JP2004219419A - ソフトウエア制御によってｖｌｓｉチップ熱センサを動的に再較正するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 閾値温度の較正のための集積回路温度システムを提供する。
【解決手段】 温度感知リングオシレータ（ＴＳＲＯ）は、ＴＳＲＯ較正パラメータを発生する。メモリを用いて、ＴＳＲＯ較正パラメータを格納する。モジュールを用いて、ＴＳＲＯ較正パラメータから閾値ＴＳＲＯ発振周波数を求める。メモリを用いて、少なくとも１つの閾値ＴＳＲＯ発振周波数を格納する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般に熱感知に関し、更に特定すれば、集積回路における熱センサの較正に関する。

集積回路（ＩＣ）において、トランジスタは、論理スイッチとして使用可能である。トランジスタは、ＩＣ内で、オフ状態からオン状態に、またはオン状態からオフ状態に切り替える場合、熱を発生する。この熱が、適切に放散されず、その他の方法で対処されもせず補償されもしない場合、トランジスタは劣化し、これがトランジスタの破損を招く恐れがある。

しかしながら、ＩＣには、過剰な熱を検出するために温度センサが関連付けられているが、ＩＣごとに、温度センサから得られる読み取り値に著しいばらつきが生じ得る。従って、所与のＩＣに対して温度センサの較正を行って、このばらつきを補償する。従来、較正の１つの方法は、ＩＣチップ環境に対する総体的温度を発生させ、次いでその温度で温度センサを較正する。換言すれば、既知の温度において温度センサの読み取り値がどのようになっているかを調べ、これらの読み取り値を、未知の温度を求める場合に比較の基礎として用いる。しかしながら、温度センサの較正は、時間がかかり、かつコストが高くなる可能性がある。

更に、異常なＩＣ温度条件によって示されるようないくつかの形態の誤差検出では、異なる温度で複数の温度較正を行う。これらの異なる温度は、「臨界」（閾値）温度である可能性がある。一般に、ＩＣチップが所与の臨界温度に達すると、ＩＣによって何らかの動作が実行されるか、または変更される。これらの動作は、ＩＣのプロセッサ速度の低下、ＩＣ内での何らかの機能の使用不能、ＩＣ自体の作動停止等である場合がある。

しかしながら、従来の臨界温度較正手順には問題がある。１つの欠点は、固定温度で較正が行われることである。換言すれば、通常、従来の臨界温度較正システムには、ＩＣ内に固定して組み込まれた値以外にＩＣの臨界温度を設定するための柔軟性がない。更に、様々な臨界温度までチップを加熱することは、時間がかかる労働集約的なプロセスとなり得る。

従って、従来のＩＣチップの臨界温度の較正に関連する欠点の少なくともいくつかを解決する、ＩＣチップの臨界温度の較正方法が求められている。

本発明は、閾値温度の較正のための集積回路（ＩＣ）温度システムを提供する。温度感知リングオシレータ（ＴＳＲＯ）は、較正温度からＴＳＲＯ較正パラメータを発生する。メモリを用いて、ＴＳＲＯ較正パラメータを格納することができる。モジュールを用いて、ＴＳＲＯ較正パラメータから閾値ＴＳＲＯ発振周波数を求めることができる。メモリを用いて、少なくとも１つの閾値ＴＳＲＯ発振周波数を格納することができる。

以下の考察において、本発明の完全な理解を得るため、多くの具体的な詳細事項を述べる。しかしながら、かかる具体的な詳細事項なしで本発明を実施可能であることは、当業者には認められよう。他の例では、本発明を不必要なほど詳細に記載してわかりにくくしないように、概略図またはブロック図の形態で周知の要素を例示している。加えて、多くの場合、ネットワーク通信、電磁信号技法等に関する詳細事項は、かかる詳細事項が本発明の完全な理解を得るために必要であると考えられない限り、更に当業者の理解の範囲内であると考えられる限り、省略している。

更に、特に示さない場合は、本明細書中に記載する全ての機能は、ハードウエアまたはソフトウエアのいずれか、またはその何らかの組み合わせにおいて実行可能であることを注記しておく。しかしながら、好適な実施形態では、それらの機能は、コンピュータプログラムコード、ソフトウエア等のコードに従って、コンピュータまたは電子データプロセッサ等のプロセッサによって、あるいは、かかる機能を実行するようにコード化された集積回路によって実行される。

