODER-Logikgate 186 kann eine ODER-Logikoperation auf dem ersten und dem zweiten Temperaturzunahme-Interrupt-Signal INT_R1, INT_R2 durchführen, um ein Temperaturzunahme-Interrupt-Signal INT_R zu erzeugen. Das zweite ODER-Logikgate 187 kann eine ODER-Logikoperation auf dem ersten und dem zweiten Temperaturabfall-Interrupt-Signal INT_F1, INT_F2 durchführen, um ein Temperaturabfall-Interrupt-Signal INT_F zu erzeugen. Das dritte ODER-Logikgate 188 kann eine ODER-Logikoperation auf dem Temperaturzunahme-Interrupt-Signal INT_R und dem Temperaturabfall-Interrupt-Signal INT_F durchführen, um das Interrupt-Signal INT zu erzeugen.
  • Als ein Ergebnis repräsentiert die Aktivierung des ersten Temperaturzunahme-Interrupt-Signals INT_R1, dass die Haupttemperatur über den ersten Temperaturzunahmegrenzwert TH_R1 zunimmt, und die Aktivierung des zweiten Temperaturzunahme-Interrupt-Signals INT_R2 repräsentiert, dass die Haupttemperatur über den zweiten Temperaturzunahmegrenzwert TH_R2 zunimmt. Ähnlich repräsentiert die Aktivierung des ersten Temperaturabfall-Interrupt-Signals INT_F1, dass die Haupttemperatur über den ersten Temperaturabfallgrenzwert TH_F1 abnimmt, und die Aktivierung des zweiten Temperaturabfall-Interrupt-Signals INT-F2 repräsentiert, dass die Haupttemperatur über den zweiten Temperaturabfallgrenzwert TH_F2 abnimmt. Die Aktivierung des Temperaturzunahme-Interrupt-Signals INT_R repräsentiert, dass wenigstens ein Temperaturzunahme-Ereignis auftritt, und die Aktivierung des Temperaturabfall-Interrupt-Signals INT_F repräsentiert, dass wenigstens ein Temperaturabfall-Ereignis auftritt. Die Aktivierung des Interrupt-Signals INT repräsentiert, dass wenigstens eines des Temperaturzunahme-Ereignisses und des Temperaturabfall-Ereignisses auftritt.
  • Die Logikpegelwerte des ersten und des zweiten Temperaturzunahme-Interrupt-Signals INT_R1, INT_R2 und des ersten und zweiten Temperaturabfall-Interrupt-Signals INT_F1, INT_F2 können vorgesehen sein für und als die oben erwähnten Interrupt-Statuswerte gespeichert werden in der Registereinheit 140.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform mag nur das Interrupt-Signal INT für den Prozessor 400 vorgesehen sein. Wenn das Interrupt-Signal INT aktiviert wird, kann der Prozessor unter Bezugnahme auf die Haupttemperaturwerte MT_P, MT_C und/oder die Interrupt-Statuswerte, welche in der Registereinheit 140 gespeichert sind, bestimmen, welche Art von Ereignis auftritt.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform können das erste und das zweite Temperaturzunahme-Interrupt-Signal INT_R1, INT_R2 und das erste und zweite Temperaturabfall-Interrupt-Signal INT_F1, INT_F2 direkt für den Prozessor 400 vorgesehen sein. In diesem Fall kann der Prozessor basierend auf den empfangenen Signalen, ohne auf die gespeicherten Werte in der Registereinheit 140 Bezug zu nehmen, bestimmen, welche Art von Ereignis auftritt.
  • 10 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Managen der Temperatur in einem SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf die 4 bis 10 kann die Temperaturmanagementeinheit TMU beispielsweise durch ein Versetzen der Temperaturmanagementeinheit TMU in einen Aktivierungszustand in Antwort auf das Betriebssteuer- bzw. Betriebsregelsignal DOC von dem Prozessor 400 in dem SOC 20 und ein Speichern von Betriebsinformationen in der Temperaturmanagementeinheit TMU initialisiert werden (Block S101). Wenn die Temperaturmanagementeinheit TMU initialisiert ist, werden der Hauptsensor MS und die Untersensoren SSi aktiviert, um das Haupttemperatursignal SMT und die Untertemperatursignale SPi zu erzeugen.
  • Der Temperaturabtaster 160 in der Temperaturmanagementeinheit TMU kann das Haupttemperatursignal SMT und Untertemperatursignale SPi periodisch abtasten (Block S221) und die Abtastwerte LAT, CNTi für die Registereinheit 140 vorsehen. Die Registereinheit 140 kann den vorangehenden Haupttemperaturwert MT_P, den gegenwärtigen Haupttemperaturwert MT_C und die gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte CNTi_C speichern (Block S231). Der Interrupt-Erzeuger 180 kann die Haupttemperaturwerte MT_P, MT_C und die Grenzwerte TH_Ri, TH_Fi vergleichen, um zu bestimmen, ob die Interrupt-Bedingung erfüllt ist (Blöcke S241, S242, S243). Der Interrupt-Erzeuger 180 kann das Auslöse- bzw. Ausschalt-Signal TRP aktivieren (Block S261), wenn der gegenwärtige Haupttemperaturwert MT_C größer ist als der maximale Temperaturgrenzwert TH_RMAX (Block S241: JA). Der Interrupt-Erzeuger 180 kann das Temperaturzunahme-Interrupt-Signal INT_Ri aktivieren (Block S262), wenn der vorangehende Haupttemperaturwert MT_P kleiner ist als der Temperaturzunahmegrenzwert TH_Ri und der gegenwärtige Haupttemperaturwert MT_C größer ist als der Temperaturzunahmegrenzwert TH_Ri (Block S242: JA). Der Interrupt-Erzeuger 180 kann das Temperaturabfall-Interrupt-Signal INT_Fi aktivieren (Block S263), wenn der vorangehende Haupttemperaturwert MT_P größer ist als der Temperaturabfallgrenzwert TH_Fi und der gegenwärtige Haupttemperaturwert MT_C kleiner ist als der Temperaturabfallgrenzwert TH_Fi (Block S243: JA).
  • Wie obenstehend beschrieben ist, kann, wenn das Auslöse- bzw. Ausschalt-Signal TRP aktiviert ist, die externe Leistungsversorgungsspannung von einem Anlegen an das SOC 20 blockiert werden und demnach kann das Temperaturmanagement vollendet werden. Wenn das Temperaturzunahme-Interrupt-Signal INT_Ri oder das Temperaturabfall-Interrupt-Signal INT_Fi aktiviert wird, kann der Prozessor 400 die oben erwähnte Interrupt-Serviceroutine ISR ausführen (Block S281). Obwohl 10 veranschaulicht, dass die Vergleichsoperationen (Blöcke 241, 242, 243) sequenziell durchgeführt werden, können die Vergleichsoperationen gleichzeitig bzw. simultan durchgeführt werden, beispielsweise unter Verwendung des Interrupt-Erzeugers 180, wie in 9 veranschaulicht ist.
  • Die 11 und 12 sind Diagramme zum Beschreiben eines Temperaturmanagements eines Hysterese-Schemas gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
  • Das Temperaturmanagementverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann unter Verwendung eines dynamischen Spannungs- & Frequenzskalierungs (DVFS = Dynamic Voltage & Frequency Scaling = Dynamisches Spannungs- & Frequenz-Skalier)-Schemas durchgeführt werden. In dem DVFS-Schema wird eine Spannung und/oder eine Frequenz dynamisch gemäß einem Betriebszustand des Prozessors geändert. In den Verfahren zum Managen der Temperatur können wenigstens eine der Leistungsversorgungsspannungen und der Betriebsfrequenzen des SOC und/oder der jeweiligen Unterblöcke dynamisch gemäß der Haupttemperatur des SOC und/oder Untertemperaturen der Unterblöcke geändert werden. In einigen Ausführungsformen können der Betriebsstatus des Prozessors und die Temperatur verknüpft werden, um das DVFS-Schema durchzuführen.
  • Bezug nehmend auf 11 kann eine Zunahme des Leistungspegels bzw. Leistungsniveaus von einem relativ niedrigen Leistungspegel bzw. Leistungsniveau L1 zu einem relativ hohen Leistungspegel bzw. Leistungsniveau L2 durchgeführt werden, wenn die Temperatur geringer wird als der Temperaturabfallgrenzwert TH_Fi. Wenn die Temperatur auf den relativ niedrigen Wert geändert wird, können die Betriebsspannungen und/oder -frequenzen erhöht werden, um die Betriebsgeschwindigkeit oder die Leistungsfähigkeit des SOC und/oder der jeweiligen Unterblöcke zu erhöhen.
  • Eine Abnahme des Leistungspegels von dem relativ hohen Leistungspegel L2 auf einen relativ niedrigen Leistungspegel L1 kann durchgeführt werden, wenn die Temperatur größer wird als der Temperaturzunahmegrenzwert TH_Ri. Wenn die Temperatur auf den relativ hohen Wert geändert wird, können die Betriebsspannungen und/oder -frequenzen verringert werden, um einen inkorrekten Betrieb und eine Leistungsverschlechterung des SOC und/oder der jeweiligen Unterblöcke zu vermeiden.
  • Wie in 11 veranschaulicht ist, kann in dem Hysterese-Schema der Temperaturabfallgrenzwert TH_Fi, welcher ein Referenzwert zum Erhöhen des Leistungspegels ist, kleiner sein als der Temperaturzunahmegrenzwert TH_Ri, welcher ein Referenzwert zum Verringern des Leistungspegels ist. Wenn die Differenz zwischen dem Temperaturabfallgrenzwert TH_Fi und dem Temperaturzunahmegrenzwert TH_Ri zunimmt, kann der Leistungspegel relativ länger ohne eine Änderung aufrechterhalten werden. Wenn die Differenz zwischen dem Temperaturabfallgrenzwert TH_Fi und dem Temperaturzunahmegrenzwert TH_Ri abnimmt, kann der Leistungspegel häufiger geändert werden. Das heißt, wenn die Differenz zwischen dem Temperaturabfallgrenzwert TH_Fi und dem Temperaturzunahmegrenzwert TH_Ri zunimmt, kann die Stabilität des Betriebs des SOC erhöht werden, die Leistungsaufnahme jedoch kann erhöht sein. Im Gegensatz dazu kann, wenn die Differenz zwischen dem Temperaturabfallgrenzwert TH_Fi und dem Temperaturzunahmegrenzwert TH_Ri abnimmt, die Leistungsfähigkeit des SOC aufgrund einer häufigen Änderung des Leistungspegels relativ gering sein. Demnach können der Temperaturabfallgrenzwert TH_Fi und der Temperaturzunahmegrenzwert TH_Ri angemessen basierend auf einer Charakteristik des SOC bestimmt werden.
