JP2005328095A - Exoergic control method of circuit, equipment, and system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an efficient heating control technology of a semiconductor integrated circuit, and a technology for correctly evaluating the effects of heating control. <P>SOLUTION: A hollow glass plate 20 on a flat surface is bonded to a die 16 rear surface of a processor, and a cooling medium is made to flow in the inside. The die 16 is picturized with an infrared camera 24, and a heat-detecting unit 34 acquires temperature distribution. When one part of the die 16 becomes abnormally high in temperature, an analyzing unit 36 increases a driving force of a pump 26, or instructs a processor 18 to lower the operating frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は発熱制御技術に関し、特に半導体集積回路の発熱を制御する方法、装置およびシステムに関する。   The present invention relates to a heat generation control technique, and more particularly to a method, apparatus and system for controlling heat generation in a semiconductor integrated circuit.

LSI設計において製造プロセスの微細化と素子の高集積化が一段と進み、チップの性能限界として発熱量を考慮することがLSIの設計上非常に重要になった。チップが高温になると、動作不良を起こしたり、長期信頼性が低下するため、様々な発熱対策がとられている。たとえば、チップの上部にヒートシンクを設けて、チップから発生する熱を逃がす方法がとられる。   In LSI design, the miniaturization of the manufacturing process and the high integration of elements have further progressed, and it has become very important for LSI design to consider the amount of heat generated as the performance limit of the chip. When the chip becomes hot, malfunctions occur and long-term reliability decreases, so various countermeasures against heat generation are taken. For example, there is a method in which a heat sink is provided on the top of the chip to release heat generated from the chip.

昨今のLSI、とくに高性能のマイクロプロセッサでは、ヒートシンクでもとりきれない発熱が生じうるため、放熱効率の改善と発熱自体の抑制は永続的な課題である。LSIを搭載する製品を開発する際、セットレベルで放熱効果または発熱抑制効果を保証する必要があり、その前提として、製品開発の途上でそれらの効果を正しく評価する必要が生じる。   In recent LSIs, particularly high-performance microprocessors, heat generation that cannot be removed by a heat sink can occur, so improvement of heat dissipation efficiency and suppression of heat generation are permanent issues. When developing a product incorporating an LSI, it is necessary to guarantee a heat dissipation effect or a heat generation suppression effect at the set level. As a premise, it is necessary to correctly evaluate these effects during product development.

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体集積回路の効率的な熱制御技術を提供することにある。本発明の別の目的は、熱制御の効果を正しく評価する技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to provide an efficient thermal control technique for a semiconductor integrated circuit. Another object of the present invention is to provide a technique for correctly evaluating the effect of thermal control.

本発明は回路の発熱制御技術であり、二次元的に密な解像度で半導体集積回路の発熱状態を取得し、取得された発熱状態に応じて半導体集積回路の発熱状態を変化させるための制御を行うものである。   The present invention is a circuit heat generation control technology, which acquires a heat generation state of a semiconductor integrated circuit with a two-dimensionally dense resolution, and performs control for changing the heat generation state of the semiconductor integrated circuit according to the acquired heat generation state. Is what you do.

本発明によれば、半導体集積回路の発熱を効率的に制御でき、または、熱制御の効果を正しく評価できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat_generation | fever of a semiconductor integrated circuit can be controlled efficiently or the effect of thermal control can be evaluated correctly.

実施の形態の概要
マイクロプロセッサ(以下単にプロセッサという)のダイ上の温度を測定する方法として、サーマルダイオードのPN接合の順方向電圧やリングオシレータの周波数の温度特性を利用する方法が考えられる。しかし、いずれも実装面積その他の事情で、実デバイスに埋め込むことは容易ではない。また、正確な温度分布測定のためには、こうした温度センサを多数埋め込む必要があり、設計上のデメリットが大きい。
Outline of the embodiment
As a method of measuring the temperature on the die of a microprocessor (hereinafter simply referred to as a processor), a method using the temperature characteristics of the forward voltage of the PN junction of the thermal diode and the frequency of the ring oscillator can be considered. However, it is not easy to embed them in an actual device due to mounting area and other circumstances. Further, in order to accurately measure the temperature distribution, it is necessary to embed a large number of such temperature sensors, which has a great design disadvantage.

実施の形態はこうした観点から、まず二次元的に密な解像度で半導体集積回路の発熱状態を取得し、取得された発熱状態に応じて半導体集積回路の発熱状態を変化させるための制御を行う。ここで「発熱状態を変化させる」とは、まず放熱状態を変化させ、結果として発熱状態が変化するような場合も含む。二次元的に密な、赤外線センサのような撮像型のセンサを利用すると、いちどに、解像度に応じたポイント数の温度測定が実現する。このため上記の問題が解決される。   From this viewpoint, the embodiment first acquires the heat generation state of the semiconductor integrated circuit with a two-dimensionally dense resolution, and performs control for changing the heat generation state of the semiconductor integrated circuit in accordance with the acquired heat generation state. Here, “changing the heat generation state” includes a case where the heat release state is first changed and the heat generation state is changed as a result. When an imaging sensor such as an infrared sensor that is two-dimensionally dense is used, temperature measurement with the number of points corresponding to the resolution is realized at a time. This solves the above problem.

なお、撮像型のセンサの例として以下赤外線センサを用いるが、実施の形態では赤外線センサとレンズ等の光学系機構を組み合わせた赤外線カメラを用いる。このカメラは、赤外線サーモグラフィ技術の分野で知られるものであり、物体の表面温度または温度分布を計測し画像化する装置である。実施の形態では、撮像という手法で温度を検出するため、対象物である半導体回路装置から離れた位置から非接触で温度測定が可能であり、半導体回路装置とセットの配置上の設計自由度を高めることができる。また、面の温度分布として捉える手法であるため、面上の点どうしの相対的な測定が可能となり、簡単な構成で高温個所を特定することが容易である。実施の形態は、より具体的には以下の技術に関する。   Note that an infrared sensor is used as an example of the imaging sensor, but in the embodiment, an infrared camera in which an infrared sensor and an optical system mechanism such as a lens are combined is used. This camera is known in the field of infrared thermography technology, and is an apparatus that measures and images the surface temperature or temperature distribution of an object. In the embodiment, since the temperature is detected by a technique called imaging, it is possible to measure the temperature in a non-contact manner from a position away from the target semiconductor circuit device. Can be increased. In addition, since it is a method of grasping as a temperature distribution of a surface, relative measurement of points on the surface is possible, and it is easy to specify a high-temperature location with a simple configuration. More specifically, the embodiment relates to the following technique.

1.撮像型のセンサを設ける。このセンサで半導体集積回路を撮像する。フリップチップパッケージの半導体集積回路は、ダイ裏面が露出しているため撮像に好都合である。ただし、通常のプラスチック等のパッケージに封入された半導体集積回路であっても問題はない。熱検出部は、撮像で得られた画像(これを「検査画像」とよぶ)から半導体集積回路の発熱状態を取得する。冷却制御部は、取得された発熱状態に応じて前記半導体集積回路を冷却する手段、たとえばファンの回転数や冷媒の流通速度を制御する(主に実施の形態4)。   1. An imaging sensor is provided. A semiconductor integrated circuit is imaged by this sensor. The flip chip package semiconductor integrated circuit is convenient for imaging because the back surface of the die is exposed. However, there is no problem even if the semiconductor integrated circuit is sealed in a normal plastic package. The heat detection unit acquires the heat generation state of the semiconductor integrated circuit from an image obtained by imaging (referred to as an “inspection image”). The cooling control unit controls the means for cooling the semiconductor integrated circuit according to the acquired heat generation state, for example, the rotational speed of the fan and the circulation speed of the refrigerant (mainly Embodiment 4).

2.熱検出部は、検査画像から半導体集積回路、とくにその露出面の温度分布を取得し、半導体集積回路のいずれかの個所において温度が所定のしきい値を超えたとき、冷却制御部は、冷却手段の冷却能力を高める(主に実施の形態1、2、3、4)。   2. The heat detection unit acquires the temperature distribution of the semiconductor integrated circuit, particularly the exposed surface thereof, from the inspection image, and when the temperature exceeds a predetermined threshold at any point of the semiconductor integrated circuit, the cooling control unit The cooling capacity of the means is increased (mainly Embodiments 1, 2, 3, 4).