図１に移ると、ＩＣ臨界（閾値）温度較正システム１００が開示されている。システム１００は、集積回路（ＩＣ）１１０を有する。ＩＣ１１０は、超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路とすることができる。ＩＣ１１０は、温度感知リングオシレータ（ＴＳＲＯ）１２０を有する。一般に、リングオシレータは、フィードバックループ内の複数の利得段から成る。構成、移相等が適正であれば、リングオシレータの出力は、リングオシレータ構成要素によって決まるある周波数で発振する。ＴＳＲＯは、更に、毎秒の発振サイクル数等、発振の特性に影響を与える温度検知要素を用いる。これらの発振の指示は、ＴＳＲＯカウンタおよびコントローラ１３３に送出される。一般に、コントローラ１３３は、ＴＳＲＯを監視および調節すると共に、ＴＳＲＯの周波数指示を、他の装置によって使用可能な等価的な指示に変換する。

図１において、ＴＳＲＯ１２０は、第１の較正温度のための第１の周波数で発振する。第１の較正温度は、試験モジュール１４０が用いる温度センサ１５０によって測定される。ＴＳＲＯ１２０からの対応する第１の較正発振周波数値の指示は、コントローラ１３３によって変換され、試験モジュール１４０に送出される。次いで、第１の較正発振周波数値は、試験モジュール１４０から、第１のメモリ１３０に送出される。第１のメモリ１３０は、ＩＣ１１０に結合されているか、またはＩＣ１１０内にある。１実施形態において、第１の較正温度は臨界温度である。別の実施形態では、第１の較正温度は、温度センサ１５０によるＩＣ１１０の環境の測定温度であり、臨界温度でのＩＣ１１０の特定の加熱または冷却を行わない。別の実施形態では、第１の較正温度を測定する場合、加熱または冷却源１６０を用いて、ＩＣ１１０へのまたはＩＣ１１０からの熱伝達を行う。この場合、第１の較正温度は、ＩＣ１１０を動作させるための実質的な最小もしくは最大の温度値であるか、またはそれらの最小および最大温度間の別の温度である。

次いで、試験モジュール１４０の命令で、ＩＣ１１０の環境に対して熱を加えるかもしくは除去することによって、ＩＣ１１０の環境温度を変更するか、またはＩＣ１１０を加熱または冷却源１６０もしくは何らかの別の手段によって加熱または冷却する。従って、第２の較正温度は、第１の較正温度とは異なる温度値である。この第２の較正温度は、ＩＣ１１０の臨界温度とすることができる。また、第２の較正温度は、非臨界温度とすることも可能である。一般に、ＴＳＲＯ１２０は、第２の較正温度において第２の較正周波数で発振し、ＴＳＲＯ１２０からの対応する第２の発振周波数値の指示がコントローラ１３３から試験モジュール１４０に、更に、そこから第２のメモリ１３５に送出される。代替的な実施形態では、第１および第２の較正値の指示は、最初に試験モジュール１４０に送出されることなく、第１および第２のメモリ１３０、１３５に送出される。

動作モジュール１７０は、温度センサ１５０によって測定された第１および第２の較正温度に対応するメモリ１３０および１３５内の第１および第２の較正発振値を用いる。動作モジュール１７０は、ＩＣ１１０の臨界閾値温度に関連付けられたＴＳＲＯ１２０の複数の発振周波数を求める。当業者は、動作モジュール１７０をＩＣ１１０内で使用可能であることを理解しよう。

図１において、一般に、動作モジュール１７０は、温度センサ１５０によって測定された第１および第２の較正温度に対応する第１および第２の較正周波数を用いて、ＴＳＲＯの臨界すなわち閾値周波数を求める。動作モジュール１７０は、これらの臨界（すなわち閾値）周波数を、第１、第２、および第３の閾値メモリ１４１、１４２、１４３に送出する。

１実施形態では、動作モジュール１７０は、複数のデータソースを用いて、システム１００のための臨界温度閾値を求めることができる。例えば、ソフトウエアは、ＩＣ１１０に結合されたヒートシンク１３９の大きさ、チップを冷却するために用いるファンのパワー、チップを用いる環境（デスクトップ、ラップトップ等）、ＩＣ１１０のタイプおよびその特性、ＩＣ１１０上で実行するアプリケーションのタイプ等のファクタを考慮に入れることができる。