  • Ein Beispiel für das Variieren der Haupttemperatur über der Zeit ist in 12 veranschaulicht. Die Punkte in 12 repräsentieren die Haupttemperaturwerte, welche pro Sensierperiode tSI abgetastet werden. Wie unter Bezugnahme auf 11 beschrieben wird, kann das Temperaturmanagement des Hysterese-Schemas durch ein Setzen bzw. Wählen des ersten Temperaturabfallgrenzwerts TH_F1 kleiner als den ersten Temperaturzunahmegrenzwert TH_R1 und des zweiten Temperaturabfallgrenzwerts TH_F2 kleiner als den zweiten Temperaturzunahmegrenzwert TH_R2 durchgeführt werden.
  • Die Haupttemperatur wird zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 über den ersten Temperaturzunahmegrenzwert TH_R1 erhöht und demnach wird das erste Temperaturzunahme-Interrupt-Signal INT_R1 zur Zeit t2 aktiviert. Die Haupttemperatur wird zwischen der Zeit t4 und der Zeit t5 und zwischen der Zeit t10 und der Zeit t11 über den zweiten Temperaturzunahmegrenzwert TH_R2 erhöht und demnach wird das zweite Temperaturzunahme-Interrupt-Signal INT_R2 zur Zeit t5 und zur Zeit t11 aktiviert.
  • Da der Temperaturabfallgrenzwert gemäß dem Hysterse-Schema gewählt ist, so dass er kleiner ist als der Temperaturzunahmegrenzwert, wird das Temperaturabfall-Interrupt-Signal nicht aktiviert, auch wenn die Haupttemperatur zurück auf den Wert niedriger als dem Temperaturzunahmegrenzwert verringert wird. Beispielsweise wird das Temperaturabfall-Interrupt-Signal nicht aktiviert, auch wenn die Haupttemperatur über den zweiten Temperaturzunahmegrenzwert TH_R2 hinweg zwischen der Zeit t5 und der Zeit t6 verringert wird. Die Haupttemperatur wird zwischen der Zeit t8 und der Zeit t9 über den zweiten Temperaturabfallgrenzwert TH_F2 hinweg verringert und demnach wird das zweite Temperaturabfall-Interrupt-Signal INT_F2 zur Zeit t9 aktiviert.
  • Die Haupttemperatur wird zwischen der Zeit t12 und der Zeit t13 über den dritten Temperaturzunahmegrenzwert TH_R3, d. h. den maximalen Temperaturgrenzwert, erhöht und demnach wird das Auslöse- bzw. Ausschalt-Signal TRP aktiviert, um die externe Leistungsversorgungsspannung, welche für das SOC vorgesehen ist, zu blockieren.
  • Unter Verwendung solch eines DVFS-Schemas und des Hysterese-Schemas kann das effiziente Management der Temperatur durchgeführt werden.
  • 13 ist ein Diagramm, welches einen Hauptsensor in einer Temperaturmanagementschaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf 13 kann ein Hauptsensor 200 einen Temperaturdetektor (DET) 220 und einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 240 aufweisen. Der Temperaturdetektor 220 kann wenigstens eines eines Spannungssignals VPTAT und eines Stromsignals IPTAT proportional zu der Haupttemperatur ausgeben. Der Analog-Digital-Wandler 240 kann die Ausgabe des Temperaturdetektors 220 in ein digitales Signal umwandeln, um das Haupttemperatursignal SMT von n Bits zu erzeugen. Wie obenstehend beschrieben ist, kann der Hauptsensor 200 in Antwort auf das Sensieraktiviersignal ENS von dem Sensorcontroller 120 aktiviert werden.
  • Im Allgemeinen kann der Analog-Digital-Wandler 240 eine relativ komplexe Konfiguration haben, um die Analog-Digital-Umwandlung durchzuführen. Demnach kann der Analog-Digital-Wandler 240 einen relativ großen Bereich in dem SOC besetzen. Da der Analog-Digital-Wandler 240 die Multibits des Haupttemperatursignals SMT übertragen muss, kann das Routen der Signalleitungen eine Last für ein Design des SOC verursachen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann ohne ein Verschlechtern der Leistungsfähigkeit des Temperaturmanagements die Größe des SOC verringert werden und die Beschränkung des Routing kann erleichtert werden durch ein Implementieren des einen Hauptsensors 200 mit bzw. durch einen Digitalsensor und der anderen Untersensoren durch bzw. mit Pulssensoren, was ein kleineres Besetzungsgebiet bzw. einen kleineren Besetzungsbereich und eine geringere Anzahl von Signalleitungen als der Digitalsensor benötigt.
  • 14 ist ein Schaltbild, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Temperaturdetektors in dem Hauptsensor der 13 veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf 14 kann ein Temperaturdetektor 222 einen ersten und einen zweiten PMOS-Transistor M1, M2, einen Rückkopplungsverstärker AMP, einen Widerstand R und einen ersten und einen zweiten bipolaren Transistor B1, B2 aufweisen, welche zwischen einer Leistungsversorgungsspannung VDD und einer Massespannung VSS, wie in 14 veranschaulicht ist, gekoppelt sind. Eine Spannung dVBE über den Widerstand R kann als Ausdruck 1 erhalten werden.
  • (Ausdruck 1)
    • dVBE = VBE1 – VBE2 = VT·Ln(Ic1/Is1) – VT·Ln(n·Ic2/Is2) = VT·Ln(n).
  • In Ausdruck 1 zeigen Is1 und Is2 umgekehrte Sättigungsströme der Bipolar-Transistoren B1, B2 an und Ic1 und Ic2 zeigen Ströme an, welche durch die Bipolar-Transistoren B1, B2 fließen, wobei n ein Verstärkungsverhältnis der Bipolar-Transistoren B1, B2 ist, und VT eine Temperaturspannung anzeigt, welche proportional zu einer absoluten Temperatur des Temperaturdetektors 222 ist. Ln(n) ist ein konstanter Wert und demnach sind die Spannung dVBE über den Widerstand R und der Strom 12, welcher durch den Widerstand R fließt, proportional zu der Temperaturänderung. Das Spannungssignal VPTAT und das Stromsignal IPTAT können basierend auf der Spannung dVBE und dem Strom 12 proportional zu der Betriebstemperatur ausgegeben werden.
  • 15 ist ein Diagramm, welches einen Untersensor in einer Temperaturmanagementschaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • Jeder der Untersensoren in der Temperaturmanagementschaltung gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann die gleiche Konfiguration haben. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Untersensor 310 einen Ringoszillator aufweisen, wie in 15 veranschaulicht ist. Der Ringoszillator hat eine Betriebsgeschwindigkeit proportional zu der Untertemperatur eines entsprechenden Unterblocks, um ein Temperatursignal SPi auszugeben. Der Ringoszillator kann ein NAND-Logikgate 311 und Inverter 312, 313, 314, 315 aufweisen, welche kaskadengekoppelt sind. Die Ausgabe des letzten Inverters 315 kann zu dem NAND-Logikgate 311 zurückgeführt werden. Der Ringoszillator kann in Antwort auf das Sensieraktiviersignal ENS, welches dem NAND-Logikgate 311 zugeführt wird, aktiviert werden.
  • Das NAND-Logikgate 311 und die Inverter 312, 313, 314, 115 haben Betriebsgeschwindigkeiten proportional zu der Temperatur und demnach kann das Untertemperatursignal SPi eine Frequenz porportional zu der Temperatur haben.
  • Die 16 und 17 sind Diagramme, welche beispielhafte Ausführungsformen eines Inverters in dem Untersensor der 15 veranschaulichen.
  • Bezug nehmend auf 16 kann ein Inverter 312 einen ersten PMOS-Transistor MP1, einen ersten NMOS-Transistor MN1 und einen zweiten NMOS-Transistor MN2 aufweisen, welche zwischen der Leistungsversorgungsspannung VDD und der Massespannung VSS kaskadengekoppelt sind. Das Ausgangssignal IN der vorangehenden Stufe (dem NAND-Logikgate oder einem anderen Inverter) wird Gate-Elektroden des ersten PMOS-Transistors MP1 und des ersten NMOS-Transistors zugeführt. Das invertierte Signal OUT wird als eine Eingabe für die nächste Stufe vorgesehen. Das Spannungssignal VPTAT, welches proportional zu der Temperatur ist, wird an eine Gate-Elektrode des zweiten NMOS-Transistors MN2 angelegt. Wenn die Temperatur zunimmt, nimmt der gezogene Strom (sinking current), welcher durch den zweiten NMOS-Transistor NM2 fließt, zu, da der Pegel des Spannungssignals VPTAT in Proportion zu der Temperatur zunimmt. Die Betriebsgeschwindigkeit des Inverters 312a kann abhängig von der Temperatur zunehmen, und demnach kann der Untersensor 310, welcher die Inverter als die Inverter 312a der 16 verwendet, das Untertemperatursignal SPi ausgeben, welches die Frequenz proportional zu der Untertemperatur hat.
  • Bezug nehmend auf 17 kann ein Inverter 312b einen PMOS-Transistor MP3 und einen NMOS-Transistor MN3 aufweisen, welche das Ausgangssignal IN von der vorangehenden Stufe empfangen, um ein invertiertes Signal OUT an die nächste Stufe auszugeben. Wie in 17 veranschaulicht ist, kann der Inverter 312b die Invertieroperation durch ein Empfangen des Stromsignals IPTAT, welches proportional zu der Temperatur ist, als einen Source-Strom, durchführen. Wenn die Temperatur zunimmt, nimmt der Source-Strom (sourcing current) IPTAT zu und demnach kann die Betriebsgeschwindigkeit des Inverters 312b zunehmen. Als ein Ergebnis kann der Untersensor 310, welcher die Inverter als den Inverter 312b der 17 verwendet, das Untertemperatursignal SPi ausgeben, welches die Frequenz proportional zu der Untertemperatur hat.
  • Durch die obenstehend beschriebene Konfiguration können die Untersensoren SSi, welche ein relativ kleines Besetzungsgebiet haben, implementiert werden, um die Pulssignale, d. h. das Untertemperatursignal SPi zu erzeugen, welches die Frequenzen proportional zu den Untertemperaturen der jeweiligen Unterblöcke BLKi hat.
  • Die 18, 19 und 20 sind Diagramme, welche beispielhafte Ausführungsformen zum Steuern bzw. Regeln des Betriebs eines SOC veranschaulichen.