3.冷却制御部の代わりに、またはそれに加えて、取得された発熱状態に応じて半導体集積回路の動作状態を制御する動作制御部を設ける。半導体集積回路のいずれかの個所において温度が所定のしきい値を超えたとき、動作制御部は、温度がしきい値を超えた個所(これを「高温個所」という)における単位時間当たりの処理の負荷を軽減する。そのために、半導体集積回路の動作周波数を落としてもよい(主に実施の形態4)。   3. Instead of or in addition to the cooling control unit, an operation control unit for controlling the operation state of the semiconductor integrated circuit according to the acquired heat generation state is provided. When the temperature exceeds a predetermined threshold at any location of the semiconductor integrated circuit, the operation control unit performs processing per unit time at the location where the temperature exceeds the threshold (this is referred to as “high temperature location”). To reduce the load. Therefore, the operating frequency of the semiconductor integrated circuit may be reduced (mainly Embodiment 4).

4.半導体集積回路、とくにその露出面に密着して固定される透明な冷却機構を設ける。ここでの「透明」とは、温度測定を妨げないという意味での透明である。すなわち、赤外線センサによる温度測定を行う場合には、発熱体から放出される赤外線を検知するため、赤外領域において透明であることが重要であって、見た目に透明である必要はない。また、赤外領域においても完全に透明である必要はなく、補正によって発熱体である半導体集積回路の温度が検出できる透過率を有していればよい。冷却機構は、中空な部分を有し、液体や気体などの流体が流通しうる流路が設けられている。中空な部分を有する冷却機構としては、たとえば平面状の配管や、ガラス等の固体内部に冷媒の流路が穿設されているようなものが含まれる。ポンプなどの駆動機構で、冷却機構の内部に液体や気体の冷媒を流通せしめる。撮像型のセンサで、冷却機構を介して半導体集積回路を撮像する。熱検出部で、センサによって撮像された検査画像から半導体集積回路の発熱状態を取得する(主に実施の形態1、2、3、4)。しかる後、解析部で、取得された発熱状態を解析する。なお、「透明」はセンサの検出機能を損なわない意味で透明とし、見た目に透明である必要はない。実際には、センサによる検知は、冷却機構の色、放射率、測定角度等のさまざまなファクターによって影響は受けるため、それらのファクターは最終的に実験で定めればよい(主に実施の形態1、2、3)。   4). A semiconductor integrated circuit, in particular, a transparent cooling mechanism fixed in close contact with the exposed surface is provided. Here, “transparent” is transparent in the sense that it does not interfere with temperature measurement. That is, when temperature measurement is performed using an infrared sensor, it is important to be transparent in the infrared region in order to detect infrared rays emitted from the heating element, and does not need to be transparent to the eye. Further, it is not necessary to be completely transparent even in the infrared region, and it is sufficient that the transmittance has a transmittance capable of detecting the temperature of the semiconductor integrated circuit that is a heating element by correction. The cooling mechanism has a hollow portion and is provided with a flow path through which a fluid such as liquid or gas can flow. As a cooling mechanism having a hollow portion, for example, a flat pipe or a cooling fluid passage formed in a solid such as glass is included. A driving mechanism such as a pump circulates a liquid or gaseous refrigerant inside the cooling mechanism. An image sensor is used to image a semiconductor integrated circuit through a cooling mechanism. The heat detection unit acquires the heat generation state of the semiconductor integrated circuit from the inspection image captured by the sensor (mainly Embodiments 1, 2, 3, and 4). Thereafter, the acquired heat generation state is analyzed by the analysis unit. Note that “transparent” is transparent in the sense that it does not impair the detection function of the sensor, and need not be transparent to the eye. Actually, detection by the sensor is affected by various factors such as the color, emissivity, and measurement angle of the cooling mechanism, and these factors may be finally determined experimentally (mainly the first embodiment). 2, 3).

5.4において、駆動機構は適宜冷媒の流通方向を変化させてもよい。これは発熱の評価に役立つ。解析部は冷媒の流通方向が変化する前後で検出された発熱状態を統合して解析してもよい。たとえば、方向を逆転させ、その前後で得られた発熱状態の平均をとって、これを実際の発熱状態ないし温度分布とみなしてもよい。以下、「発熱状態」は「温度分布」で把握できるため、特に必要がないかぎり、両者を峻別しない(主に実施の形態1)。   In 5.4, the drive mechanism may appropriately change the flow direction of the refrigerant. This is useful for evaluating fever. The analysis unit may integrate and analyze the heat generation state detected before and after the refrigerant flow direction changes. For example, the direction may be reversed, the average of the heat generation states obtained before and after that may be taken, and this may be regarded as the actual heat generation state or temperature distribution. Hereinafter, since the “heat generation state” can be grasped by the “temperature distribution”, the two are not distinguished from each other unless particularly necessary (mainly the first embodiment).

6.4において、解析部は冷媒の流通方向による温度傾斜を加味して発熱状態を解析してもよい。冷媒は駆動機構から出たあと、上流の方が低温である。これが半導体集積回路、とくにその露出面から熱を奪って下流に向かうにつれ、温度が高くなる。そこで上流の温度をマイナスし、下流の温度をプラスする傾斜補正をかけて得られた温度分布を実際の温度分布とみなしてもよい(主に実施の形態1)。   In 6.4, the analysis unit may analyze the heat generation state in consideration of a temperature gradient depending on the refrigerant flow direction. After the refrigerant leaves the drive mechanism, the upstream is cooler. As this takes heat away from the semiconductor integrated circuit, particularly its exposed surface, the temperature increases. Therefore, the temperature distribution obtained by performing the inclination correction that minus the upstream temperature and plus the downstream temperature may be regarded as the actual temperature distribution (mainly the first embodiment).

7.4において、透明な冷却機構は中空な部分を有さずともよい。すなわち冷却機構としては、例えば、透明な平面上のヒートスプレッダなどであってもよい。この場合、ポンプなどに駆動機構に代えて、空冷ファンや、ペルチェ素子、噴流冷却装置などによって冷却機構を構成すればよい(主に実施の形態2)。   In 7.4, the transparent cooling mechanism may not have a hollow portion. In other words, the cooling mechanism may be, for example, a heat spreader on a transparent plane. In this case, the cooling mechanism may be configured by an air cooling fan, a Peltier element, a jet cooling device, or the like instead of the drive mechanism in the pump or the like (mainly the second embodiment).

8.以上の装置はセンサを利用したが、センサの有無とは別に、半導体集積回路の放熱効果を高める技術は有用である。そのため、前述の冷却機構と駆動機構を設け、冷却機構は半導体集積回路、とくにその露出面に合わせた開口を有し、少なくともその開口の縁部において、半導体集積回路側の対応個所と密に固着されてもよい。この場合、開口部分で冷媒が直接半導体集積回路に触れるため、熱を奪う効果が高い(主に実施の形態5)。   8). Although the above apparatus uses a sensor, a technique for enhancing the heat dissipation effect of the semiconductor integrated circuit is useful, apart from the presence or absence of the sensor. Therefore, the cooling mechanism and the drive mechanism described above are provided, and the cooling mechanism has an opening that matches the exposed surface of the semiconductor integrated circuit, in particular, and at least the edge of the opening is closely fixed to the corresponding portion on the semiconductor integrated circuit side. May be. In this case, since the refrigerant directly contacts the semiconductor integrated circuit at the opening, the effect of removing heat is high (mainly the fifth embodiment).