システム１００において、臨界発振値は、較正の間ＴＳＲＯ１２０によって測定される較正温度に必ずしもマッピングされない。その代わりに、第１および第２の周波数較正値を、１つの数式における２つの点として用いて、閾値発振値をそこから計算または内挿または外挿することができる。この計算には、線形方程式、非線形方程式、または、他の温度のための周波数値を求めるために使用可能な第１および第２の周波数較正値間の他の関係を用いることができる。

更に、閾値温度は、動作モジュール１７０によって動的に再計算することができる。例えば、動作モジュール１７０が、ＩＣ１１０上で実行するアプリケーションが変更されたと判定すると、様々な警告閾値のための新たな臨界温度を再計算することができる。次いで、これらの新たな臨界温度を閾値臨界発振値に変換して、第１、第２、および第３閾値メモリ１４１、１４２、１４３に格納する。

更に、較正温度値は、複数のＴＳＲＯのためのＴＳＲＯ周波数発振値を求めるために使用可能である。例えば、図１において、ＴＳＲＯ１２１の発振をＴＳＲＯ発振値と比較して、臨界／閾値温度に達したか否かを判定することができる。

ここで図２に移ると、動作モジュール１７０によって計算した第１、第２、および第３の閾値発振周波数値を、第１、第２、および第３の閾値メモリ１４１、１４２、および１４３に格納するための方法２００が開示されている。ステップ２１０では、ＩＣ１１０の環境温度を試験モジュール１４０によって測定する。これは、ＩＣに集積されたかまたはＩＣとは別個の温度センサによって実行可能である。ステップ２２０では、試験モジュール１４０によって求められた第１の較正温度に比例して、ＴＳＲＯ１２０が発振する。ステップ２３０では、この較正発振値を、コントローラ１３３によって求めて、第１のメモリ１３０に格納する。

ステップ２４０では、試験モジュール１４０によって求めたように、環境温度を変更する。この変更は、実質的に、閾値温度、非閾値温度、ＩＣ１１０に対して相対的に高い温度、ＩＣ１１０に対して相対的に低い温度、またはその間の他の温度値とすることができる。ステップ２５０では、ＴＳＲＯ１２０は、第２の較正温度に比例した第２の周波数を発生させる。ステップ２６０では、コントローラ１３３によって処理した後、第２の周波数を第２のメモリ１３５に格納する。

ステップ２７０では、動作モジュール１７０が、第１、第２、および第３の臨界すなわち閾値温度を求める。第１、第２、および第３の閾値温度は、ＩＣ１１０に結合されたヒートシンク１３９のタイプ、ＩＣ１１０のタイプ、ＩＣ１１０上で実行しているアプリケーションのタイプ、環境がラップトップまたはデスクトップの環境であるか等から求めることができる。

ステップ２８０では、動作モジュール１７０が、閾値温度に対応する閾値発振値を、外挿、内挿、または他の方法で求める。動作モジュール１７０は、既知の温度に対する第１および第２の発振値を用い、線形または非線形の内挿または外挿、または何らかの他の数学的な導出を実行して、閾値発振値を求める。ステップ２９０では、第１、第２、および第３の発振値を、第１、第２、および第３の閾値メモリ１４１、１４２、および１４３に格納する。

本発明は多くの実施形態を取ることが可能であることは理解されよう。従って、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、前述のものにいくつかの変更を行うことができる。本明細書中で概説した機能によって、様々なプログラミングモデルの可能性が与えられる。この開示は、いずれかの特定のプログラミングモデルを推奨するものとして読まれるのではなく、これらのプログラミングモデルを構築可能な基礎的機構を対象とするものである。

好適な実施形態のいくつかを参照して本発明について説明したので、開示した実施形態は性質において限定ではなく例示的なものであること、ならびに、前述の開示において、広範囲にわたる変形、修正、変更、および置換が考えられ、いくつかの例では、本発明のいくつかの特徴は、他の特徴を対応して用いることなく採用可能であることを注記しておく。多くのかかる変形および修正は、好適な実施形態の前述の説明の検討に基づいて、当業者によって、明白で望ましいものとして考えることができる。従って、添付の特許請求の範囲は、広義に、本発明の範囲と一致して解釈されることが認められよう。

まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。

（１）閾値温度に対する集積回路（ＩＣ）温度較正システムであって、
第１の較正温度から較正パラメータを発生させるために使用可能な温度感知リングオシレータ（ＴＳＲＯ）と、
前記較正パラメータの指示を格納するために使用可能なメモリと、
前記較正パラメータから少なくとも１つの閾値ＴＳＲＯ周波数を求めるために使用可能な動作モジュールと、
少なくとも１つの閾値ＴＳＲＯ周波数を格納するために使用可能なメモリと、
を具備することを特徴とするシステム。
（２）複数のＴＳＲＯ較正パラメータを格納するために複数のメモリを使用可能であることを特徴とする、（１）のシステム。
（３）更に、少なくとも１つの閾値ＴＳＲＯ周波数に匹敵する発振出力を有するＴＳＲＯを具備することを特徴とする、（１）のシステム。
（４）前記動作モジュールはソフトウエアで構成されることを特徴とする、（１）のシステム。
（５）更に、温度を発生するために使用可能な試験モジュールを具備することを特徴とする、（１）のシステム。
（６）前記動作モジュールは、更に、閾値温度を求めるために使用可能であることを特徴とする、（１）のシステム。
（７）前記閾値温度は、前記集積回路に結合されたヒートシンクのサイズに関係していることを特徴とする、（６）のシステム。
（８）前記閾値温度は、集積回路のタイプに関係していることを特徴とする、（６）のシステム。
（９）更に、前記第１の較正温度を第２の較正温度に変更するために使用可能な熱発生器を具備することを特徴とする、（１）のシステム。
（１０）更に、前記第１および第２の較正温度を測定するために使用可能な温度センサを具備することを特徴とする、（１）のシステム。
（１１）前記較正温度は閾値温度に関連付けられていることを特徴とする、（１）のシステム。
（１２）ＩＣにおいてＴＳＲＯを動的に較正するための方法であって、
第１の較正温度を測定するステップと、
第１の較正発振値を測定するステップと、
環境温度を変更するステップと、
第２の較正温度を測定するステップと、
第２の較正発振値を測定するステップと、
前記第１および第２の較正発振値を用いて第１の閾値温度値を第１の閾値発振値に変換するステップと、
前記第１の閾値発振値を格納するステップと、
を具備することを特徴とする方法。
（１３）更に、前記第１の閾値温度値を求めるステップを具備することを特徴とする、（１１）の方法。
（１４）前記第１の閾値温度値を求めるステップは、更に、前記ＩＣに結合されたヒートシンクの大きさの指示の使用を含むことを特徴とする、（１３）の方法。
（１５）更に、複数の閾値温度値を複数の閾値発振値に変換するステップを具備することを特徴とする、（１１）の方法。
（１６）更に、前記第１および第２の較正温度の指示を試験モジュールに転送するステップを具備することを特徴とする、（１１）の方法。
（１７）更に、少なくとも３つの閾値発振値を１つ以上のメモリ位置に格納するステップを具備することを特徴とする、（１１）の方法。
（１８）ＩＣチップを動的に較正するためのコンピュータプログラムであって、
第１の較正温度を測定するためのコンピュータコードと、
第１の較正発振値を測定するためのコンピュータコードと、
環境温度を変更するためのコンピュータコードと、
第２の較正温度を測定するためのコンピュータコードと、
第２の較正発振値を測定するためのコンピュータコードと、
前記第１および第２の較正発振値を用いて第１の閾値温度値を第１の閾値発振値に変換するためのコンピュータコードと、
前記第１の閾値発振値を格納するためのコンピュータコードと、
を具備することを特徴とするコンピュータプログラム。
（１９）ＩＣチップを動的に較正するためのプロセッサであって、コンピュータプログラムを含み、該コンピュータプログラムは、
第１の較正温度を測定するためのコンピュータコードと、
第１の較正発振値を測定するためのコンピュータコードと、
環境温度を変更するためのコンピュータコードと、
第２の較正温度を測定するためのコンピュータコードと、
第２の較正発振値を測定するためのコンピュータコードと、
前記第１および第２の較正発振値を用いて第１の閾値温度値を第１の閾値発振値に変換するためのコンピュータコードと、
前記第１の閾値発振値を格納するためのコンピュータコードと、
を具備することを特徴とするプロセッサ。
（２０）更に、前記第１の閾値温度値を求めるためのコンピュータコードを具備することを特徴とする、（１９）のプロセッサ。

ＴＳＲＯ、２つの較正値メモリ、および３つの閾値メモリを備えた集積回路を概略的に示す。 ＩＣチップにおいて、ＴＳＲＯ臨界すなわち閾値較正値を求めて格納し、臨界温度に関連付けるための方法を示す。

Claims (20)