  • Ein Spannungsregulator bzw. Spannungsregulierer 700 der 18 kann einen Referenzspannungserzeuger bzw. Referenzspannungsgenerator VREF 710, welcher konfiguriert ist, um eine Referenzspannung in Antwort auf ein Spannungssteuer- bzw. -regelsignal VCTRi zu erzeugen, und einen Einsverstärkungsverstärker AMP 712 aufweisen, welcher konfiguriert ist, um eine Ausgangsspannung VDDi basierend auf der Referenzspannung zu steuern bzw. zu regeln. Der Pegel der Referenzspannung kann durch ein Steuern bzw. Regeln des Pegels des Spannungssteuer- bzw. -Regelsignals VCTRi angepasst werden, und demnach kann der Pegel der Ausgangsspannung VDDi gesteuert bzw. geregelt werden. Die Ausgangsspannung VDDi kann als eine interne Leistungsversorgungsspannung des SOC und/oder eine Leistungsversorgungsspannung eines entsprechenden Unterblocks vorgesehen sein.
  • Bezug nehmend auf 19 kann ein Unterblock BLKi 800 mit der Leistungsversorgungsspannung VDD durch einen Leistungsgate-Transistor bzw. Powergating-Transistor MG gekoppelt sein. In diesem Fall kann die Spannung, welche für den Unterblock BLKi vorgesehen ist, durch ein Anpassen eines Gatespannungssignals PGi, welches an ein Gate des Powergating-Transistors MG angelegt ist, gesteuert bzw. geregelt werden.
  • Ein Phasenregelkreis (PLL = Phase-Locked Loop = Phasenregelkreis) 900 der 20 kann eine Frequenz eines Ausgangstaktsignals CLKi basierend auf einem Taktsteuer- bzw. -regelsignal CCTRi steuern bzw. regeln. In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Frequenzteiler DIV 910 das Taktsteuer- bzw. -regelsignal CCTRi empfangen und ein geteiltes Taktsignal durch ein Teilen des rückgeführten Taktsignals CLKi in einem Teilverhältnis entsprechend dem Taktsteuer- bzw. -regelsignal CCTRi erzeugen. Ein Phasen- und Frequenzdetektor P/F 920 kann ein oben-unten-Signal durch ein Vergleichen des geteilten Taktsignals mit einem Referenztaktsignal RCK erzeugen. Eine Ladungspumpe CP 930 kann eine Steuer- bzw. Regelspannung basierend auf dem oben-unten-Signal erzeugen. Ein Schleifenfilter LF 940 kann die Steuer- bzw. Regelspannung filtern. Ein spannungsgesteuerter bzw. -geregelter Oszillator VCO 950 kann das Taktsignal CLKi in Antwort auf die gefilterte Steuer- bzw. Regelspannung, welche von dem Schleifenfilter LF empfangen wird, erzeugen. Als solches können die Betriebsfrequenz, d. h. die Frequenz des Taktsignals CLKi des SOC und/oder der jeweiligen Unterblöcke gesteuert bzw. geregelt werden.
  • Das Steuer- bzw. Regelsignal VCTRi, PGi und CCTRi der 18, 19 und 20 kann das Temperaturmanagementsignal TM sein, welches als das Ergebnis des Ausführens der Interrupt-Serviceroutine ISR durch den Prozessor 400 der 4 erzeugt wird. Die 18, 19 und 20 veranschaulichen nichtbeschränkende Beispiele des Steuerns bzw. Regelns der Betriebsgeschwindigkeiten des SOC und der Unterblöcke, und die Betriebsgeschwindigkeiten können unter Verwendung verschiedener Spannungsregulatoren und/oder Taktregulatoren gesteuert bzw. geregelt werden.
  • 21 ist ein Blockschaltbild, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Temperaturabtasters in der Temperaturmanagementeinheit der 5 veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf 21 kann ein Temperaturabtaster 160b eine Latch-Einheit bzw. Signalspeichereinheit 168, eine Mehrzahl von Untertemperaturzählern 161, 162, 163 und einen Referenzzähler 167 aufweisen. Verglichen mit dem Temperaturabtaster 160a der 6 kann der Temperaturabtaster 160 weiterhin den Referenzzähler 167 aufweisen.
  • Die Signalspeichereinheit 168 kann das Haupttemperatursignal SMT periodisch einrsasten bzw. speichern, um einen Haupttemperaturwert LAT pro Sensierperiode vorzusehen. Wie obenstehend beschrieben ist, kann die Sensierperiode basierend auf den Aktivierungszeitpunkten des Sensierstartsignals SENS und des Sensier-Erledigtsignals SEND bestimmt werden. Die Untertemperaturzähler 161, 162, 163 können Pulse der Untertemperatursignale SP1, SP2, SP3 periodisch zählen, um Untertemperaturzählwerte CNT1, CNT2, CNT3 pro Sensierperiode vorzusehen.
  • Der Referenzzähler 167 kann Zyklen eines Referenztaktsignals RCLK periodisch zählen, um einen Referenzzählwert CNTR vorzusehen, wobei das Referenztaktsignal RCLK eine Referenzfrequenz unabhängig von der Temperatur hat. Das Referenztaktsignal RCLK kann unter Verwendung eines Kristalloszillators, welcher extern, außerhalb des SOC angeordnet sein kann, erzeugt werden.
  • Der Haupttemperaturwert LAT, der Referenzzählwert CNTR und die Untertemperaturzählwerte CNT1, CNT2, CNT3 können für die Registereinheit 140 vorgesehen sein. Der Haupttemperaturwert LAT, der Referenzzählwert CNTR und die Untertemperaturzählwerte CNT1, CNT2, CNT3 können in der Registereinheit 140a wie unter Bezugnahme auf 8 beschrieben ist, gespeichert werden. In diesem Fall kann die Registereinheit 140a weiterhin ein Register aufweisen, um einen gegenwärtigen Referenzzählwert basierend auf dem Referenzzählwert CNTR zu speichern, welcher periodisch vorgesehen ist.
  • 22 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches den Betrieb einer Temperaturmanagementeinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht. 22 veranschaulicht den Betrieb entsprechend der Ausführungsform der 21, wobei der Temperaturabtaster 160b weiterhin den Referenzzähler 167 aufweist.
  • Bezug nehmend auf 22 wird das Sensieraktiviersignal ENS zur Zeit t1 aktiviert, wenn die Temperaturmanagementeinheit TMU initialisiert wird. Der Hauptsensor MS und die Untersensoren SPi (i = 1, 2, 3 ..., k) beginnen das Erzeugen des Haupttemperatursignals SMT und der Untertemperatursignale SPi in Antwort auf das Sensieraktiviersignal ENS. Das Haupttemperatursignal SMT repräsentiert digitale Werte DGT1, DGT2, DGT3 der Haupttemperatur, welche periodisch gemessen werden. Die Messperiode der digitalen Werte DGT1, DGT2, DGT3 kann gemäß einer Konfiguration des Hauptsensors MS und/oder einer Steuerung bzw. Regelung des Sensorcontrollers 120 bestimmt werden. Die Untertemperatursignale SPi sind als die Pulssignale vorgesehen, welche die jeweiligen Frequenzen haben, die den Untertemperaturen der Unterblöcke BLKi entsprechen. Das Referenztaktsignal RCLK kann unter Verwendung eines Kristalloszillators wie obenstehend beschrieben ist, erzeugt werden, um die im Wesentlichen konstante Frequenz unabhängig von der Temperatur zu haben.
  • Wenn das Sensierstartsignal SENS zu der Zeit t2 aktiviert wird, können die Signalspeicherschaltung 168, der Referenzzähler 167 und die Untertemperaturzähler 161, 162, 163 in der Temperaturabtastvorrichtung 160b zurückgesetzt werden. Der Referenzzähler 167 und die Untertemperaturzähler 161, 162, 163 können den Zählbetrieb zur Zeit t3 nach dem Rücksetzzeitintervall tRS starten. Wenn das Sensier-Erledigtsignal SEND zur Zeit t4 nach der Zählperiode tCP aktiviert wird, kann die Signalspeichereinheit 168 den digitalen Wert DGT1 des Haupttemperatursignals SMT einrasten bzw. speichern, und der abgetastete Haupttemperaturwert LAT1 wird für die Registereinheit 140 vorgesehen. Zur Zeit t4 können der Zählbetrieb des Referenzzählers 167 und der Untertemperaturzähler 161, 162, 163 vollendet werden und der abgetastete Referenzzählwert CNTR1 und die abgetasteten Untertemperaturzählwerte CNTi1 werden für die Registereinheit 140 vorgesehen.
  • Nach dem Ausgabezeitintervall tOUT wird das Sensierstartsignal SENS wiederum zur Zeit t5 aktiviert. Die oben erwähnten Rücksetz-, Zähl-, Tast- und Ausgabe-Operationen werden wiederholt und der nächste Haupttemperaturwert LAT2, der nächste Referenzzählwert CNTR2 und die nächsten Untertemperaturzählwerte CNTi2 können für die Registereinheit 140 vorgesehen werden.
  • Als solches können das Haupttemperatursignal SMT, das Referenztaktsignal RCLK und die Untertemperatursignale SPi pro Sensierperiode tSI abgetastet werden und die Abtastwerte LAT, CNTR, CNTi können periodisch für die Registereinheit 140 vorgesehen werden.
  • 23 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Managen der Temperaturen in einem SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf die 2, 4, 22 und 23 kann die Temperaturmanagementeinheit TMU beispielsweise durch ein Versetzen der Temperaturmanagementeinheit TMU in einen aktivierten Zustand in Antwort auf ein Steuer- bzw. Regelsignal von einem Prozessor in dem SOC und ein Speichern der Betriebsinformationen der Temperaturmanagementeinheit TMU initialisiert werden (Block S105). Wenn die Temperaturmanagementeinheit TMU initialisiert ist, werden der Hauptsensor MS und die Untersensoren SSi aktiviert, um das Haupttemperatursignal SMT und die Untertemperatursignale SPi zu erzeugen, und das Referenztaktsignal RCLK kann vorgesehen werden.
  • Die Temperaturmanagementeinheit TMU kann das Haupttemperatursignal SMT, das Referenztaktsignal RCLK und Untertemperatursignale SPi periodisch abtasten (Block S225). Die Temperaturmanagementeinheit TMU kann bestimmen, ob der Abtastwert des Haupttemperatursignals SMT eine Interrupt-Bedingung erfüllt (Block S245), unabhängig von den abgetasteten Werten der Untertemperatursignale SSi. Die Interrupt-Bedingung kann gewählt werden, um zu bestimmen, ob eine wahrnehmbare Änderung der Haupttemperatur in dem SOC auftritt.
  • Wenn das Haupttemperatursignal SMT die Interrupt-Bedingung nicht erfüllt (Block S245: NEIN), kann die Temperaturmanagementeinheit TMU das Haupttemperatursignal SMT, das Referenztaktsignal RCLK und die Untertemperatursignale der nächsten Abtastperiode abtasten (Block S225), um zu bestimmen, ob der nächste abgetastete Wert des Haupttemperatursignals SMT die Interrupt-Bedingung erfüllt (Block S245).
