JP3783016B2 - 較正方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は一般に熱感知に関し、より詳細には、集積回路内の熱センサを較正することに関する。

トランジスタは、集積回路（ＩＣ）内の論理スイッチとして使用することができる。トランジスタは、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換わるとき、ＩＣ内で熱を発生する。この熱が適切に放散されず、調節または補償もされない場合、トランジスタが劣化する可能性があり、トランジスタの故障につながる。

しかし、ＩＣは過剰な熱を検出するために関連温度センサを有することができるが、温度センサから得られる読みはＩＣごとに著しく変動する可能性がある。したがって、この変動を補償するために温度センサの較正を実施する。通常、較正の一方法は、ＩＣチップ環境内に温度を生成し、次いでその温度で１つまたは複数の温度センサを較正することである。言い換えれば、所与の温度での温度センサの読みを決定し、これを、未知の温度を求めるときに比較のための基準として用いる。しかし、温度センサの較正は時間がかかり、高価である可能性がある。

したがって、従来のＩＣチップの較正に関連する欠点の少なくとも一部を解決する、ＩＣチップを較正するための方法が求められている。

本発明は集積回路を提供する。温度感応性リング発振器（ＴＳＲＯ）が提供される。温度測定装置がＴＳＲＯに近接する。ＴＳＲＯと温度測定装置の出力の関数であるデータを格納するためにメモリが使用可能である。

次に、本発明およびその利点をより完全に理解できるように、添付の図面と共に行われる以下の詳細な説明を参照する。

以下の議論では、本発明を完全に理解できるように多数の特定の細部を説明する。しかし、本発明はそのような特定の細部を用いずに実施できることを当業者は理解されよう。別の例では、不必要な細部で本発明を不明瞭にしないようにするため、周知の要素を略図またはブロック図として示した。加えて、ほとんどの部分では、ネットワーク通信、電磁信号技法などに関する細部は本発明の完全な理解を得るためには不要と考えられ、関連技術分野の技術者の理解の範囲内と考えられるので、そのような細部は省略した。

別段の指示がない限り、本明細書で述べるすべての機能は、ハードウェアまたはソフトウェアあるいはそれらの組合せとして実施できることにさらに留意されたい。しかし好ましい実施形態では、別段の指示がない限り、諸機能は、コンピュータまたは電子データ・プロセッサなどのプロセッサにより、そのような諸機能を実施するようにコーディングされたコンピュータ・プログラム・コードまたはソフトウェアまたは集積回路あるいはそれらの組合せなどのコードに従って実施される。

図１を参照すると、ＩＣ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、複数の温度感応性リング発振器（ＴＳＲＯ）１２０を有する。一般に、リング発振器は、フィードバック・ループ内のいくつかの利得ステージからなる。正確な構成、位相ずれなどを用いると、リング発振器の出力は、リング発振器の構成要素によって決定される一定の周波数で振動する。ＴＳＲＯはさらに、毎秒当りの振動サイクル数などの振動の特性に影響を与えるように、温度感応性要素を使用する。ＴＳＲＯにＴＳＲＯカウンタ論理機構を結合することができる。一般に、ＴＳＲＯカウンタ論理機構は、ＴＳＲＯの振動数を測定し、その情報を適切に転送する。さらに、ＴＳＲＯカウンタ論理機構は、ＴＳＲＯの機能の状態を制御する。図１では、ＴＳＲＯカウンタ論理機構１２３がＴＳＲＯ論理機構１２１を監視および制御し、ＴＳＲＯカウンタ論理機構１２３によって測定された振動数の表示が較正器１５０に転送される。

ＩＣ１１０は入出力（Ｉ／Ｏ）装置１３０をさらに備える。Ｉ／Ｏ装置１３０は一般に、ＩＣ１１０をオンおよびオフするデータを転送するのに使用される。熱抵抗器１３７は、ＴＳＲＯ１２１と示す少なくとも１つのＴＳＲＯ１２０に近接する。しかし、熱抵抗器１３７はそれ自体の入力ポートおよび出力ポートを有する。