実施の形態1.
本実施の形態は、開発段階において最終製品であるセット(以下単に「セット」という)において半導体集積回路の発熱がどのようになるかを予め評価する装置に関する。以下、半導体集積回路は発熱量の大きなプロセッサとする。セットにおいて、プロセッサには熱を拡散するためのヒートスプレッダや、さらにその上にヒートシンクが取り付けられる。そのような状態だと、プロセッサの表面温度を計測することができない。そこで、本装置では、ヒートシンク等を外して透明な放熱手段を設け、それを通してプロセッサを赤外線カメラで撮像し、温度分布を取得する。放熱手段はヒートシンク等の作用を模するものであり、セットにおける実使用状態、すなわちヒートシンク等がついた状態における発熱を予測するものである。ヒートシンク等を精度よく模するために、予め既知の熱伝導シミュレータ等を利用して冷却機構の形状と材質、冷媒の種類と流速等を設定することができる。ただし、シミュレーションには限界もあり、実験と組み合わされるべきであるから、本実施の形態の装置はシミュレーションと相互補完の関係にある。
Embodiment 1 FIG.
The present embodiment relates to an apparatus that evaluates in advance how a semiconductor integrated circuit generates heat in a set (hereinafter simply referred to as “set”) that is a final product in a development stage. Hereinafter, the semiconductor integrated circuit is assumed to be a processor having a large calorific value. In the set, the processor is equipped with a heat spreader for diffusing heat and a heat sink on the heat spreader. In such a state, the surface temperature of the processor cannot be measured. Therefore, in this apparatus, the heat sink or the like is removed and a transparent heat radiating means is provided, through which the processor is imaged with an infrared camera, and the temperature distribution is acquired. The heat dissipating means imitates the action of a heat sink or the like, and predicts heat generation in an actual use state in a set, that is, a state with a heat sink or the like. In order to accurately simulate a heat sink or the like, the shape and material of the cooling mechanism, the type of refrigerant, the flow rate, and the like can be set in advance using a known heat conduction simulator or the like. However, since there is a limit to simulation and it should be combined with experiments, the apparatus of this embodiment is in a complementary relationship with simulation.

この装置による熱評価の結果は、プロセッサの仕様に反映される。たとえば、プロセッサの最高負荷がどの程度の時間つづくと高温個所の温度が動作保証範囲を超えるかなど、本装置によって予め評価できる。   The result of thermal evaluation by this device is reflected in the specifications of the processor. For example, it can be preliminarily evaluated by the present apparatus such as how long the maximum load of the processor lasts before the temperature of the high temperature part exceeds the operation guarantee range.

図1は、本実施の形態に係る熱制御システム100の全体構成を示す。図2は図1の中空ガラス板20付近を上から見たものである。プロセッサ18はプリント基板12上に実装されている。プロセッサ18はフリップチップタイプで、ダイ16とBGA(ボール・グリッド・アレイ)タイプの外部端子を有するパッケージ基体14を備える。   FIG. 1 shows an overall configuration of a thermal control system 100 according to the present embodiment. FIG. 2 shows the vicinity of the hollow glass plate 20 of FIG. 1 as viewed from above. The processor 18 is mounted on the printed circuit board 12. The processor 18 is a flip chip type and includes a package base 14 having a die 16 and a BGA (ball grid array) type external terminal.

ダイ16の裏面は露出しており、その面に平板状の中空ガラス板20が陽極接合等で接着されている。この接合にはサーマルグリース等のインタフェイス剤が不要であり、熱伝導率が高い。   The back surface of the die 16 is exposed, and a flat hollow glass plate 20 is bonded to the surface by anodic bonding or the like. This bonding does not require an interface agent such as thermal grease, and has high thermal conductivity.

中空ガラス板20は両端部で細流管22に接続され、細流管22の途中にポンプ26が設けられる。ポンプ26の駆動により、細流管22と中空ガラス板20に内装された冷媒が循環し、ダイ16の裏面を冷却する。冷媒は液体、気体を問わないが、赤外線カメラ24による温度検知に影響しない意味において透明なものを選ぶ。図2の矢印a、bはそれぞれ冷媒の進行方向を示し、ポンプ26の駆動により方向の反転が可能である。中空ガラス板20はダイ16上を冷媒が一様に流れるよう、プロセッサ18よりも広めの平面とする。このような冷却機構を設けることにより、中空ガラス板20の中空な部分、すなわち冷媒はプロセッサ18の主要部分を覆うこととなり、ヒートシンクに近い放熱状態を模することができる。この主要部分とは、プロセッサ18の半分以上、大部分、あるいは全部や、発熱量の多い部分、中心部分などをいう。   The hollow glass plate 20 is connected to the trickle tube 22 at both ends, and a pump 26 is provided in the middle of the trickle tube 22. By driving the pump 26, the refrigerant contained in the trickle tube 22 and the hollow glass plate 20 circulates, and the back surface of the die 16 is cooled. The refrigerant may be liquid or gas, but a transparent one is selected so that the temperature detection by the infrared camera 24 is not affected. The arrows a and b in FIG. 2 indicate the traveling direction of the refrigerant, and the direction can be reversed by driving the pump 26. The hollow glass plate 20 has a flat surface wider than the processor 18 so that the coolant flows uniformly on the die 16. By providing such a cooling mechanism, the hollow part of the hollow glass plate 20, that is, the refrigerant covers the main part of the processor 18, and a heat dissipation state close to a heat sink can be simulated. This main part means more than half, most or all of the processor 18, a part with a large amount of heat generation, a central part, and the like.

図1の赤外線カメラ24は中空ガラス板20を介してダイ16を撮像する。赤外線カメラ24は例えば100×100程度の空間解像度をもち、したがって、事実上その解像度だけのセンサが密に二次元配列されている効果をもつ。赤外線カメラ24の時間解像度は、例えば毎秒数十枚の撮像が可能な程度とする。   The infrared camera 24 in FIG. 1 images the die 16 through the hollow glass plate 20. The infrared camera 24 has a spatial resolution of, for example, about 100 × 100, and therefore has an effect that sensors having only that resolution are effectively two-dimensionally arranged. The time resolution of the infrared camera 24 is, for example, such that several tens of images can be captured per second.

熱制御装置32は熱検出部34と解析部36を有する。熱検出部34は赤外線カメラ24から検査画像を入力し、ダイ16の温度分布を取得して図示しないメモリに画像データとして記録する。解析部36は画像データをメモリから読み出し、必要な処理を行う。解析部36による処理の例は以下のとおりである。   The heat control device 32 includes a heat detection unit 34 and an analysis unit 36. The heat detector 34 receives the inspection image from the infrared camera 24, acquires the temperature distribution of the die 16, and records it as image data in a memory (not shown). The analysis unit 36 reads the image data from the memory and performs necessary processing. An example of processing by the analysis unit 36 is as follows.

処理1 ダイ16の温度分布から、ダイ16のいずれかの高温個所の温度がしきい値を超えたとき(以下そのような状態を「高温異常」という)、ポンプ26の駆動力を高める。これにより、本装置による熱評価中にプロセッサ18が熱暴走その他の誤動作をしたり、恒久破壊されることを防止する。解析部36は高温異常の発生時刻を画像フレームの時刻から特定および記録してもよい。以下の処理でも、高温異常とその対処を時刻と合わせて記録すれば、開発者の熱評価に有用な情報を提供できる。   Process 1 When the temperature distribution of the die 16 exceeds the threshold value (hereinafter, such a state is referred to as “high temperature abnormality”), the driving force of the pump 26 is increased. This prevents the processor 18 from undergoing thermal runaway or other malfunctions or being permanently destroyed during the thermal evaluation by this apparatus. The analysis unit 36 may specify and record the occurrence time of the high temperature abnormality from the time of the image frame. Even in the following processing, if the high temperature abnormality and the countermeasures are recorded along with the time, it is possible to provide useful information for developer thermal evaluation.

処理2 高温異常が発生したとき、プロセッサ18の動作状態を制御する。例えば、割込等を発生させてプロセッサ18の動作周波数を低減する。そのため、評価用のプロセッサ18を走らせるOS(オペレーティングシステム)において、解析部36による割込から動作周波数制御のハンドラが呼び出される構成にしておく。   Process 2 When a high temperature abnormality occurs, the operating state of the processor 18 is controlled. For example, an interrupt or the like is generated to reduce the operating frequency of the processor 18. Therefore, in the OS (operating system) that runs the evaluation processor 18, the operating frequency control handler is called from the interruption by the analysis unit 36.