  • Wenn das Haupttemperatursignal SMT die Interrupt-Bedingung erfüllt (Block S245: JA), kann die Temperaturmanagementeinheit TMU das Interrupt-Signal INT erzeugen (Block S265). Wenn das Interrupt-Signal INT erzeugt wird, kann die Interrupt-Serviceroutine ISR basierend auf den Abtastwerten des Referenztaktsignals RCLK und der Untertemperatursignale SPi (Block S285) ausgeführt werden. Die Interrupt-Serviceroutine ISR kann als Software, Hardware oder Kombination davon zum Analysieren der Temperaturverteilung der Unterblöcke BLKi implementiert werden, um angemessene Schritte zu unternehmen. Beispielsweise kann die Interrupt-Serviceroutine ISR ein Programm sein, welches durch den Prozessor in dem SOC ausgeführt wird.
  • Als solches kann die Haupttemperatur des SOC überwacht werden, um das Interruptsignal INT basierend auf dem Haupttemperatursignal SMT unabhängig von den Untertemperatursignalen SPi zu erzeugen, die Untertemperatursignale SPi mögen bzw. können nur berücksichtigt werden, wenn das Interrupt-Signal INT erzeugt wird, und demnach kann ein effizientes und schnelles Temperaturmanagement durchgeführt werden.
  • Die Interrupt-Serviceroutine ISR kann basierend auf den Abtastwerten des Referenztaktsignals RCLK und der Untertemperatursignale SPi wie folgt ausgeführt werden.
  • Gegenwärtige Untertemperaturfrequenzen können basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturzählwerten CNTi_C, dem gegenwärtigen Referenzzählwert CNTR_C und der Referenzfrequenz berechnet werden, wobei jede der gegenwärtigen Untertemperaturfrequenzen proportional zu jeder der Untertemperaturen ist. Beispielsweise können die gegenwärtigen Untertemperaturfrequenzen unter Verwendung von Ausdruck 2 berechnet werden.
  • (Ausdruck 2)
    • Fj = (CNTj_C/CNTR_C)·Fr
  • In Ausdruck 2 zeigen Fj und CNTj_C die Frequenz und den Untertemperaturzählwert des j-ten Untertemperatursignals SPj an, und Fr und CNTR_C zeigen die Referenzfrequenz und den gegenwärtigen Referenzzählwert des Referenztaktsignals RCLK an. Die Berechnung von Ausdruck 2 ist auf der Annahme basiert, dass die Sensierperiode, d. h. die Abtastperiode identisch hinsichtlich des Referenztaktsignals RCLK und der Untertemperatursignale SPi ist. Nachdem die Untertemperaturfrequenzen Fi berechnet sind, kann die Differenz Ti – Tk zwischen den zwei gegenwärtigen Untertemperaturwerten unter Verwendung von Ausdruck 3 berechnet werden.
  • (Ausdruck 3)
    • Tj – Tk = b1·(Fj – Fk)
  • In Ausdruck 3 zeigen Tj und Tk die gegenwärtigen Untertemperaturwerte des j-ten und k-ten Unterblocks BLKj, BLKk an, Fj und Fk zeigen die Frequenzen der j-ten und k-ten Unterblöcke BLKj, BLKk an, welche unter Verwendung von Ausdruck 2 erhalten werden können, und b1 zeigt einen konstanten Wert an. Die Konstante b1 kann durch Experimente unter realen Betriebsbedingungen bestimmt werden, nachdem das SOC, welches die Temperaturmanagementschaltung aufweist, integriert ist.
  • Die jeweiligen gegenwärtigen Untertemperaturwerte können unter Verwendung von Ausdruck 4 berechnet werden.
  • (Ausdruck 4)
    • Tj = c1·Fj + c2
  • In Ausdruck 4 zeigt Tj den gegenwärtigen Untertemperaturwert des j-ten Unterblocks BLKj an, Fj zeigt die Frequenz des j-ten Untertemperatursignals SPj an, welches unter Verwendung von Ausdruck 2 berechnet werden kann, und c1 und c2 zeigen konstante Werte an. Die Konstanten c1 und c2 können ebenfalls durch Experimente unter realen Betriebsbedingungen bestimmt werden, nachdem das SOC, welches die Temperaturmanagementschaltung aufweist, integriert ist.
  • Die Berechnungen der Ausdrücke 3 und 4 sind auf der Annahme basiert, dass die Frequenzen der Untertemperatursignale SPi proportional zu der Untertemperatur sind. Die jeweiligen Betriebsgeschwindigkeiten der Unterblöcke können basierend auf den Differenzen Tj – Tk zwischen den gegenwärtigen Untertemperaturwerten und/oder dem gegenwärtigen Untertemperaturwert Tj gesteuert bzw. geregelt werden.
  • 24 ist ein Diagramm, welches ein Layout einer Temperaturmanagementschaltung in einem SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf 24 weist eine Temperaturmanagementschaltung in einem SOC 30 eine Temperaturmanagementeinheit (TMU = Temperature Management Unit = Temperaturmanagementeinheit) 100, einen Hauptsensor (MS = Main Sensor = Hauptsensor) 200, eine Mehrzahl von Untersensoren SS1 310, SS2 320, SS3 330, SS4 340 und einen zusätzlichen Untersensor (AS = Additional Subsidiary Sensor = Zusätzlicher Untersensor) 360 auf. 24 veranschaulicht vier Untersensoren zur Vereinfachung der Beschreibung, die Anzahl der Untersensoren kann jedoch gemäß der Konfiguration des SOC 30 variieren. Andere Elemente in dem SOC 30 sind mit Ausnahme der Temperaturmanagementschaltung ausgelassen.
  • Verglichen mit der Temperaturmanagementschaltung der 2 kann die Temperaturmanagementschaltung der 24 weiterhin den zusätzlichen Untersensor 360 aufweisen und die wiederholten Beschreibungen werden ausgelassen.
  • Der zusätzliche Untersensor 360 kann in der Nähe des Hauptsensors 200 angeordnet sein, um ein Referenzpulssignal SRP zu erzeugen, welches eine Frequenz entsprechend der Haupttemperatur hat. Der zusätzliche Untersensor 360 kann dieselbe Konfiguration wie die anderen Untersensoren 310, 320, 330, 340 haben.
  • Die Temperaturmanagementeinheit kann Temperaturinformationen des SOC 30 basierend auf dem Haupttemperatursignal SMT, dem Referenzpulssignal SRP und den Untertemperatursignalen SPi erzeugen. Wie unter Bezugnahme auf die 25 und 26 beschrieben werden wird, können die Temperaturinformationen den gegenwärtigen Haupttemperaturwert MT_C, den vorangehenden Haupttemperaturwert MT_P, die gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte CNTi_C und den gegenwärtigen Referenzzählwert CNTR_C aufweisen. Die Temperaturinformationen können in der Temperaturmanagementeinheit 100 gespeichert werden und können für einen Prozessor in dem SOC 30 vorgesehen sein. Die Temperaturmanagementeinheit 100 kann ein Interrupt-Signal INT basierend auf den gespeicherten Temperaturinformationen erzeugen, und der Prozessor kann eine Interrupt-Serviceroutine ISR in Antwort auf das Interrupt-Signal INT durchführen, um die Temperaturinformationen zu analysieren und den Betrieb des SOC zu steuern bzw. zu regeln.
  • Der Hauptsensor 200, die Untersensoren 310, 320, 330, 340 und der zusätzliche Untersensor 360 können On-Chip-Sensoren sein, welche auf demselben Halbleitersubstrat integriert sind, auf welchem das SOC 30 integriert ist. Die On-Chip-Sensoren können Ausgangssignale erzeugen, welche die zu messenden Temperaturen reflektieren und können die Größe des SOC 30 verringern.
  • 25 ist ein Blockschaltbild, welches eine beispielhafte Ausführungsform einer Temperaturabtastvorrichtung der Temperaturmanagementeinheit der 24 veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf 25 kann eine Temperaturabtastvorrichtung 160c eine Signalspeichereinheit 168, eine Mehrzahl von Untertemperaturzählern 161, 162, 163 und einen zusätzlichen Zähler 166 aufweisen. Verglichen mit der Temperaturabtastvorrichtung 160a der 6 kann die Temperaturabtastvorrichtung 160 weiterhin den zusätzlichen Zähler 166 aufweisen.
  • Die Signalspeichereinheit 168 kann das Haupttemperatursignal SMT periodisch einrasten bzw. speichern, um einen Haupttemperaturwert LAT pro Sensierperiode vorzusehen. Wie obenstehend beschrieben ist, kann die Sensierperiode basierend auf den Aktivierungszeitpunkten des Sensierstartsignals SENS und des Sensier-Erledigtsignals SEND bestimmt werden. Die Untertemperaturzähler 161, 162, 163 können Pulse der Untertemperatursignale SP1, SP2, SP3 periodisch zählen, um Untertemperaturzählwerte CNT1, CNT2, CNT3 pro Sensierperiode vorzusehen.
  • Der zusätzliche Zähler 167 kann Pulse des Referenzpulssignales SRP periodisch zählen, um einen Referenzzählwert CNTR vorzusehen.
  • Der Haupttemperaturwert LAT, der Referenzzählwert CNTR und die Untertemperaturzählwerte CNT1, CNT2, CNT3 können für die Registereinheit 140 vorgesehen sein. Der Haupttemperaturwert LAT, der Referenzzählwert CNTR und die Untertemperaturzählwerte CNT1, CNT2, CNT3 können in der Registereinheit 140a gespeichert werden, wie unter Bezugnahme auf 8 beschrieben ist. In diesem Fall kann die Registereinheit 140a weiterhin ein Register aufweisen, um einen gegenwärtigen Referenzzählwert basierend auf dem Referenzzählwert CNTR zu speichern, welcher periodisch vorgesehen ist.
  • 26 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches den Betrieb einer Temperaturmanagementeinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf 26 wird das Sensieraktiviersignal ENS zur Zeit t1 aktiviert, wenn die Temperaturmanagementeinheit TMU initialisiert wird. Der Hauptsensor MS und die Untersensoren SPi (i = 1, 2, 3 ..., k) beginnen ein Erzeugen des Haupttemperatursignals SMT und der Untertemperatursignale SPi in Antwort auf das Sensieraktiviersignal ENS. Das Haupttemperatursignal SMT repräsentiert digitale Werte DGT1, DGT2, DGT3 der Haupttemperatur, welche periodisch gemessen werden. Die Messperiode der digitalen Werte DGT1, DGT2, DGT3 kann gemäß einer Konfiguration des Hauptsensors MS und/oder einer Steuerung bzw. Regelung des Sensorcontrollers 120 bestimmt werden. Die Untertemperatursignale SPi sind als die Pulssignale vorgesehen, welche die jeweiligen Frequenzen haben, welche den Untertemperaturen der Unterblöcke BLKi entsprechen. Das Referenzpulssignal SRP kann ein Pulssignal sein, welches eine Frequenz hat, welche der Haupttemperatur entspricht.