システム１００は電流源１３５をさらに備える。この電流源は通常はＩＣ１１０の一部ではなく、テスタ１４７の一部である。一般に、テスタ１４７はＴＳＲＯ１２１に対する較正値を決定し、各ＩＣ１１０には一体化されないが、複数のＩＣ１１０と共に使用可能である。一実施形態では、電流源１３５からの定電流を、Ｉ／Ｏ装置１３０および熱抵抗器１３７を通じて送ることができる。熱抵抗器１３７の両端間の電圧は、抵抗器を通る電流と熱抵抗器の抵抗の両方の関数である。熱抵抗器の抵抗は、熱抵抗器の温度の関数である。ＴＳＲＯ１２１は熱抵抗器１３７に近接する。したがって、一実施形態では、熱抵抗器１３７の温度はＴＳＲＯ１２１の温度とほぼ同じである。

システム１００は、熱抵抗器１３７に並列に結合された電圧計１４０をさらに備える。電圧計１４０はテスタ１４７の一部である。電圧計１４０は、熱抵抗器１３７の両端間の電圧を測定する。電圧計１４０によって測定された電圧は、一般に熱抵抗器１３７の温度に比例する。熱抵抗器１３７に近接するＴＳＲＯ１２１は、それらが互いに物理的に近いのでほぼ同じ温度を有する。

図１では、ＴＳＲＯ１２１は、所与の温度について一定の周波数で振動し、この振動周波数値の表示が、ＴＳＲＯカウンタ論理機構１２３に転送される。ＴＳＲＯカウンタ論理機構１２３からは、周波数カウントの処理後の表示が、テスタ１４７の一部である較正器１５０に転送される。代替実施形態では、振動値の表示は、ＴＳＲＯカウンタ論理機構１２３によって処理された後メモリ１７０に転送される。図１では、熱抵抗器１３７の電圧の表示も較正器１５０に転送される。較正器１５０は、テスタ１４７の一部であるルックアップ・テーブル１６０を使用して、熱抵抗器１３７と等しい温度を決める。ルックアップ・テーブル１６０は、様々な電圧値に対応する熱抵抗器１３７の温度値を含む。電圧値は電圧計１４０から読み取られ、したがってＴＳＲＯ１２１の温度が決定される。

次いでＴＳＲＯ１２１の較正値はメモリ１７０に搬送される。較正値は、近接する熱抵抗器１３７の決定温度を含む。別の実施形態では、較正値はまた、近接する熱抵抗器１３７の決定温度だけでなく、ＴＳＲＯ１２１の測定周波数も含む。ＴＳＲＯ１２１の較正値を格納して使用することにより、ＩＣ１１０の温度が所定の値となるまで待機する必要がない。その代わりに、ＩＣ１１０のＴＳＲＯ１２１の温度が決められ、ＴＳＲＯ１２１の較正がその温度で行われる。一実施形態では、ＩＣ１１０は、ＩＣ１１０の温度が全体にわたって一定になるまでの期間の間、アイドル状態にとどまらない（すなわち未テスト）。

別の実施形態では、少なくとも１つの第２ＴＳＲＯ１２０が、メモリ１７０内の同じ較正値で較正される。一般に、ＴＳＲＯ１２０とＴＳＲＯ１２１は同じＩＣ内に作成されるので、同様の較正特性を共有する。したがって、ＴＳＲＯ１２０は同じ較正値を使用することができる。

さらに別の実施形態では、定電圧源が使用され、熱抵抗器１３７を流れる派生電流が測定される。電流の測定値は較正器１５０で使用され、熱抵抗器１３７と等しい温度が決められる。ＴＳＲＯ１２１の周波数も測定され、これらの値はどちらも較正メモリ１７０内に格納される。

次に図２を参照すると、テスタ１４７を使用する方法が開示されている。ステップ２１０では、既知の電流を電流源１３５によって生成する。代替実施形態では、既知の電圧が電圧源によって生成される。ステップ２２０では、熱抵抗器１３７の両端間に生成される電圧を電圧計１４０によって測定する。代替実施形態では、抵抗器１３７を流れる電流が電流計によって測定される。ステップ２３０では、ＴＳＲＯの振動周波数を測定する。ステップ２４０では、この表示をＴＳＲＯカウンタ論理機構１２３で処理し、次いで処理後の表示を較正器１５０に転送する。

ステップ２５０では、較正器１５０がルックアップ・テーブル１６０を使用して、対応する温度を決める。温度と発振器周波数はどちらも、ＴＳＲＯ１２１の較正のためにメモリ１７０内に格納される。ステップ２６０では、ＴＳＲＯ１２１振動値と、等価なルックアップ・テーブルの温度をメモリ１７０内に格納する。ステップ２７０では、ＴＳＲＯ１２１について格納した較正値を、他のＴＳＲＯ１２０の較正値とも関連付ける。