以上の構成による本装置の動作は以下のとおりである。熱評価に先立ち、ポンプ26の電源がオンされ、冷媒が流通をはじめる。また、赤外線カメラ24の電源がオンされ、発熱状態の監視が開始される。   The operation of this apparatus having the above configuration is as follows. Prior to the thermal evaluation, the power supply of the pump 26 is turned on and the refrigerant starts to flow. Further, the power of the infrared camera 24 is turned on, and monitoring of the heat generation state is started.

プロセッサ18は例えば解析部36からの指示によって動作を開始し、赤外線カメラ24が撮像する検査画像とプロセッサ18の動作の同期がとられる。プロセッサ18が評価用のプログラムを実行しているとき、高温異常が発生すれば、解析部36からポンプ26またはプロセッサ18が制御され、放熱効果が高められるか、または発熱自体が抑制される。   For example, the processor 18 starts operating in response to an instruction from the analysis unit 36, and the inspection image captured by the infrared camera 24 and the operation of the processor 18 are synchronized. If a high temperature abnormality occurs while the processor 18 is executing the evaluation program, the pump 26 or the processor 18 is controlled from the analysis unit 36, and the heat dissipation effect is enhanced or the heat generation itself is suppressed.

以上により、プロセッサ18を正常に動作させると同時に、どのようなプログラムを実行したら高温異常が生じるかを解析することができる。また、高温異常を解消するためにどのような対処が有効かも見極めることができる。その結果、プロセッサ18を市場投入する際にセットメーカへ要請すべき熱対策を定めることができるほか、プロセッサ18自体のアーキテクチャ設計に熱評価の知見を反映することができる。   As described above, the processor 18 can be operated normally and at the same time it can be analyzed what kind of program is executed to cause the high temperature abnormality. It is also possible to determine what countermeasures are effective for eliminating the high temperature abnormality. As a result, it is possible to determine a heat countermeasure to be requested from the set manufacturer when the processor 18 is put on the market, and to reflect the knowledge of thermal evaluation in the architecture design of the processor 18 itself.

なお、より正確に発熱状態を記録するために、冷媒の流通による温度勾配を考慮することには意味がある。たとえば、図2の矢印aのごとく図中左から右へ冷媒がながれるとき、当然ダイ16の左側のほうが低温、右側のほうが高温となる。その状態で温度分布を記録および評価すると、必ずしも正しくない結果となる。この点を解消するために、解析部36は以下の追加処理を実行してもよい。   In order to record the heat generation state more accurately, it is meaningful to consider the temperature gradient due to the refrigerant flow. For example, when the refrigerant flows from the left to the right in the drawing as indicated by the arrow a in FIG. 2, the left side of the die 16 naturally has a lower temperature and the right side has a higher temperature. If the temperature distribution is recorded and evaluated in that state, the result is not necessarily correct. In order to eliminate this point, the analysis unit 36 may execute the following additional processing.

1.ポンプ26の駆動を制御し、冷媒の進行方向を適宜反転させる。熱検出部34によって記録された温度分布のうち、反転の前後で得られたふたつのデータを平均化し、これを温度分布として記録する。平均化によって温度勾配をかなり解消することができる。反転は一定期間ごとにすることが望ましいが、高温の冷媒がダイ16付近に滞留しないよう、ある程度期間を長くすることも考慮すべきである。   1. The driving of the pump 26 is controlled, and the traveling direction of the refrigerant is appropriately reversed. Of the temperature distribution recorded by the heat detector 34, two data obtained before and after inversion are averaged and recorded as a temperature distribution. Averaging can substantially eliminate the temperature gradient. The inversion is preferably performed at regular intervals, but it should be considered that the period is extended to some extent so that the high-temperature refrigerant does not stay in the vicinity of the die 16.

2.1の処理をして、平均化された温度分布を求める。つぎに、その温度分布と冷媒を一方向に流したときの温度分布の差分から、冷媒をその方向にながしたときに現れる温度勾配を計算しておく。以降、冷媒はその方向にだけ流しつつ、取得された温度分布に前記の温度勾配を掛けて正しい温度分布を求める。   The average temperature distribution is obtained by performing the process of 2.1. Next, based on the difference between the temperature distribution and the temperature distribution when the refrigerant flows in one direction, the temperature gradient that appears when the refrigerant flows in that direction is calculated. Thereafter, the refrigerant flows only in that direction, and the obtained temperature distribution is multiplied by the temperature gradient to obtain a correct temperature distribution.

実施の形態2.
本実施の形態も、実施の形態1同様に開発段階における半導体集積回路の発熱状態の評価を目的とする装置に関する。以下、実施の形態1と共通する部分については、その説明を省略する。本実施の形態に係る熱制御システム100は、図1と同様に構成され、その動作も実施の形態1と同様であるが、中空な部分を有する冷却機構として機能する中空ガラス板20において、実施の形態1とはその構造を異にしている。すなわち実施の形態1では、平面状の中空ガラス板20中に冷媒を流通せしめてプロセッサの冷却を行っており、赤外線カメラ24による撮像は、冷媒を介して行っていた。一方、本実施の形態においては、中空ガラス板20の中空な部分が、観測対象のダイ16と赤外線カメラ24との間に冷媒が介在しないように設けられている。
Embodiment 2. FIG.
This embodiment also relates to an apparatus for the purpose of evaluating the heat generation state of a semiconductor integrated circuit at the development stage, as in the first embodiment. Hereinafter, the description of parts common to the first embodiment will be omitted. The thermal control system 100 according to the present embodiment is configured in the same manner as in FIG. 1 and the operation thereof is the same as that in the first embodiment. However, the thermal control system 100 is implemented in the hollow glass plate 20 that functions as a cooling mechanism having a hollow portion. The structure is different from that of Form 1. That is, in the first embodiment, the refrigerant is circulated through the flat hollow glass plate 20 to cool the processor, and the imaging by the infrared camera 24 is performed through the refrigerant. On the other hand, in the present embodiment, the hollow portion of the hollow glass plate 20 is provided so that no refrigerant is interposed between the observation target die 16 and the infrared camera 24.

図3は、本実施の形態に使用される中空ガラス板20を上から見た図であり、冷媒の流路70が、赤外線カメラ24によるダイ16の撮像を妨げないように、ダイ16から所定のクリアランスをもって穿設されている。この所定のクリアランスは、熱伝導シミュレータによって、ヒートシンクに近い放熱状態を模すことができるように決められる。また、「所定のクリアランスをもって」とは、ダイ16の温度分布測定を行いたい部分の撮像を妨げないように流路70が確保されていることを意味する。従って、例えばダイ16の中心部のみの撮像を行う場合であれば、中空ガラス板20を上からみたときに、流路70は撮像したい中心部を避けていれば良く、ダイ16の一部と重なっていてもよい。この冷媒の流路70は、細流管22に接続されており、ポンプ26の駆動により、その内部に冷媒が循環する。   FIG. 3 is a view of the hollow glass plate 20 used in the present embodiment as viewed from above. The coolant flow path 70 is predetermined from the die 16 so that the infrared camera 24 does not interfere with the imaging of the die 16. It is drilled with clearance. This predetermined clearance is determined by a heat conduction simulator so as to simulate a heat dissipation state close to a heat sink. Further, “with a predetermined clearance” means that the flow path 70 is secured so as not to interfere with imaging of a portion of the die 16 where the temperature distribution measurement is desired. Therefore, for example, when imaging only the central portion of the die 16, when the hollow glass plate 20 is viewed from above, the flow path 70 only needs to avoid the central portion to be imaged. It may overlap. The refrigerant flow path 70 is connected to the trickle tube 22, and the refrigerant circulates in the refrigerant flow path 70 by driving the pump 26.