  • Wenn das Sensierstartsignal SENS zur Zeit t2 aktiviert wird, können die Signalspeicherschaltung 168, der zusätzliche Zähler 166 und die Untertemperaturzähler 161, 162, 163 in der Temperaturabtastvorrichtung 160c zurückgesetzt werden. Der zusätzliche Zähler 166 und die Untertemperaturzähler 161, 162, 163 können den Zählbetrieb zur Zeit t3 nach dem Rücksetzzeitintervall tRS starten. Wenn das Sensier-Erledigtsignal SEND zur Zeit t4 nach der Zählperiode tCP aktiviert wird, kann die Signalspeichereinheit 168 den digitalen Wert DGT1 des Haupttemperatursignals SMT einrasten bzw. speichern und der abgetastete Haupttemperaturwert LAT1 wird für die Registereinheit 140 vorgesehen. Zur Zeit t4 können der Zählbetrieb des zusätzlichen Zählers 166 und der Untertemperaturzähler 161, 162, 163 vollendet werden und der abgetastete Referenzzählwert CNTR1 und die abgetasteten Untertemperaturzählwerte CNTi1 werden für die Registereinheit 140 vorgesehen.
  • Nach dem Ausgabezeitintervall tOUT wird das Sensierstartsignal SENS wieder zur Zeit t5 aktiviert. Oben erwähnte Rücksetz-, Zähl-, Abtast- und Ausgabe-Operationen werden wiederholt und der nächste Haupttemperaturwert LAT2, der nächste Referenzzählwert CNTR2 und die nächsten Untertemperaturzählwerte CNTi2 können für die Registereinheit 140 vorgesehen werden.
  • Als solches können das Haupttemperatursignal SMT, das Referenzpulssignal SRP und die Untertemperatursignale SPi pro Sensierperiode tSI abgetastet werden und die Abtastwerte LAT, CNTR, CNTi können periodisch für die Registereinheit 140 vorgesehen werden.
  • 27 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Managen der Temperaturen in einem SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf die 4, 24, 25 und 26 kann die Temperaturmanagementeinheit TMU beispielsweise durch ein Versetzen der Temperaturmanagementeinheit TMU in einen Aktivierzustand in Antwort auf ein Steuer- bzw. Regelsignal von einem Prozessor in dem SOC und durch ein Speichern von Betriebsinformationen in der Temperaturmanagementeinheit TMU initialisiert werden (Block S107). Wenn die Temperaturmanagementeinheit TMU initialisiert ist, werden der Hauptsensor MS, die Untersensoren SSi und der zusätzliche Sensor AS aktiviert, um das Haupttemperatursignal SMT, die Untertemperatursignale SPi und das Referenzpulssignal SRP zu erzeugen.
  • Die Temperaturmanagementeinheit TMU kann das Haupttemperatursignal SMP, Untertemperatursignale SPi und das Referenzpulssignal SRP periodisch abtasten (Block S227). Die Temperaturmanagementeinheit TMU kann bestimmen, ob der abgetastete Wert des Haupttemperatursignals SMT eine Interrupt-Bedingung erfüllt (Block S247), unabhängig von den abgetasteten Werten der Untertemperatursignale SSi. Die Interrupt-Bedingung kann gewählt werden, um zu bestimmen, ob eine bemerkenswerte Änderung der Haupttemperatur in dem SOC auftritt.
  • Wenn das Haupttemperatursignal SMT die Interrupt-Bedingung nicht erfüllt (Block S247: NEIN), kann die Temperaturmanagementeinheit TMU das Haupttemperatursignal SMT, das Referenztaktsignal RCLK und die Untertemperatursignale (Block S227) der nächsten Abtastperiode abtasten, um zu bestimmen, ob der nächste abgetastete Wert des Haupttemperatursignals SMT die Interrupt-Bedingung erfüllt (Block S247).
  • Wenn das Haupttemperatursignal SMT die Interrupt-Bedingung erfüllt (Block S247: JA), kann die Temperaturmanagementeinheit TMU das Interrupt-Signal INT erzeugen (Block S267). Wenn das Interrupt-Signal INT erzeugt wird, kann die Interrupt-Serviceroutine ISR basierend auf den Abtastwerten der Untertemperatursignale SPi und des Referenzpulssignals SRP ausgeführt werden (Block S287). Die Interrupt-Serviceroutine ISR kann als Software, als Hardware oder Kombinationen davon zum Analysieren der Temperaturverteilung der Unterblöcke BLKi implementiert sein, um angemessene Schritte zu unternehmen. Beispielsweise kann die Interrupt-Serviceroutine ISR ein Programm sein, welches durch den Prozessor in dem SOC ausgeführt wird.
  • Als solches kann die Haupttemperatur des SOC überwacht werden, um das Interrupt-Signal INT basierend auf dem Haupttemperatursignal SMT unabhängig von den Untertemperatursignalen SPi zu erzeugen, die Untertemperatursignale SPi mögen bzw. können nur berücksichtigt werden, wenn das Interrupt-Signal INT erzeugt wird, und demnach kann ein effizientes und schnelles Temperaturmanagement durchgeführt werden.
  • Die Interrupt-Serviceroutine ISR kann basierend auf den Abtastwerten der Untertemperatursignale SPi und dem Referenzpulssignal SRP wie folgt durchgeführt werden.
  • Gegenwärtige Untertemperaturwerte der Unterblöcke können basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturzählwerten CNTi_C und dem gegenwärtigen Referenzzählwert CNTR C berechnet werden. Beispielsweise können die gegenwärtigen Untertemperaturwerte unter Verwendung von Ausdruck 5 berechnet werden.
  • (Ausdruck 5)
    • Tj = (CNTj_C/CNTR_C)·MT_C
  • In Ausdruck 5 zeigt Tj den gegenwärtigen Untertemperaturwert des j-ten Unterblocks BLKj an, MT_C zeigt den gegenwärtigen Haupttemperaturwert an, CNTj zeigt den gegenwärtigen Untertemperaturzählwert des j-ten Untertemperatursignals SPj an und CNTR_C zeigt den gegenwärtigen Referenzzählwert an. Die Berechnung von Ausdruck 5 ist auf der Annahme basiert, dass die Sensierperiode bzw. Sensierzeitdauer, d. h. die Abtastperiode hinsichtlich des Referenzpulssignals SRP und der Untertemperatursignale SPi identisch ist, und auf der Annahme, dass die Frequenzen der Untertemperatursignale SPi und des Referenzpulssignals SRP proportional zu der jeweiligen Temperatur sind. Die jeweiligen Betriebsgeschwindigkeiten der Unterblöcke können basierend auf den erhaltenen gegenwärtigen Untertemperaturwerten Ti gesteuert bzw. geregelt werden.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Prozessor 400 der 4 die Temperaturinformationen DTI von der Temperaturmanagementeinheit 100 unabhängig von dem Interrupt-Signal INT empfangen. Die Temperaturinformationen DTI können Abtastwerte der Untertemperatursignale SPi und des Referenzpulssignals SRP aufweisen. Der Prozessor 400 kann die gegenwärtigen Untertemperaturwerte der Unterblöcke BLKi beispielsweise unter Verwendung von Ausdruck 5 berechnen. Als ein Ergebnis kann, im Falle der Ausführungsformen, welche unter Bezugnahme auf die 24 bis 27 beschrieben sind, der Prozessor 400 die Betriebsgeschwindigkeiten der jeweiligen Unterblöcke BLKi basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturwerten Ti steuern bzw. regeln, welche periodisch erhalten werden können, unabhängig von der Änderung des Haupttemperatursignals SMT.
  • 28 ist ein Diagramm, welches ein Layout einer Temperaturmanagementschaltung in einem SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf 28 weist eine Temperaturmanagementschaltung in einem SOC 40 eine Temperaturmanagementeinheit (TMU = Temperature Management Unit = Temperaturmanagementeinheit) 100, einen Hauptsensor (MS = Main Sensor = Hauptsensor) 200, eine Mehrzahl von Untersensoren SS1 310, SS2 320, SS3 330, SS4 340 und eine Mehrzahl von Wärmebrücken 35, 36, 37, 38 auf. 28 veranschaulicht vier Untersensoren zur Vereinfachung der Beschreibung, die Anzahl der Untersensoren jedoch kann gemäß der Konfiguration des SOC 40 variieren. Andere Elemente in dem SOC 40 sind mit Ausnahme der Temperaturmanagementschaltung ausgelassen.
  • Verglichen mit der Temperaturmanagementschaltung der 2 kann die Temperaturmanagementschaltung der 28 weiterhin die Wärmebrücken 35, 36, 37, 38 aufweisen, und wiederholte Beschreibungen werden ausgelassen.
  • Die Wärmebrücken 35, 36, 37, 38 können eine Wärmeleitfähigkeit haben, welche höher ist als eine Wärmeleitfähigkeit eines Halbleitersubstrats, auf welchem das SOC 40 integriert ist, und die Wärmebrücken 35, 36, 37, 38 können die Untersensoren 310, 320, 330, 340 mit dem Hauptsensor 200 jeweils thermisch koppeln. Die Leistungsfähigkeit der Temperaturmanagementschaltung kann davon abhängen, wie exakt die Haupttemperatur, welche durch den Hauptsensor 200 gemessen wird, die Gesamttemperatur des SOC 40 reflektiert.
  • Wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist, kann der Hauptsensor 200 an einer geeigneten Position zum exakten Reflektieren der Gesamttemperatur des SOC 40 integriert sein. Beispielsweise kann der Hauptsensor 200 an der Position angeordnet sein, so dass die Abweichung der Abstände von dem Hauptsensor 200 zu den Untersensoren 310, 320, 330, 340 minimiert sein kann. Wenn eine Wärmeleitfähigkeit von zwischenliegenden Materialien zwischen dem Hauptsensor 200 und den Untersensoren 310, 320, 330, 340 unterschiedlich ist, kann die Position des Hauptsensors 200 unter Berücksichtigung der Wärmeleitfähigkeit bestimmt werden. Die Wärmebrücken 35, 36, 37, 38 können eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit haben und demnach zu einer Verringerung der Abweichung der Wärmeleitfähigkeiten zwischen dem Hauptsensor 200 und den jeweiligen Untersensoren 310, 320, 330, 340 beitragen. Demzufolge können die Wärmebrücken 35, 36, 37, 38 die Differenz zwischen der gemessenen Haupttemperatur und der Gesamttemperatur des SOC 40 verringern.