本発明は多くの形態および実施形態を取ることができることを理解されたい。したがって、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上記のいくつかの変形形態を作成することができる。本明細書で略述した機能により、様々なプログラミング・モデルが可能となる。この開示を、何らかの特定のプログラミング・モデルが望ましいものと理解すべきではなく、この開示は、これらのプログラミング・モデルを構築することのできる基礎となる機構を対象とするものである。

本発明の好ましい実施形態のいくつかを参照することによって本発明を説明したが、開示の実施形態は限定的な性質のものでなく、例示的なものであり、上記の開示では広範な変形、修正、変更、および置換えが企図され、ある場合には、本発明の一部の機能を、対応する他の機能を用いずに使用することができる。そのような多くの変形および修正は、前述の好ましい実施形態の説明を検討することに基づいて、当業者には明らかでありかつ望ましいとみなされる。したがって、添付の特許請求の範囲を、広く、本発明の範囲と一致した仕方で解釈することは適切である。

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）温度感応性リング発振器（ＴＳＲＯ）と、
前記ＴＳＲＯに近接する温度測定装置と、
前記ＴＳＲＯおよび前記温度測定装置の出力の関数であるデータを格納するメモリとを備える集積回路（ＩＣ）チップ。
（２）前記温度測定装置が熱抵抗器を備える上記（１）に記載のＩＣ。
（３）前記ＴＳＲＯおよび前記温度測定装置の出力の関数である前記データによって較正を受けるように使用可能な複数のＴＳＲＯをさらに備える上記（１）に記載のＩＣ。
（４）前記温度測定装置の出力が電圧値を含む上記（１）に記載のＩＣ。
（５）前記温度測定装置の出力が電圧計によって測定可能である上記（１）に記載のＩＣ。
（６）温度測定装置を用いてＩＣチップ上のＴＳＲＯを較正するためのシステムであって、
電流源と、
前記温度測定装置に結合可能な電圧リーダと、
電圧計によって生成された信号を前記ＴＳＲＯの周波数出力と組み合わせる較正器であって、較正値を生成するのにさらに使用可能である較正器とを備えるシステム。
（７）前記較正器によって使用可能なルックアップ・テーブルをさらに備える上記（６）に記載のシステム。
（８）前記較正値を格納するためのメモリをさらに備える上記（６）に記載のシステム。
（９）前記較正値が、計算した温度の表示と、前記ＴＳＲＯの振動周波数の表示とを含む上記（６）に記載のシステム。
（１０）温度測定装置を用いてＩＣチップ上のＴＳＲＯを較正するためのシステムであって、
電圧源と、
前記温度測定装置に結合可能な電流リーダと、
電流計によって生成された信号を前記ＴＳＲＯの周波数出力と組み合わせる較正器であって、較正値を生成するのにさらに使用可能である較正器とを備えるシステム。
（１１）前記較正器によって使用可能なルックアップ・テーブルをさらに備える上記（１０）に記載のシステム。
（１２）前記較正値を格納するためのメモリをさらに備える上記（１０）に記載のシステム。
（１３）前記較正値が、計算した温度の表示と、前記ＴＳＲＯの振動周波数の表示とを含む上記（１０）に記載のシステム。
（１４）ＴＳＲＯに対する較正値を求める方法であって、
電流を温度測定要素に印加するステップと、
前記温度測定要素の両端間に派生電圧を生成するステップと、
前記温度要素の両端間の前記派生電圧を測定するステップと、
前記ＴＳＲＯの振動周波数を測定するステップと、
前記電圧の表示を較正器に転送するステップと、
前記測定電圧を使用して、対応する温度を決めるステップと、
振動周波数の表示と、前記対応する決定温度の表示とをメモリに転送するステップとを含む方法。
（１５）電圧を測定する前記ステップが、熱抵抗器の両端間の電圧を測定することをさらに含む上記（１４）に記載の方法。
（１６）電流を印加する前記ステップが、ほぼ一定の電流を印加することをさらに含む上記（１４）に記載の方法。