このように構成された回路の熱制御システム100においては、測定対象であるプロセッサのダイ16と赤外線カメラ24の間には、冷媒は存在しない。従って冷媒自体は不透明であってもよく、その選択の自由度が高くなる。例えば、その扱いやすさから広く冷媒として使用される水は、赤外領域において完全に透明ではないが、本実施の形態においては、問題なく使用することができる。また、本実施の形態においては、冷媒が赤外線カメラ24による温度測定に影響を及ぼさないため、冷媒が介在することによる補正が不要となり、精度良くダイ16の温度分布を測定することが可能となる。さらに、測定された温度分布は、純粋にダイ16のものであるから、冷媒の流通方向による温度勾配を補正する必要はない。もっとも、冷媒の上流方向の方が下流方向よりも冷却能力は高いため、冷媒の流通方向を都度変化させることは、発熱状態を制御する意味において、有意義である。   In the thermal control system 100 of the circuit configured as described above, no refrigerant exists between the die 16 of the processor to be measured and the infrared camera 24. Therefore, the refrigerant itself may be opaque, and the degree of freedom of selection becomes high. For example, water widely used as a refrigerant because of its ease of handling is not completely transparent in the infrared region, but can be used without any problem in this embodiment. In the present embodiment, since the refrigerant does not affect the temperature measurement by the infrared camera 24, correction due to the presence of the refrigerant is unnecessary, and the temperature distribution of the die 16 can be measured with high accuracy. . Furthermore, since the measured temperature distribution is purely that of the die 16, it is not necessary to correct the temperature gradient due to the flow direction of the refrigerant. However, since the cooling capacity in the upstream direction of the refrigerant is higher than that in the downstream direction, changing the refrigerant flow direction each time is meaningful in terms of controlling the heat generation state.

実施の形態3.
本実施の形態も、実施の形態1、2と同様に、熱制御システムに関する。図4は、本実施の形態に係る熱制御システム100の全体構成を示す図である。同図において、図1同様の構成には同じ符号を与え、適宜説明を略す。図1との違いは、透明な冷却機構として、中空ガラス板20に代えて、シリコン製のヒートスプレッダ62を用いられている点である。シリコンは可視光に対しては透明ではないが、赤外光に対しては透明な材料であり、熱伝導率も比較的高い。従って、赤外線カメラ24によるダイ16上の平面温度分布の測定を妨げずに、効率の良い熱冷却を行うことができる。本実施の形態に係る熱制御システム100は、さらに冷媒を循環させるポンプ26に代えて、噴流冷却装置64を備える。
Embodiment 3 FIG.
The present embodiment also relates to a thermal control system, similar to the first and second embodiments. FIG. 4 is a diagram showing an overall configuration of the thermal control system 100 according to the present embodiment. In the figure, components similar to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. The difference from FIG. 1 is that a heat spreader 62 made of silicon is used instead of the hollow glass plate 20 as a transparent cooling mechanism. Silicon is not transparent to visible light, but is a transparent material to infrared light and has a relatively high thermal conductivity. Therefore, efficient thermal cooling can be performed without disturbing the measurement of the planar temperature distribution on the die 16 by the infrared camera 24. The heat control system 100 according to the present embodiment further includes a jet cooling device 64 in place of the pump 26 for circulating the refrigerant.

噴流冷却装置64は、冷却ノズル66と総称される複数の冷却ノズル66a〜66dを備える。噴流冷却装置64は、局所的な熱電圧効率を大きく取ることができる冷却方法として知られており、冷却ノズルから冷媒を噴射して発熱体に吹き付けることにより冷却する。冷却ノズルから噴射される冷媒は、噴流軸点を中心に広がり、その中心近傍において高い冷却効果が得られる。本実施の形態では、噴流冷却装置64は、ダイ16全体を覆うようにして配置される複数の冷却ノズル66a〜66dを備える。冷却ノズルの個数は、ダイ16の面積、あるいはノズル径等によって定まる個々の冷却ノズルの冷却能力により決定される。   The jet cooling device 64 includes a plurality of cooling nozzles 66 a to 66 d collectively referred to as a cooling nozzle 66. The jet cooling device 64 is known as a cooling method capable of obtaining a large local thermal voltage efficiency, and cools by jetting a refrigerant from a cooling nozzle and blowing it onto a heating element. The refrigerant injected from the cooling nozzle spreads around the jet axis, and a high cooling effect is obtained in the vicinity of the center. In the present embodiment, the jet cooling device 64 includes a plurality of cooling nozzles 66 a to 66 d arranged so as to cover the entire die 16. The number of cooling nozzles is determined by the cooling capacity of each cooling nozzle determined by the area of the die 16 or the nozzle diameter.

赤外線カメラ24によりダイ16上の平面温度分布が取得され、解析部36はその撮像画像を解析し、局所的に発熱している高温箇所の位置を特定する。解析部36は、噴流冷却装置64を制御して、複数の冷却ノズル66のうち特定された高温箇所に対応する冷却ノズル66の駆動能力を高める。
また、冷却ノズル66は、アクチュエータによって冷媒の噴射方向が制御可能となっていてもよい。この場合、解析部36から高温箇所の位置座標に相当するデータが噴流冷却装置64に入力され、冷却ノズル66の噴射方向をアクチュエータによって高温箇所に向けることにより集中的に冷却してもよい。
The planar temperature distribution on the die 16 is acquired by the infrared camera 24, and the analysis unit 36 analyzes the captured image and specifies the position of the high-temperature portion that generates heat locally. The analysis unit 36 controls the jet cooling device 64 to increase the driving ability of the cooling nozzle 66 corresponding to the specified high temperature portion among the plurality of cooling nozzles 66.
Further, the cooling nozzle 66 may be capable of controlling the injection direction of the refrigerant by an actuator. In this case, data corresponding to the position coordinates of the high-temperature location may be input from the analysis unit 36 to the jet cooling device 64, and cooling may be performed intensively by directing the injection direction of the cooling nozzle 66 toward the high-temperature location by the actuator.

このように本実施の形態では、シリコン製のヒートスプレッダ62を用いることにより、スプレッダを介してダイ16を冷却することが可能となる。このダイ16の冷却には、噴流冷却装置64を用いており、赤外線カメラ24によりダイ16上の平面温度分布を取得し、高温箇所を噴流冷却装置64によって集中的に冷却することで、ダイ16上の発熱状態を平準化することができる。   As described above, in the present embodiment, by using the heat spreader 62 made of silicon, the die 16 can be cooled via the spreader. The die 16 is cooled by using a jet cooling device 64, the planar temperature distribution on the die 16 is acquired by the infrared camera 24, and the hot spot is intensively cooled by the jet cooling device 64, thereby the die 16. The above heat generation state can be leveled.

本実施の形態では、ダイ16の発熱状態にあわせて、噴流冷却装置64の動作とともに、プロセッサ18を制御し、発熱自体を抑制してもよく、より効果的な温度分布の平準化を行うことができる。   In the present embodiment, in accordance with the heat generation state of the die 16, the processor 18 may be controlled together with the operation of the jet cooling device 64 to suppress the heat generation itself, and more effective temperature distribution leveling is performed. Can do.

本実施の形態におけるヒートスプレッダ62の冷却には、噴流冷却装置64による冷却に代えて、赤外線カメラ24によるダイ16の撮像を妨げないその他の手段を用いてもよい。例えば、ヒートスプレッダの縁部において、ペルチェ素子や、水冷用のパイプと接触せしめることによって冷却してもよく、あるいは空冷ファンなどを用いてもよい。   For cooling the heat spreader 62 in the present embodiment, other means that does not interfere with the imaging of the die 16 by the infrared camera 24 may be used instead of the cooling by the jet cooling device 64. For example, the edge of the heat spreader may be cooled by bringing it into contact with a Peltier element or a water cooling pipe, or an air cooling fan may be used.

さらに、通常のプロセッサは、シリコン基板上に形成されるため、シリコン製のヒートスプレッダとは同一材料である。従って、プロセッサが形成されるシリコン基板を、ヒートスプレッダとして必要とされる面積、厚み等を有するように延伸して設計し、延伸された部分をヒートスプレッダとして利用することができる。言い換えれば、ヒートスプレッダとして必要なシリコン基板の面積、厚み等の特性を具備するシリコン基板を用意し、その上にゲート等のロジックを作り上げても良い。この場合、プロセッサとヒートスプレッダとの間の接着面におけるヒートロスもなくなり、より効率的な冷却を行うことができる。またこの場合、赤外線カメラ24によって直接ダイ16の温度分布を測定することになるので、補正の容易性など測定精度の観点からも好適である。   Furthermore, since a normal processor is formed on a silicon substrate, it is the same material as a silicon heat spreader. Therefore, the silicon substrate on which the processor is formed can be designed by being stretched so as to have the area, thickness, etc. required as a heat spreader, and the stretched portion can be used as a heat spreader. In other words, a silicon substrate having characteristics such as the area and thickness of a silicon substrate necessary as a heat spreader may be prepared, and logic such as a gate may be formed thereon. In this case, there is no heat loss at the bonding surface between the processor and the heat spreader, and more efficient cooling can be performed. In this case, since the temperature distribution of the die 16 is directly measured by the infrared camera 24, it is preferable from the viewpoint of measurement accuracy such as ease of correction.