  • Wie obenstehend beschrieben ist, können der Hauptsensor 200 und die Untersensoren 310, 320, 330, 340 On-Chip-Sensoren sein, welche auf demselben Halbleitersubstrat integriert sind, auf welchem das SOC 40 integriert ist. Die On-Chip-Sensoren können Ausgangssignale erzeugen, welche exakt die zu messenden Temperaturen reflektieren, und sie können die Größe des SOC 40 verringern.
  • 29 ist ein Diagramm, welches eine Wärmebrücke in der Temperaturmanagementschaltung der 28 veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf 29 können der erste Untersensor 310, der Hauptsensor 200 und die Wärmebrücke 35 zum thermischen Koppeln des ersten Untersensors 310 und des Hauptsensors 200 unter Verwendung eines Halbleitersubstrats integriert sein. Die anderen Wärmebrücken 36, 37, 38 in 28 können in einer ähnlichen Art und Weise wie die Wärmebrücke 35 in 29 gebildet sein. Wie in 29 veranschaulicht ist, kann die Wärmebrücke 35 Elektroden 351, 352, welche auf dem Oberflächenabschnitt des Halbleitersubstrats gebildet sind, vertikale Kontakte 353, 354, wie beispielsweise Vias bzw. Durchkontaktierungen und eine Metallleitung 355 aufweisen. Die Elektroden können gebildet sein, um ein möglichst großes Besetzungsgebiet, wie es die Design-Bandbreite erlaubt, zu haben. Die Metallleitung 355 kann in einer Metallschicht gemustert sein, in welcher Signalleitungen und Spannungsleitungen gemustert sind.
  • Als solches kann unter Verwendung der Wärmebrücken 35, 36, 37, 38 zwischen dem Hauptsensor 200 und den jeweiligen Untersensoren 310, 320, 330, 340, welche eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit verglichen mit dem Halbleitersubstrat haben, die Leistungsfähigkeit der Temperaturmanagementschaltung und des SOC 40, welches die Temperaturmanagementschaltung aufweist, erhöht werden.
  • 30 ist ein Blockschaltbild, welches ein Berechnungssystem veranschaulicht, welches ein SOC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aufweist.
  • Bezug nehmend auf 30 kann ein Berechnungssystem 1000 ein SOC 1010, eine Speichervorrichtung (memory device) 1020, eine Speichervorrichtung (storage device) 1030, eine Eingabe-/Ausgabe (I/O = Input/Output = Eingabe/Ausgabe)-Vorrichtung 1040, eine Leistungsversorgung 1050 und einen Abbildungssensor 1060 aufweisen. Obwohl es in 30 nicht veranschaulicht ist, kann das Berechnungssystem weiterhin Ports bzw. Anschlüsse aufweisen, welche mit einer Videokarte, einer Soundkarte, einer Speicherkarte, einer USB-Vorrichtung oder anderen elektronischen Vorrichtungen kommuniziert.
  • Wie obenstehend beschrieben ist, kann das SOC 1010 eine Temperaturmanagementschaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aufweisen, und die Temperaturmanagementschaltung kann eine Temperaturmanagementeinheit TMU, einen Hauptsensor (nicht gezeigt), welcher ein digitales Signal erzeugt, und Untersensoren (nicht gezeigt), welche Pulssignale erzeugen, aufweisen. Das SOC 1010 kann eine Mehrzahl von Unterblöcken aufweisen, welche als Wärmequellen in dem SOC 1010 fungieren, und wenigstens ein Prozessor kann in den Unterblöcken enthalten sein. Beispielsweise können die Unterblöcke einen Kernblock aufweisen, welcher eine zentrale Verarbeitungseinheit, einen Speichercontroller, einen Display-Controllerblock bzw. Anzeigecontrollerblock, einen Filesystemblock, einen Grafikverarbeitungseinheitsblock, einen Abbildungssignalverarbeitungsblock, einen Multiformat-Codecblock und dergleichen aufweist.
  • Das SOC 1010 kann mit der Speichervorrichtung (memory device) 1020, der Speichervorrichtung (storage device) 1030 und der Eingabe-/Ausgabe-Vorrichtung 1040 über einen Bus wie beispielsweise einen Adressbus, einen Controllerbus und/oder einen Datenbus kommunizieren. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das SOC 1010 mit einem Extended Bus bzw. erweiterten Bus wie beispielsweise einem Peripheral Component Interconnection(PCI)-Bus gekoppelt sein.
  • Die Speichervorrichtung (memory device) 1020 kann Daten zum Betreiben des Berechnungssystems 1000 speichern. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Speichervorrichtung (memory device) 1020 mit bzw. durch eine dynamische Schreib-Lesespeicher (DRAM = Dynamic Random Access Memory = Dynamischer Schreib-Lesespeicher)-Vorrichtung, eine mobile DRAM-Vorrichtung, eine statische Schreib-Lesespeicher (SRAM = Static Random Access Memory = Statischer Schreib-Lesespeicher)-Vorrichtung, eine Phasen-Schreib-Lesespeicher (PRAM = Phase Random Access Memory)-Vorrichtung, eine ferroelektrische Schreib-Lesespeicher (FRAM = Ferroelectric Random Access Memory = Ferroelektrischer Schreib-Lesespeicher)-Vorrichtung, eine Widerstands-Schreib-Lesespeicher (RRAM = Resistive Random Access Memory = Widerstands-Schreib-Lesespeicher)-Vorrichtung und/oder eine magnetische Schreib-Lesespeicher (MRAM = Magnetic Random Access Memory = Magnetischer Schreib-Lesespeicher)-Vorrichtung implementiert sein. Die Speichervorrichtung (storage device) 1030 kann ein Festkörperlaufwerk (SSD = Solid State Drive), ein Festplattenlaufwerk (HDD), ein CD-ROM etc. aufweisen. Die Eingabe-/Ausgabevorrichtung 1040 kann eine Eingabevorrichtung (beispielsweise eine Tastatur, ein Keypad, eine Maus etc.) und eine Ausgabevorrichtung (beispielsweise einen Drucker, eine Anzeigevorrichtung etc.) aufweisen. Die Leistungsversorung 1050 stellt Betriebsspannungen für das Berechnungssystem 1000 zur Verfügung.
  • Der Abbildungssensor 1060 kann mit dem SOC 1010 über die Busse oder andere Kommunikationsverbindungen kommunizieren. Wie obenstehend beschrieben ist, kann der Abbildungssensor 1060 mit dem SOC 1010 in einem Chip integriert sein, oder der Abbildungssensor 1060 und das SOC 1010 können als getrennte Chips implementiert sein.
  • Die Komponenten bzw. Bestandteile in dem Berechnungssystem 1000 können auf verschiedene Arten eingehaust sein wie beispielsweise package-on-package (PoP), ball grid arrays (BGAs), chip scale packages (CSPs), plastic-leaded chip carrier (PLCC), plastic dual in-line package (PDIP), die in waffle pack, die in wafer form, chip on-board (COB), ceramic dual in-line package (CERDIP), plastic metric quad flat pack (MQFP), thin quad flat pack (TQFP), small outline IC (SOIC), shrink small outline package (SSOP), thin small outline package (TSOP), system in package (SIP), multichip package (MCP), wafer-level fabricated package (WFP), oder wafer-level processed stack package (WSP).
  • Das Berechnungssystem 1000 kann irgendein Berechnungssystem sein, aufweisend wenigstens ein SOC, welches das Temperaturmanagement benötigt. Beispielsweise kann das Berechnungssystem 1000 eine Digitalkamera, ein Mobiltelefon, ein Smartphone, einen portablen Multimediaplayer (PMP), einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA = Personal Digital Assistant) etc. aufweisen.
  • 31 ist ein Blockschaltbild, welches ein Interface bzw. eine Schnittstelle, welche bzw. welches in dem Berechnungssystem der 30 einsetzbar ist, veranschaulicht.
  • Bezug nehmend auf 31 kann ein Berechnungssystem 1100 durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung implementiert sein, welche ein mobiles Industrieprozessor-Interface bzw. eine mobile Industrieprozessor (MIPI = Mobile Industry Processor Interface)-Schnittstelle verwendet. Das Berechnungssystem 1100 kann ein SOC 1110 in einer Form eines Anwendungsprozessors, einen Abbildungssensor 1140, eine Anzeigevorrichtung 1150 und dergleichen aufweisen. Das SOC kann eine Temperaturmanagementschaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aufweisen.
  • Wie obenstehend beschrieben ist, kann das SOC 1110 eine Temperaturmanagementeinheit TMU 100, eine Leistungsmanagementeinheit PMU 500, einen Hauptsensor (nicht gezeigt), welcher ein digitales Signal erzeugt, und Untersensoren (nicht gezeigt) aufweisen, welche Pulssignale erzeugen. Ein CSI-Host 1112 des SOC 1110 kann eine serielle Kommunikation mit einer CSI-Vorrichtung 1141 des Abbildungssensors 1140 über ein serielles Kamera-Interface (CSI = Camera Serial Interface = Serielles Kamera-Interface) durchführen. In einigen Ausführungsformen kann der CSI-Host 1112 einen Deserialisierer (DES = Deserializer) aufweisen, und die CSI-Vorrichtung 1141 kann einen Serialisierer (SER = Serializer) aufweisen. Ein DSI-Host 1111 des SOC 1110 kann eine serielle Kommunikation mit einer DSI-Vorrichtung 1151 der Anzeigevorrichtung 1150 über ein serielles Anzeige-Interface (DSI = Display Serial Interface = Serielles Anzeige-Interface) durchführen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann der DSI-Host 1111 einen Serialisierer (SER = Serializer) aufweisen, und die DSI-Vorrichtung 1151 kann einen Deserialisierer (DES = Deserializer) aufweisen. Das Berechnungssystem 1100 kann weiterhin einen Funkfrequenz (RF = Radio Frequency = Funkfrequenz)-Chip 1160 aufweisen, welcher eine Kommunikation mit dem SOC 1110 durchführt. Eine physikalische Schicht (PHY = Physical Layer = Physische Schicht) 1113 des Berechnungssystems 1100 und einen physikalische Schicht (PHY) 1161 des RF-Chips 1160 können Datenkommunikationen basierend auf einem MIPI DigRF durchführen. Das SOC 1110 kann weiterhin einen DigRF MASTER 1114 aufweisen, welcher die Datenkommunikationen der PHY 1161 steuert.