（１７）前記測定電圧を使用して、対応する温度を決める前記ステップが、ルックアップ・テーブルを使用するステップをさらに含む上記（１４）に記載の方法。
（１８）メモリ内の前記較正値を使用して複数のＴＳＲＯを較正するステップをさらに含む上記（１４）に記載の方法。
（１９）ＴＳＲＯに対する較正値を求める方法であって、
電圧を温度測定要素に印加するステップと、
前記温度測定要素を通る派生電流を生成するステップと、
前記温度要素を通る前記派生電流を測定するステップと、
前記ＴＳＲＯの振動周波数を測定するステップと、
前記電圧の表示を較正器に転送するステップと、
前記測定電流を使用して、対応する温度を決めるステップと、
振動周波数の表示と、前記対応する決定温度の表示とをメモリに転送するステップとを含む方法。
（２０）ＴＳＲＯに対する較正値を求めるためのコンピュータ・プログラムであって、
電流を印加するためのコンピュータ・コードと、
温度要素の両端間に電圧を生成するためのコンピュータ・コードと、
前記温度要素の両端間の電圧を測定するためのコンピュータ・コードと、
前記ＴＳＲＯの振動周波数を測定するためのコンピュータ・コードと、
前記電圧の表示を較正器に転送するためのコンピュータ・コードと、
前記測定電圧を使用して、対応する温度を決めるためのコンピュータ・コードと、
振動周波数の表示と、前記対応する決定温度の表示とをメモリに転送するためのコンピュータ・コードとを含むコンピュータ・プログラム。
（２１）ＴＳＲＯに対する較正値を求めるためのプロセッサであって、
電流を印加するためのコンピュータ・コードと、
温度要素の両端間に電圧を生成するためのコンピュータ・コードと、
前記温度要素の両端間の電圧を測定するためのコンピュータ・コードと、
前記ＴＳＲＯの振動周波数を測定するためのコンピュータ・コードと、
前記電圧の表示を較正器に転送するためのコンピュータ・コードと、
前記測定電圧を使用して、対応する温度を決めるためのコンピュータ・コードと、
振動周波数の表示と、前記対応する決定温度の表示とをメモリに転送するためのコンピュータ・コードとを含むコンピュータ・プログラムを含むプロセッサ。
（２２）ＴＳＲＯに対する較正値を求めるためのコンピュータ・プログラムであって、
温度測定要素に電圧を印加するためのコンピュータ・コードと、
前記温度測定要素を通る派生電流を生成するためのコンピュータ・コードと、
前記温度要素を通る前記派生電流を測定するためのコンピュータ・コードと、
前記ＴＳＲＯの振動周波数を測定するためのコンピュータ・コードと、
前記電流の表示を較正器に転送するためのコンピュータ・コードと、
前記測定電流を使用して、対応する温度を決めるためのコンピュータ・コードと、
振動周波数の表示と、前記対応する決定温度の表示とをメモリに転送するためのコンピュータ・コードとを含むコンピュータ・プログラム。
（２３）ＴＳＲＯに対する較正値を求めるためのプロセッサであって、
温度測定要素に電圧を印加するためのコンピュータ・コードと、
前記温度測定要素を通る派生電流を生成するためのコンピュータ・コードと、
前記温度要素を通る前記派生電流を測定するためのコンピュータ・コードと、
前記ＴＳＲＯの振動周波数を測定するためのコンピュータ・コードと、
前記電圧の表示を較正器に転送するためのコンピュータ・コードと、
前記測定電流を使用して、対応する温度を決めるためのコンピュータ・コードと、
振動周波数の表示と、前記対応する決定温度の表示とをメモリに転送するためのコンピュータ・コードとを含むコンピュータ・プログラムを含むプロセッサ。

複数のＴＳＲＯと温度測定装置とを備える集積回路を示す略図である。 ＴＳＲＯを較正する方法を示す図である。

符号の説明

１００ ＩＣ較正システム
１１０ 集積回路（ＩＣ）
１２０ 温度感応性リング発振器（ＴＳＲＯ）
１２１ 温度感応性リング発振器（ＴＳＲＯ）
１２３ ＴＳＲＯカウンタ論理機構
１３０ 入出力（Ｉ／Ｏ）装置
１３７ 熱抵抗器
１４０ 電圧計
１４７ テスタ
１５０ 較正器
１６０ ルックアップ・テーブル
１７０ メモリ