実施の形態4.
実施の形態1から3は開発段階の評価を目的とする装置であった。本実施の形態は、実際にセットに搭載され、実使用状態のもとで熱制御を行う装置に関する。本実施の形態でも冷媒を流通させる冷却機構を採用するため、凹凸をもつヒートシンクなどの比較的大きな構造物を半導体回路装置に取り付ける必要がなく、セットの機構、構造設計上、柔軟性が増す。
Embodiment 4 FIG.
The first to third embodiments are apparatuses intended for evaluation at the development stage. The present embodiment relates to an apparatus that is actually mounted in a set and performs thermal control under actual use conditions. Since the cooling mechanism for circulating the refrigerant is also adopted in this embodiment, it is not necessary to attach a relatively large structure such as a heat sink having unevenness to the semiconductor circuit device, and flexibility is increased in terms of the set mechanism and structure design.

図5は本実施の形態に係る熱制御システム100の全体構成を示す。同図において図1同様の構成には同じ符号を与え、適宜説明を略す。図1との違いは、赤外線カメラ24の出力がそのままプロセッサ18へ入力されていること、およびプロセッサ18からポンプ26が制御されていることである。端的にいえば、プロセッサ18には実施の形態1の熱制御装置32によって得られた知見がそのまま実装されている。また、本実施の形態における中空ガラス板20およびポンプ26を有する冷却機構は、実施の形態2または3で説明したような別の冷却機構であっても良い。   FIG. 5 shows the overall configuration of the thermal control system 100 according to the present embodiment. In the figure, components similar to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. The difference from FIG. 1 is that the output of the infrared camera 24 is input to the processor 18 as it is, and the pump 26 is controlled by the processor 18. In short, the knowledge obtained by the thermal control device 32 of the first embodiment is mounted on the processor 18 as it is. Further, the cooling mechanism having the hollow glass plate 20 and the pump 26 in the present embodiment may be another cooling mechanism as described in the second or third embodiment.

図6はプロセッサ18の内部構成を示す。プロセッサ18はメインプロセッサ40と、それぞれ同一構成の4個のサブプロセッサA〜Dを備える。メインプロセッサ40は熱検出部34、冷却制御部42、動作制御部44を備える。メインプロセッサ40はその他の汎用的な処理をなすが、ここでは図示していない。赤外線カメラ24によって撮像されたダイ16の平面温度分布は、熱検出部34に入力され、ダイ16上で高温異常の発生している高温箇所を特定する。熱検出部34の監視の結果、高温異常が発生すると、冷却制御部42と動作制御部44のいずれか、または両方により、放熱効率の向上か発熱の抑制が行われる。冷却制御部42は高温異常の際、ポンプ26の駆動力を高める。動作制御部44はプロセスアロケータ46と周波数マネージャ48を備え、高温個所の温度を下げる。   FIG. 6 shows the internal configuration of the processor 18. The processor 18 includes a main processor 40 and four sub-processors A to D each having the same configuration. The main processor 40 includes a heat detection unit 34, a cooling control unit 42, and an operation control unit 44. The main processor 40 performs other general-purpose processing, but is not shown here. The planar temperature distribution of the die 16 imaged by the infrared camera 24 is input to the heat detection unit 34, and a high temperature location where a high temperature abnormality occurs on the die 16 is specified. As a result of monitoring by the heat detection unit 34, when a high temperature abnormality occurs, either or both of the cooling control unit 42 and the operation control unit 44 improve heat dissipation efficiency or suppress heat generation. The cooling control unit 42 increases the driving force of the pump 26 when the temperature is abnormal. The operation control unit 44 includes a process allocator 46 and a frequency manager 48, and lowers the temperature of the high temperature part.

プロセスアロケータ46は、サブプロセッサA〜Dのいずれかに高温異常が発見されると、そのサブプロセッサに渡すべきプロセスを別のサブプロセッサへ再配置する。通常、並列処理できるプロセスはLRU(Least Recently Used)その他の手法で利用可能なサブプロセッサへ順次投入される。しかし、高温異常が発生すれば、プロセスアロケータ46は例えば高温箇所を含むサブプロセッサのフラグを常に「使用中」にすることにより、新たなプロセスの投入を回避することができる。高温異常が解消すれば、そのフラグをクリアする。   When a high temperature abnormality is found in any of the sub processors A to D, the process allocator 46 relocates the process to be passed to the sub processor to another sub processor. Usually, processes that can be processed in parallel are sequentially input to sub-processors that can be used by LRU (Least Recently Used) or other methods. However, if a high temperature abnormality occurs, the process allocator 46 can avoid the introduction of a new process by always setting the flag of the sub processor including the high temperature part to “in use”. If the high temperature abnormality is resolved, the flag is cleared.

周波数マネージャ48は、高温異常が発生すれば動作周波数を低減する。動作周波数はメインプロセッサ40とサブプロセッサA〜Dに共通であれば全体の動作周波数を一様に下げればよい。一方、動作周波数がメインプロセッサ40、サブプロセッサA〜Dのブロックごとに変更できるアーキテクチャであれば、当然、高温個所を含むブロックの動作周波数を低減すれば足りる。   The frequency manager 48 reduces the operating frequency if a high temperature abnormality occurs. If the operating frequency is common to the main processor 40 and the sub processors A to D, the entire operating frequency may be lowered uniformly. On the other hand, if the architecture is such that the operating frequency can be changed for each block of the main processor 40 and the sub processors A to D, it is naturally sufficient to reduce the operating frequency of the block including the high temperature portion.

プロセスアロケータ46、周波数マネージャ48と冷却制御部42のいずれの機能をどの程度用いるかは実験によって定めればよく、その際、実施の形態1から3の装置を利用すればよい。このように、本実施の形態では熱検出部34によって高温異常を検出すると、ポンプ26の制御にあわせて、プロセスアロケータ46や周波数マネージャ48により、高温異常の発生したサブプロセッサA〜Dの負荷や処理速度を制御することで、高温箇所の発熱を抑制し、ダイ16の平面温度分布を平準化することができる。   To what extent the functions of the process allocator 46, the frequency manager 48, and the cooling control unit 42 are used may be determined by experiments, and the devices of the first to third embodiments may be used. As described above, in this embodiment, when a high temperature abnormality is detected by the heat detection unit 34, the load of the sub processors A to D in which the high temperature abnormality has occurred is controlled by the process allocator 46 and the frequency manager 48 in accordance with the control of the pump 26. By controlling the processing speed, it is possible to suppress the heat generation at the high temperature part and level the planar temperature distribution of the die 16.

実施の形態5.
本実施の形態は、中空ガラス板20による放熱効果をさらに高める装置に関する。本実施の形態は、実施の形態1、2と組み合わせることができるが、それらに限定する必要はなく、熱制御装置として広く利用可能である。本実施の形態に赤外線カメラ24を用いない場合、中空ガラス板20は透明である必要はなく、したがってアルミニウム、銅など、熱伝導性に優れた金属その他の材料で形成すればよい。
Embodiment 5 FIG.
The present embodiment relates to a device that further enhances the heat dissipation effect by the hollow glass plate 20. Although this embodiment can be combined with Embodiments 1 and 2, it is not necessary to limit to them, and it can be widely used as a heat control device. When the infrared camera 24 is not used in the present embodiment, the hollow glass plate 20 does not need to be transparent, and thus may be formed of a metal or other material having excellent thermal conductivity such as aluminum or copper.