1. 閾値温度に対する集積回路（ＩＣ）温度較正システムであって、
   第１の較正温度から較正パラメータを発生させるために使用可能な温度感知リングオシレータ（ＴＳＲＯ）と、
   前記較正パラメータの指示を格納するために使用可能なメモリと、
   前記較正パラメータから少なくとも１つの閾値ＴＳＲＯ周波数を求めるために使用可能な動作モジュールと、
   少なくとも１つの閾値ＴＳＲＯ周波数を格納するために使用可能なメモリと、
   を具備することを特徴とするシステム。
2. 複数のＴＳＲＯ較正パラメータを格納するために複数のメモリを使用可能であることを特徴とする、請求項１のシステム。
3. 更に、少なくとも１つの閾値ＴＳＲＯ周波数に匹敵する発振出力を有するＴＳＲＯを具備することを特徴とする、請求項１のシステム。
4. 前記動作モジュールはソフトウエアで構成されることを特徴とする、請求項１のシステム。
5. 更に、温度を発生するために使用可能な試験モジュールを具備することを特徴とする、請求項１のシステム。
6. 前記動作モジュールは、更に、閾値温度を求めるために使用可能であることを特徴とする、請求項１のシステム。
7. 前記閾値温度は、前記集積回路に結合されたヒートシンクのサイズに関係していることを特徴とする、請求項６のシステム。
8. 前記閾値温度は、集積回路のタイプに関係していることを特徴とする、請求項６のシステム。
9. 更に、前記第１の較正温度を第２の較正温度に変更するために使用可能な熱発生器を具備することを特徴とする、請求項１のシステム。
10. 更に、前記第１および第２の較正温度を測定するために使用可能な温度センサを具備することを特徴とする、請求項１のシステム。
11. 前記較正温度は閾値温度に関連付けられていることを特徴とする、請求項１のシステム。
12. ＩＣにおいてＴＳＲＯを動的に較正するための方法であって、
    第１の較正温度を測定するステップと、
    第１の較正発振値を測定するステップと、
    環境温度を変更するステップと、
    第２の較正温度を測定するステップと、
    第２の較正発振値を測定するステップと、
    前記第１および第２の較正発振値を用いて第１の閾値温度値を第１の閾値発振値に変換するステップと、
    前記第１の閾値発振値を格納するステップと、
    を具備することを特徴とする方法。
13. 更に、前記第１の閾値温度値を求めるステップを具備することを特徴とする、請求項１１の方法。
14. 前記第１の閾値温度値を求めるステップは、更に、前記ＩＣに結合されたヒートシンクの大きさの指示の使用を含むことを特徴とする、請求項１３の方法。
15. 更に、複数の閾値温度値を複数の閾値発振値に変換するステップを具備することを特徴とする、請求項１１の方法。
16. 更に、前記第１および第２の較正温度の指示を試験モジュールに転送するステップを具備することを特徴とする、請求項１１の方法。
17. 更に、少なくとも３つの閾値発振値を１つ以上のメモリ位置に格納するステップを具備することを特徴とする、請求項１１の方法。
18. ＩＣチップを動的に較正するためのコンピュータプログラムであって、
    第１の較正温度を測定するためのコンピュータコードと、
    第１の較正発振値を測定するためのコンピュータコードと、
    環境温度を変更するためのコンピュータコードと、
    第２の較正温度を測定するためのコンピュータコードと、
    第２の較正発振値を測定するためのコンピュータコードと、
    前記第１および第２の較正発振値を用いて第１の閾値温度値を第１の閾値発振値に変換するためのコンピュータコードと、
    前記第１の閾値発振値を格納するためのコンピュータコードと、
    を具備することを特徴とするコンピュータプログラム。
19. ＩＣチップを動的に較正するためのプロセッサであって、コンピュータプログラムを含み、該コンピュータプログラムは、
    第１の較正温度を測定するためのコンピュータコードと、
    第１の較正発振値を測定するためのコンピュータコードと、
    環境温度を変更するためのコンピュータコードと、
    第２の較正温度を測定するためのコンピュータコードと、
    第２の較正発振値を測定するためのコンピュータコードと、
    前記第１および第２の較正発振値を用いて第１の閾値温度値を第１の閾値発振値に変換するためのコンピュータコードと、
    前記第１の閾値発振値を格納するためのコンピュータコードと、
    を具備することを特徴とするプロセッサ。
20. 更に、前記第１の閾値温度値を求めるためのコンピュータコードを具備することを特徴とする、請求項１９のプロセッサ。

Images