  • Das Berechnungssystem 1100 kann weiterhin ein globales Positionierungssystem (GPS = Global Positioning System) 1120, einen Speicher 1170, ein MIC 1180, eine DRAM-Vorrichtung 1185 und einen Lautsprecher 1190 aufweisen. Zusätzlich kann das Berechnungssystem 1100 Kommunikationen unter Verwendung eines Ultraweitbandes (UWB = Ultra Wide Band) 1120, eines drahtlosen Lokalnetzwerkes (WLAN = Wireless Local Area Network) 1220 eines weltweiten Interoperabilitäts-für-Mikrowellenzugang (WIMAX = Worldwide Interoperability for Microwave Access) 1130 etc. haben. Die Struktur und die Schnittstelle der elektrischen Vorrichtung 1000 sind aber nicht darauf beschränkt.
  • Das Vorangehende ist veranschaulichend für beispielhafte Ausführungsformen und darf nicht als hierauf beschränkend betrachtet werden. Obwohl einige beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden sind, werden Fachleute anerkennen, dass viele Abwandlungen an den beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne materiell von den Neuheitslehren und den Vorteilen des vorliegenden erfinderischen Konzepts abzuweichen. Demzufolge sind alle solche beispielhaften Ausführungsformen, Modifikationen hierzu und andere beispielhafte Ausführungsformen vorgesehen, um innerhalb des Umfangs des vorliegenden erfinderischen Konzepts eingeschlossen zu sein, wie es in den folgenden Ansprüchen definiert ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 10-2012-0001139 [0001]

Claims (29)

  1. Verfahren zum Managen einer Temperatur in einem Ein-Chip-System (SOC) (10, 20, 30, 40, 1010, 1110), das Folgendes aufweist: ein Erzeugen eines Haupttemperatursignals (SMT) unter Verwendung eines Hauptsensors (200), wobei das Haupttemperatursignal (SMT) ein Signal ist, welches einen Wert hat, welcher einer Haupttemperatur des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) entspricht; ein Erzeugen von Untertemperatursignalen (SPi) unter Verwendung von Untersensoren (310, 320, 330, 340), wobei die Untertemperatursignale (SPi) Pulssignale sind, welche Frequenzen haben, welche jeweils Untertemperaturen von Unterblöcken (BLKi) in dem SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) entsprechen; und ein Steuern oder Regeln eines Betriebs des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) basierend auf dem Haupttemperatursignal (SMT) und den Untertemperatursignalen (SPi).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Hauptsensor (200) und die Untersensoren (310, 320, 330, 340) On-Chip-Sensoren sind, welche auf demselben Halbleitersubstrat integriert sind, auf welchem das SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) integriert ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern oder Regeln des Betriebs des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) Folgendes aufweist: ein Erfassen einer Änderung der Haupttemperatur basierend auf dem Haupttemperatursignal (SMT) und wenigstens einem Temperaturgrenzwert; und ein Steuern oder Regeln von wenigstens einem des Gesamtbetriebs des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) und der jeweiligen Betriebe der Unterblöcke (BLKi) basierend auf den Untertemperatursignalen (SPi) und der erfassten Änderung der Haupttemperatur.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: ein Einrasten des Haupttemperatursignals (SMT) periodisch, um einen vorangehenden Haupttemperaturwert (MT_P) und einen gegenwärtigen Haupttemperaturwert (MT_C) zu speichern; und ein Zählen von Pulsen der Untertemperatursignale (SPi) periodisch, um gegenwärtige Untertemperaturzählwerte (CNTi_C) zu speichern.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Steuern oder Regeln des Betriebs des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) Folgendes aufweist: ein Erzeugen eines Interrupt-Signals (INT) basierend auf wenigstens einem Temperaturgrenzwert, dem vorangehenden Haupttemperaturwert (MT_P) und dem gegenwärtigen Haupttemperaturwert (MT_C); und ein Steuern oder Regeln jeweiliger Betriebsgeschwindigkeiten der Unterblöcke (BLKi) basierend auf dem Interrupt-Signal (INT) und den gegenwärtigen Untertemperaturzählwerten (CNTi_C).
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Steuern oder Regeln der jeweiligen Betriebsgeschwindigkeiten der Unterblöcke (BLKi) Folgendes aufweist: ein Ändern wenigstens einer von Leistungsversorgungsspannungen und Betriebsfrequenzen der Unterblöcke (BLKi).
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Steuern oder Regeln der jeweiligen Betriebsgeschwindigkeit der Unterblöcke (BLKi) Folgendes aufweist: ein Vergleichen der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte (CNTi_C) in Antwort auf das Interrupt-Signal (INT); und ein Steuern oder Regeln der jeweiligen Betriebsgeschwindigkeiten der Unterblöcke (BLKi) basierend auf dem Vergleichsergebnis der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte (CNTi_C).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Betriebsgeschwindigkeit des Unterblocks (BLKi), welcher dem höheren gegenwärtigen Untertemperaturzählwert (CNTi_C) entspricht, verringert wird, wenn das Interrupt-Signal (INT) eine Zunahme der Haupttemperatur anzeigt, und die Betriebsgeschwindigkeit des Unterblocks (BLKi), welcher dem niedrigeren gegenwärtigen Untertemperaturzählwert (CNTi_C) entspricht, erhöht wird, wenn das Interrupt-Signal (INT) eine Abnahme der Haupttemperatur anzeigt.
  9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Steuern oder Regeln der jeweiligen Betriebsgeschwindigkeiten der Unterblöcke (BLKi) Folgendes aufweist: ein Berechnen eines Verteilungswerts der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte (CNTi_C) in Antwort auf das Interrupt-Signal (INT); und ein Steuern oder Regeln der jeweiligen Betriebsgeschwindigkeiten der Unterblöcke (BLKi) basierend auf dem Verteilungswert der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte (CNTi_C).
  10. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Erzeugen des Interrupt-Signals (INT) Folgendes aufweist: ein Aktivieren eines Temperaturzunahme-Interrupt-Signals (INT-R1, INT_R2), wenn der vorangehende Haupttemperaturwert (MT_P) kleiner ist als ein Temperaturzunahmegrenzwert (TH_R1, TH_R2) und der gegenwärtige Haupttemperaturwert (MT_C) größer ist als der Temperaturzunahmegrenzwert (TH_R1, TH_R2); und ein Aktivieren eines Temperaturabfall-Interrupt-Signals (INT_F1, INT_F2), wenn der vorangehende Haupttemperaturwert (MT_P) größer ist als ein Temperaturabfallgrenzwert (TH_F1, TH_F2) und der gegenwärtige Haupttemperaturwert (MT_C) kleiner ist als der Temperaturabfallgrenzwert (TH_F_1, TH_F2).
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Temperaturabfallgrenzwert (TH_F1, TH_F2) kleiner ist als der Temperaturzunahmegrenzwert (TH_R1, TH_R2).
  12. Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein Steuern oder Regeln des Betriebs des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) Folgendes aufweist: ein Vergleichen des gegenwärtigen Haupttemperaturwerts (MT_C) und eines maximalen Temperaturgrenzwerts; und ein Blockieren einer externen Leistungsversorgungsspannung, welche für das SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) vorgesehen ist, wenn der gegenwärtige Haupttemperaturwert (MT_C) größer ist als der maximale Temperaturgrenzwert.
  13. Verfahren nach Anspruch 4, weiterhin aufweisend: ein Zählen von Zyklen eines Referenztaktsignals (RCK) periodisch, um einen gegenwärtigen Referenzzählwert (CNTR) zu speichern, wobei das Referenztaktsignal (RCK) eine Referenzfrequenz unabhängig von der Temperatur hat; ein Berechnen von gegenwärtigen Untertemperaturfrequenzen basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturzählwerten (CNTi_C), dem gegenwärtigen Referenzzählwert (CNTR) und der Referenzfrequenz, wobei jede der gegenwärtigen Untertemperaturfrequenzen proportional zu jeder der Untertemperaturen ist; und ein Berechnen von gegenwärtigen Untertemperaturwerten der Unterblöcke (BLKi) basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturfrequenzen.
  14. Verfahren nach Anspruch 4, weiterhin aufweisend: ein Erzeugen eines Referenzpulssignals (SRP) unter Verwendung eines zusätzlichen Untersensors, wobei das Referenzpulssignal (SRP) eine Frequenz hat, welche der Haupttemperatur entspricht; ein Zählen von Pulsen des Referenzpulssignals (SRP) periodisch, um einen gegenwärtigen Referenzzählwert (CNTR) zu speichern; und ein Berechnen von gegenwärtigen Untertemperaturwerten der Untertemperaturblöcke basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturzählwerten (CNTi_C), dem gegenwärtigen Haupttemperaturwert (MT_C) und dem gegenwärtigen Referenzzählwert (CNTR).
  15. Ein-Chip-System (SOC) (10, 20, 30, 40, 1010, 1110), das Folgendes aufweist: eine Mehrzahl von Unterblöcken (BLKi), welche jeweilige Funktionen haben, wobei die Unterblöcke (BLKi) Wärmequellen des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) sind; einen Prozessor (400), welcher konfiguriert ist, um ein Temperaturmanagementsignal (TM) basierend auf Temperaturinformationen (DTI) zu erzeugen; eine Leistungsmanagementeinheit, welche konfiguriert ist, um wenigstens eine von Leistungsversorgungsspannungen und Betriebsfrequenzen des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) basierend auf den Temperaturmanagementinformationen zu steuern oder zu regeln; einen Hauptsensor (200), welcher konfiguriert ist, um ein Haupttemperatursignal (SMT) zu erzeugen, wobei das Haupttemperatursignal (SMT) ein Signal ist, welches einen Wert hat, welcher einer Haupttemperatur des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) entspricht; eine Mehrzahl von Untersensoren (310, 320, 330, 340), welche konfiguriert ist, um Untertemperatursignale (SPi) zu erzeugen, wobei die Untertemperatursignale (SPi) Pulssignale sind, welche Frequenzen haben, welche jeweils Untertemperaturen von Unterblöcken (BLKi) in dem SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) entsprechen; und eine Temperaturmanagementeinheit (100), welche konfiguriert ist, um die Temperaturinformationen (DTI) basierend auf dem Haupttemperatursignal (SMT) und den Untertemperatursignalen (SPi) vorzusehen.
  16. SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) gemäß Anspruch 15, wobei die Temperaturmanagementeinheit (100) Folgendes aufweist: einen Temperaturabtaster (160, 160a, 160b, 160c), welche konfiguriert ist, um das Haupttemperatursignal (SMT) und die Untertemperatursignale (SPi) periodisch abzutasten, um Abtastwerte vorzusehen; eine Registereinheit (140), welche konfiguriert ist, um die Temperaturinformationen (DTI) und Betriebsinformationen basiert auf dem Abtastwert und einem Betriebssteuersignal oder Betriebsregelsignal (DOC) von dem Prozessor (400) zu speichern; einen Interrupt-Erzeuger (180), welcher konfiguriert ist, um ein Interrupt-Signal (INT) basierend auf den Temperaturinformationen (DTI) zu erzeugen; und einen Sensorcontroller (120), welcher konfiguriert ist, um den Hauptsensor (200) und die Untersensoren (310, 320, 330, 340) basierend auf den Betriebsinformationen zu steuern oder zu regeln.