図7(a)は本実施の形態に係るダイ16付近の拡大図、図7(b)は、それを上から見た図である。中空ガラス板20は点描、ダイ16は斜線で示される。中空ガラス板20には、ダイ16の露出面に対向する領域に開口58が設けられ、ダイ16の周囲部分と幅wの部分60で陽極接合等により、密に接着されている。「密に接着」とは、この場合、中空な部分から冷媒が外に漏れないように固着させることを意味する。この構造により、冷媒は直接ダイ16の裏面に触れるため、放熱効果が高い。   FIG. 7A is an enlarged view of the vicinity of the die 16 according to the present embodiment, and FIG. 7B is a view as seen from above. The hollow glass plate 20 is indicated by a dotted line, and the die 16 is indicated by oblique lines. The hollow glass plate 20 is provided with an opening 58 in a region facing the exposed surface of the die 16 and is closely bonded to the peripheral portion of the die 16 and the portion 60 having a width w by anodic bonding or the like. In this case, “tightly bonded” means that the refrigerant is fixed so as not to leak out from the hollow portion. With this structure, since the refrigerant directly touches the back surface of the die 16, the heat dissipation effect is high.

図8は変形例であり、ダイ16と中空ガラス板20が接合される部分60の一部を示す。同図のごとく、中空ガラス板20の開口はちょうどダイ16の外形に合うよう穿たれ、中空ガラス板20の内面とダイ16の上面が同一平面上にある。この構造であれば、冷媒の流れはより円滑であり、さらに高い放熱効果を期待することができる。   FIG. 8 is a modification, and shows a part of a portion 60 where the die 16 and the hollow glass plate 20 are joined. As shown in the figure, the opening of the hollow glass plate 20 is formed to exactly match the outer shape of the die 16, and the inner surface of the hollow glass plate 20 and the upper surface of the die 16 are on the same plane. If it is this structure, the flow of a refrigerant | coolant is smoother and can anticipate further higher heat dissipation effect.

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、そうした例である。   The present invention has been described based on the embodiments. Those skilled in the art will understand that these embodiments are exemplifications, and that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. By the way. Here are some examples.

実施の形態では赤外線カメラ24を用いたが、これに限らず別の撮像型センサでもよい。例えば、一般的なCCD(電荷結合素子)を用いたデジタルカメラの撮像ユニットでも機能は果たせる。その場合、通常、撮像ユニット内に設けられている赤外線フィルタを外せばよい。この構成であれば、ユニット単価、サイズの両面で有利である。   Although the infrared camera 24 is used in the embodiment, the present invention is not limited to this, and another imaging sensor may be used. For example, an imaging unit of a digital camera using a general CCD (charge coupled device) can also function. In that case, it is usually only necessary to remove the infrared filter provided in the imaging unit. This configuration is advantageous in terms of both unit price and size.

実施の形態では、ダイ16の裏面が露出する例を挙げた。しかし、その必要はなく、ダイ16の裏面にヒートスプレッダが乗せられていてもよい。   In the embodiment, an example in which the back surface of the die 16 is exposed has been described. However, this is not necessary, and a heat spreader may be placed on the back surface of the die 16.

実施の形態では、冷媒の冷却手段に触れなかったが、当然これを設けてもよい。冷却手段は、その部分において細流管22の表面積を大きくし、ファンその他で放熱を図るものとする。図1の解析部36や図4の冷却制御部42は、この冷却手段を制御してもよい。   In the embodiment, the cooling means for the refrigerant is not touched, but it may be provided as a matter of course. The cooling means is intended to increase the surface area of the trickle tube 22 at that portion and to radiate heat with a fan or the like. The analysis unit 36 in FIG. 1 or the cooling control unit 42 in FIG. 4 may control this cooling means.

プロセッサ18の動作周波数を低減するとき、発熱状態に応じて段階的に制御してもよい。たとえば、高温異常と判定するためのしきい値を複数設け、徐々に動作周波数を落としていってもよい。ポンプ26の駆動力の制御も同様である。   When the operating frequency of the processor 18 is reduced, it may be controlled stepwise according to the heat generation state. For example, a plurality of threshold values for determining a high temperature abnormality may be provided, and the operating frequency may be gradually decreased. The control of the driving force of the pump 26 is the same.

実施の形態1に係る熱制御システムの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the thermal control system which concerns on Embodiment 1. FIG. 図1の一部を上から見た状態を示す図である。It is a figure which shows the state which looked at a part of FIG. 1 from the top. 実施の形態2に係る熱制御システムの一部を上から見た状態を示す図である。It is a figure which shows the state which looked at a part of thermal control system which concerns on Embodiment 2 from the top. 実施の形態3に係る熱制御システムの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the thermal control system which concerns on Embodiment 3. FIG. 実施の形態4に係る熱制御システムの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the thermal control system which concerns on Embodiment 4. FIG. 図5のプロセッサの内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the processor of FIG. 図7(a)、図7(b)は実施の形態5に係る熱制御システムの一部構成を示す図である。FIG. 7A and FIG. 7B are diagrams showing a partial configuration of the thermal control system according to the fifth embodiment. 図7の変形例の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modification of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

16 ダイ、 18 プロセッサ、 20 中空ガラス板、 24 赤外線カメラ、 26 ポンプ、 32 熱制御装置、 34 熱検出部、 36 解析部、 42 冷却制御部、 44 動作制御部、 58 開口、 62 ヒートスプレッダ、 64 噴流冷却装置、 66 ノズル、 70 流路。   16 die, 18 processor, 20 hollow glass plate, 24 infrared camera, 26 pump, 32 heat control device, 34 heat detection unit, 36 analysis unit, 42 cooling control unit, 44 operation control unit, 58 opening, 62 heat spreader, 64 jet Cooling device, 66 nozzles, 70 flow paths.

Claims (18)

撮像型のセンサで半導体集積回路を撮像して得られた検査画像から当該半導体集積回路の発熱状態を取得する熱検出部と、
取得された発熱状態に応じて前記半導体集積回路を冷却する手段を制御する冷却制御部と、
を備えることを特徴とする回路の発熱制御装置。
A heat detection unit for acquiring a heat generation state of the semiconductor integrated circuit from an inspection image obtained by imaging the semiconductor integrated circuit with an imaging sensor;
A cooling control unit for controlling a means for cooling the semiconductor integrated circuit according to the acquired heat generation state;
A heat generation control device for a circuit, comprising:
請求項1に記載の装置において、前記熱検出部は、前記検査画像から前記半導体集積回路の温度分布を取得し、前記半導体集積回路のいずれかの個所において温度が所定のしきい値を超えたとき、前記冷却制御部は、前記冷却する手段の冷却能力を高めることを特徴とする回路の発熱制御装置。   2. The apparatus according to claim 1, wherein the heat detection unit acquires a temperature distribution of the semiconductor integrated circuit from the inspection image, and a temperature exceeds a predetermined threshold at any point of the semiconductor integrated circuit. In this case, the cooling control unit increases the cooling capacity of the cooling means. 撮像型のセンサで半導体集積回路を撮像して得られた検査画像から当該半導体集積回路の発熱状態を取得する熱検出部と、
取得された発熱状態に応じて前記半導体集積回路の動作状態を制御する動作制御部と、
を備えることを特徴とする回路の発熱制御装置。
A heat detection unit for acquiring a heat generation state of the semiconductor integrated circuit from an inspection image obtained by imaging the semiconductor integrated circuit with an imaging sensor;
An operation control unit for controlling the operation state of the semiconductor integrated circuit according to the acquired heat generation state;
A heat generation control device for a circuit, comprising:
請求項3に記載の装置において、前記熱検出部は、前記検査画像から前記半導体集積回路の温度分布を取得し、前記半導体集積回路のいずれかの個所において温度が所定のしきい値を超えたとき、前記動作制御部は、温度がしきい値を超えた個所における単位時間当たりの処理の負荷を軽減することを特徴とする回路の発熱制御装置。   The apparatus according to claim 3, wherein the heat detection unit acquires a temperature distribution of the semiconductor integrated circuit from the inspection image, and a temperature exceeds a predetermined threshold at any point of the semiconductor integrated circuit. The operation control unit reduces a processing load per unit time at a location where the temperature exceeds a threshold value. 二次元的に密な解像度で半導体集積回路の発熱状態を取得するステップと、
取得された発熱状態に応じて半導体集積回路の発熱状態を変化させるための制御を行うステップと、
を備えることを特徴とする回路の発熱制御方法。
Obtaining a heat generation state of the semiconductor integrated circuit with a two-dimensionally dense resolution;
Performing control for changing the heat generation state of the semiconductor integrated circuit according to the acquired heat generation state;
A circuit heat generation control method comprising:
半導体集積回路に密着して固定される透明な冷却機構と、
前記冷却機構を介して前記半導体集積回路を撮像する撮像型のセンサと、
センサによって撮像された検査画像から当該半導体集積回路の発熱状態を取得する熱検出部と、
取得された発熱状態を解析する解析部と、
を備えることを特徴とする回路の発熱制御装置。
A transparent cooling mechanism that is fixed in close contact with the semiconductor integrated circuit;
An imaging sensor that images the semiconductor integrated circuit through the cooling mechanism;
A heat detection unit for acquiring a heat generation state of the semiconductor integrated circuit from an inspection image captured by the sensor;
An analysis unit for analyzing the acquired heat generation state;
A heat generation control device for a circuit, comprising:
前記冷却機構は、シリコン製のヒートスプレッダであって、
さらに前記ヒートスプレッダを冷却する手段を備えることを特徴とする請求項6に記載の回路の発熱制御装置。
The cooling mechanism is a silicon heat spreader,
The circuit heat generation control device according to claim 6, further comprising means for cooling the heat spreader.
シリコン基板上に形成される半導体集積回路の発熱部分から離反方向にシリコン基板を延伸してなるヒートスプレッダと、
前記ヒートスプレッダを冷却する冷却装置と、
前記半導体集積回路を撮像する撮像型のセンサと、
センサによって撮像された検査画像から当該半導体集積回路の発熱状態を取得する熱検出部と、
取得された発熱状態を解析する解析部と、
を備えることを特徴とする回路の発熱制御装置。
A heat spreader formed by extending the silicon substrate in a direction away from the heat generating portion of the semiconductor integrated circuit formed on the silicon substrate;
A cooling device for cooling the heat spreader;
An imaging sensor for imaging the semiconductor integrated circuit;
A heat detection unit for acquiring a heat generation state of the semiconductor integrated circuit from an inspection image captured by the sensor;
An analysis unit for analyzing the acquired heat generation state;
A heat generation control device for a circuit, comprising:
前記冷却機構は中空な部分を有し、
さらに前記中空な部分に冷媒を流通せしめる駆動機構を備えることを特徴とする請求項6に記載の回路の発熱制御装置。
The cooling mechanism has a hollow portion;
The circuit heat generation control device according to claim 6, further comprising a drive mechanism for circulating a refrigerant in the hollow portion.
請求項9に記載の装置において、前記中空な部分は、前記半導体集積回路の主要部分を覆うよう穿設され、前記センサによる前記半導体集積回路の撮像が前記中空な部分を介してなされることを特徴とする回路の発熱制御装置。   10. The apparatus according to claim 9, wherein the hollow portion is drilled so as to cover a main portion of the semiconductor integrated circuit, and imaging of the semiconductor integrated circuit by the sensor is performed through the hollow portion. A circuit heat generation control device. 請求項9に記載の装置において、前記センサによる前記半導体集積回路の撮像が前記中空な部分を介さないよう、当該中空な部分が前記半導体集積回路から所定のクリアランスをもって穿設されていることを特徴とする回路の発熱制御装置。   10. The apparatus according to claim 9, wherein the hollow portion is formed with a predetermined clearance from the semiconductor integrated circuit so that imaging of the semiconductor integrated circuit by the sensor does not pass through the hollow portion. A circuit heat generation control device. 請求項9から11のいずれかに記載の装置において、前記駆動機構は適宜冷媒の流通方向を変化させることを特徴とする回路の発熱制御装置。   12. The circuit heat generation control apparatus according to claim 9, wherein the driving mechanism appropriately changes a flow direction of the refrigerant. 請求項12に記載の装置において、前記解析部は冷媒の流通方向が変化する前後で検出された発熱状態を統合して解析することを特徴とする回路の発熱制御装置。   13. The circuit heat generation control apparatus according to claim 12, wherein the analysis unit integrates and analyzes heat generation states detected before and after the refrigerant flow direction changes. 請求項9から11のいずれかに記載の装置において、前記解析部は前記冷媒の流通方向による温度傾斜を加味して発熱状態を解析することを特徴とする回路の発熱制御装置。   12. The circuit heat generation control device according to claim 9, wherein the analysis unit analyzes a heat generation state in consideration of a temperature gradient depending on a flow direction of the refrigerant. 中空な部分を有し、半導体集積回路を冷却する冷却機構と、
前記中空な部分に冷媒を流通せしめる駆動機構と、
を備え、前記冷却機構の所定個所には前記中空な部分に通じる開口が穿設され、少なくともこの開口の縁部は前記半導体集積回路の対応個所に密に固着され、前記冷媒がこの開口を通して前記半導体集積回路の少なくとも一部に直接触れる構造としたことを特徴とする回路の発熱制御装置。
A cooling mechanism having a hollow portion and cooling the semiconductor integrated circuit;
A drive mechanism for circulating a refrigerant in the hollow portion;
An opening communicating with the hollow portion is formed at a predetermined portion of the cooling mechanism, and at least an edge of the opening is closely fixed to a corresponding portion of the semiconductor integrated circuit, and the coolant passes through the opening. A circuit heat generation control device characterized by having a structure in which at least a part of a semiconductor integrated circuit is directly touched.
半導体集積回路と、
半導体集積回路を撮像する撮像型のセンサと、
センサで半導体集積回路を撮像して得られた検査画像から当該半導体集積回路の発熱状態を取得する熱検出部と、
取得された発熱状態に応じて前記半導体集積回路を冷却する手段を制御する冷却制御部と、
を備えることを特徴とする回路の発熱制御システム。
A semiconductor integrated circuit;
An imaging sensor for imaging a semiconductor integrated circuit;
A heat detector for acquiring a heat generation state of the semiconductor integrated circuit from an inspection image obtained by imaging the semiconductor integrated circuit with a sensor;
A cooling control unit for controlling a means for cooling the semiconductor integrated circuit according to the acquired heat generation state;
A circuit heat generation control system comprising:
半導体集積回路と、
半導体集積回路を撮像する撮像型のセンサと、
センサで半導体集積回路を撮像して得られた検査画像から当該半導体集積回路の発熱状態を取得する熱検出部と、
取得された発熱状態に応じて前記半導体集積回路の動作状態を制御する動作制御部と、
を備えることを特徴とする回路の発熱制御システム。
A semiconductor integrated circuit;
An imaging sensor for imaging a semiconductor integrated circuit;
A heat detector for acquiring a heat generation state of the semiconductor integrated circuit from an inspection image obtained by imaging the semiconductor integrated circuit with a sensor;
An operation control unit for controlling the operation state of the semiconductor integrated circuit according to the acquired heat generation state;
A circuit heat generation control system comprising:
半導体集積回路と、
中空な部分を有し、半導体集積回路を冷却する冷却機構と、
前記中空な部分に冷媒を流通せしめる駆動機構と、
を備え、前記冷却機構の所定個所には前記中空な部分に通じる開口が穿設され、少なくともこの開口の縁部は前記半導体集積回路の対応個所に密に固着され、前記冷媒がこの開口を通して前記半導体集積回路の少なくとも一部に直接触れる構造としたことを特徴とする回路の発熱制御システム。
A semiconductor integrated circuit;
A cooling mechanism having a hollow portion and cooling the semiconductor integrated circuit;
A drive mechanism for circulating a refrigerant in the hollow portion;
An opening communicating with the hollow portion is formed at a predetermined portion of the cooling mechanism, and at least an edge of the opening is closely fixed to a corresponding portion of the semiconductor integrated circuit, and the coolant passes through the opening. A circuit heat generation control system characterized in that a structure directly touching at least part of a semiconductor integrated circuit is provided.
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