  17. SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) nach Anspruch 16, wobei der Temperaturabtaster (160, 160a, 160b, 160c) Folgendes aufweist: eine Signalspeichereinheit (168), welche konfiguriert ist, um das Haupttemperatursignal (SMT) periodisch einzurasten, um einen Haupttemperaturwert vorzusehen; und eine Mehrzahl von Untertemperaturzählern (161, 162, 163), welche konfiguriert sind, um Pulse der Untertemperatursignale (SPi) periodisch zu zählen, um Untertemperaturzählwerte (CNTi_C) vorzusehen.
  18. SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) nach Anspruch 17, wobei die Registereinheit (140) konfiguriert ist, um einen vorangehenden Haupttemperaturwert (MT_P), einen gegenwärtigen Haupttemperaturwert (MT_C) und gegenwärtige Untertemperaturzählwerte (CNTi_C) basierend auf dem Haupttemperaturwert und den Untertemperaturzählwerten (CNTi_C), welche periodisch vorgesehen sind, zu speichern, und wobei der Interrupt-Erzeuger (180) konfiguriert ist, um das Interrupt-Signal (INT) basierend auf wenigstens einem Temperaturgrenzwert, dem vorangehenden Haupttemperaturwert (MT_P) und dem gegenwärtigen Haupttemperaturwert (MT_C) zu erzeugen.
  19. SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) nach Anspruch 18, wobei der Prozessor (400) konfiguriert ist, um die gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte (CNTi_C) in Antwort auf das Interrupt-Signal (INT) zu vergleichen, und um das Temperaturmanagementsignal (TM) basierend auf dem Vergleichsergebnis der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte (CNTi_C) zu erzeugen.
  20. SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) nach Anspruch 18, wobei der Prozessor (400) konfiguriert ist, um einen Verteilungswert der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte (CNTi_C) in Antwort auf das Interrupt-Signal (INT) zu berechnen, und um das Temperaturmanagementsignal (TM) basierend auf dem Verteilungswert der gegenwärtigen Untertemperaturzählwerte (CNTi_C) zu erzeugen.
  21. SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) nach Anspruch 18, wobei der Interrupt-Erzeuger (180) konfiguriert ist, um den gegenwärtigen Haupttemperaturwert (MT_C) und einen maximalen Temperaturgrenzwert zu vergleichen, und um ein Ausschalt-Signal (TRP) zu erzeugen, wenn der gegenwärtige Haupttemperaturwert (MT_C) größer ist als der maximale Temperaturgrenzwert, wobei das Ausschalt-Signal (TRP) zum Blockieren einer externen Leistungsversorgungsspannung ist, welche für das SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) vorgesehen ist.
  22. SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) nach Anspruch 18, wobei dere Temperaturabtaster (160, 160a, 160b, 160c) weiterhin einen Referenzzähler (167) aufweist, welcher konfiguriert ist, um Zyklen eines Referenztaktsignals (RCK) periodisch zu zählen, um einen Referenzzählwert vorzusehen, wobei das Referenztaktsignal (RCK) eine Referenzfrequenz unabhängig von der Temperatur hat, wobei die Registereinheit (140) konfiguriert ist, um einen gegenwärtigen Referenzzählwert (CNTR) basierend auf dem Referenzzählwert (CNTR), welcher periodisch vorgesehen ist, zu speichern, und wobei der Prozessor (400) konfiguriert ist, um gegenwärtige Untertemperaturfrequenzen basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturzählwerten, dem gegenwärtigen Referenzzählwert (CNTR) und der Referenzfrequenz zu berechnen, wobei jede der gegenwärtigen Untertemperaturfrequenzen proportional zu jeder der Untertemperaturen ist, konfiguriert ist, um gegenwärtige Untertemperaturwerte der Unterblöcke (BLKi) basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturfrequenzen zu berechnen, und konfiguriert ist, um das Temperaturmanagementsignal (TM) basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturwerten zu erzeugen.
  23. SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) nach Anspruch 18, weiterhin aufweisend: einen zusätzlichen Untersensor (360), welcher konfiguriert ist, um ein Referenzpulssignal (SRP) zu erzeugen, welches eine Frequenz hat, welche der Haupttemperatur entspricht, wobei der Temperaturabtaster (160, 160a, 160b, 160c) weiterhin einen zusätzlichen Zähler (166) aufweist, welcher konfiguriert ist, um Pulse des Referenzpulssignals (SRP) periodisch zu zählen, um einen Referenzzählwert (CNTR) vorzusehen, wobei die Registereinheit (140) konfiguriert ist, um einen gegenwärtigen Referenzzählwert (CNTR) basierend auf dem Referenzzählwert (CNTR), welcher periodisch vorgesehen ist, zu speichern, und wobei der Prozessor (400) konfiguriert ist, um gegenwärtige Untertemperaturwerte der Unterblöcke (BLKi) basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturzählwerten, dem gegenwärtigen Haupttemperaturwert (MT_C) und dem gegenwärtigen Referenzzählwert (CNTR) zu berechnen, und konfiguriert ist, um das Temperaturmanagementsignal (TM) basierend auf den gegenwärtigen Untertemperaturwerten zu erzeugen.
  24. SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) nach Anspruch 15, weiterhin aufweisend: eine Mehrzahl von Wärmebrücken (35, 36, 37, 38), welche konfiguriert ist, um die Untersensoren (310, 320, 330, 340) thermisch mit dem Hauptsensor (200) zu koppeln, wobei die Wärmebrücken (35, 36, 37, 38) eine Wärmeleitfähigkeit höher als eine Wärmeleitfähigkeit eines Halbleitersubstrats, auf welchem das SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) integriert ist, haben.
  25. Temperaturmanagementschaltung eines Ein-Chip-Systems (SOC) (10, 20, 30, 40, 1010, 1110), wobei das SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) eine Mehrzahl von Unterblöcken (BLKi) aufweist, welche durch eigene Funktionen davon unterteilt sind, wobei die Unterblöcke (BLKi) Wärmequellen des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) sind, wobei die Temperaturmanagementschaltung Folgendes aufweist: einen Hauptsensor (200), welcher konfiguriert ist, um ein Haupttemperatursignal (SMT) zu erzeugen, wobei das Haupttemperatursignal (SMT) ein Signal ist, welches einen Wert hat, welcher einer Haupttemperatur des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) entspricht; eine Mehrzahl von Untersensoren (310, 320, 330, 340), welche konfiguriert sind, um Untertemperatursignale (SPi) zu erzeugen, wobei die Untertemperatursignale (SPi) Pulssignale sind, welche Frequenzen haben, welche jeweils Untertemperaturen von Unterblöcken (BLKi) in dem SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) entsprechen; und eine Temperaturmanagementeinheit (100), welche konfigurierst ist, um Temperaturinformationen (DTI) des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) basierend auf dem Haupttemperatursignal (SMT) und den Untertemperatursignalen (SPi) vorzusehen.
  26. Temperaturmanagementschaltung nach Anspruch 25, wobei der Hauptsensor (200) und die Untersensoren (310, 320, 330, 340) On-Chip-Sensoren sind, welche auf demselben Halbleitersubstrat integriert sind, auf welchem das SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) integriert ist.
  27. Temperaturmanagementschaltung nach Anspruch 26, wobei jeder der Untersensoren (310, 320, 330, 340) ein Besetzungsgebiet hat, welches kleiner ist als ein Besetzungsgebiet des Hauptsensors (200).
  28. Temperaturmanagementschaltung nach Anspruch 25, wobei der Hauptsensor (200) Folgendes aufweist: einen Temperaturdetektor (220), welcher konfiguriert ist, um wenigstens eines eines Spannungssignals (VPTAT) und eines Stromsignals (IPTAT) proportional zu der Haupttemperatur auszugeben; und einen Analog-Digital-Wandler (240), welcher konfiguriert ist, um die Ausgabe des Temperaturdetektors (220) in ein digitales Signal umzuwandeln, um das Haupttemperatursignal (SMT) zu erzeugen, und wobei jeder der Untersensoren (310, 320, 330, 340) Folgendes aufweist: einen Ringoszillator, welcher eine Betriebsgeschwindigkeit proportional zu jeder Untertemperatur hat, um jedes Untertemperatursignal (SPi) auszugeben.
  29. Temperaturmanagementvorrichtung zum Steuern oder Regeln eines Ein-Chip-Systems (SOC) (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) in Antwort auf SOC-Temperaturänderungen, wobei die Temperaturmanagementvorrichtung Folgendes aufweist: einen Prozessor (400); eine Temperaturmanagementeinheit (100), welche mit dem Prozessor (400) gekoppelt ist; einen digitalen Temperatursensor, welcher konfiguriert ist, um ein Haupttemperatursignal (SMT) für die Temperaturmanagementeinheit (100) basierend auf einer Temperaturüberwachung der Gesamttemperatur des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) vorzusehen; und eine Mehrzahl von Unterpulssensoren, welche konfiguriert sind, um Untertemperatursignale (SPi) für die Temperaturmanagementeinheit (100) basierend auf einer Temperaturüberwachung der Unterfunktionalsystemblöcke des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) vorzusehen, wobei die Temperaturmanagementeinheit (100) konfiguriert ist, um das Haupttemperatursignal (SMT) abzutasten, um zu bestimmen, ob ein Abtastwert des Haupttemperatursignals (SMT) eine Interrupt-Bedingung unabhängig von Abtastwerten der Untertemperatursignale (SPi) erfüllt, wobei die Interrupt-Bedingung gesetzt ist, um zu bestimmen, ob eine merkliche Variation der Gesamttemperatur auftritt, wobei, wenn das Haupttemperatursignal (SMT) die Interrupt-Bedingung nicht erfüllt, die Temperaturmanagementeinheit (100) konfiguriert ist, um das Haupttemperatursignal (SMT) und die Untertemperatursignale (SPi) abzutasten, um zu bestimmen, ob die Interrupt-Bedingung erfüllt ist, und wobei die Temperaturmanagementeinheit (100) konfiguriert ist, um ein Interrupt-Signal (INT) für den Prozessor (400) zu erzeugen, wenn die Interrupt-Bedingung erfüllt ist derart, dass der Prozessor (400) Betriebe des SOC (10, 20, 30, 40, 1010, 1110) steuern oder regeln kann.
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