Claims (4)

1. 同じ較正特性を有する複数個の温度感応性リング発振器（ＴＳＲＯ）、
   前記複数個のＴＳＲＯのうち１つのＴＳＲＯに接続され、該１つのＴＳＲＯの振動周波数を測定する手段、
   前記１つのＴＳＲＯに近接して配置された熱抵抗器、及び
   メモリが設けられている集積回路と、
   前記熱抵抗器に定電流を供給する定電流源、
   前記熱抵抗器の両端の電圧値を測定する電圧計、
   種々な電圧値に対応する温度値を記憶するルックアップ・テーブル、並びに
   前記１つのＴＳＲＯの振動周波数を測定する手段に接続されて前記１つのＴＳＲＯの振動周波数を受け取り、前記電圧計の出力に接続されて前記電圧値を受け取り、前記電圧計の出力の電圧値に対応する温度値を前記ルックアップ・テーブルから読出し、前記１つのＴＳＲＯの振動周波数及び前記ルックアップ・テーブルから読出した温度値を前記メモリに転送する較正器が設けられているテスタとを備え、
   前記メモリ内の前記１つのＴＳＲＯの振動周波数及び前記ルックアップ・テーブルから読出した温度値を用いて前記複数個のＴＳＲＯのうち残りのＴＳＲＯを較正することを特徴とするシステム。
2. 同じ較正特性を有する複数個の温度感応性リング発振器（ＴＳＲＯ）、
   前記複数個のＴＳＲＯのうち１つのＴＳＲＯに接続され、該１つのＴＳＲＯの振動周波数を測定する手段、
   前記１つのＴＳＲＯに近接して配置された熱抵抗器、及び
   メモリが設けられている集積回路と、
   前記熱抵抗器に定電流を供給する定電流源、
   前記熱抵抗器の両端の電圧値を測定する電圧計、
   種々な電圧値に対応する温度値を記憶するルックアップ・テーブル、並びに
   前記１つのＴＳＲＯの振動周波数を測定する手段及び前記電圧計の出力に接続された較正器が設けられているテスタとを備えるシステムの前記ＴＳＲＯを較正する方法であって、
   前記定電流源から前記熱抵抗器に前記定電流を供給するステップと、
   前記電圧計により前記熱抵抗器の両端の電圧値を測定して前記較正器に供給すると共に、前記１つのＴＳＲＯの振動周波数を測定する手段から前記１つのＴＳＲＯの振動周波数を前記較正器に供給するステップと、
   前記較正器により前記電圧計の出力の電圧値に対応する温度値を前記ルックアップ・テーブルから読出すステップと、
   前記１つのＴＳＲＯの振動周波数及び前記ルックアップ・テーブルから読出した温度値を前記較正器から前記メモリに転送するステップと、
   前記メモリ内の前記１つのＴＳＲＯの振動周波数及び前記ルックアップ・テーブルから読出した温度値を用いて前記複数個のＴＳＲＯのうち残りのＴＳＲＯを較正するステップとを含む方法。
3. 同じ較正特性を有する複数個の温度感応性リング発振器（ＴＳＲＯ）、
   前記複数個のＴＳＲＯのうち１つのＴＳＲＯに接続され、該１つのＴＳＲＯの振動周波数を測定する手段、
   前記１つのＴＳＲＯに近接して配置された熱抵抗器、及び
   メモリが設けられている集積回路と、
   前記熱抵抗器に定電圧流を供給する定電圧源、
   前記熱抵抗器を流れる電流値を測定する電流計、
   種々な電流値に対応する温度値を記憶するルックアップ・テーブル、並びに
   前記１つのＴＳＲＯの振動周波数を測定する手段に接続されて前記１つのＴＳＲＯの振動周波数を受け取り、前記電流計の出力に接続されて前記電流値を受け取り、前記電流計の出力の電流値に対応する温度値を前記ルックアップ・テーブルから読出し、前記１つのＴＳＲＯの振動周波数及び前記ルックアップ・テーブルから読出した温度値を前記メモリに転送する較正器が設けられているテスタとを備え、
   前記メモリ内の前記１つのＴＳＲＯの振動周波数及び前記ルックアップ・テーブルから読出した温度値を用いて前記複数個のＴＳＲＯのうち残りのＴＳＲＯを較正することを特徴とするシステム。
4. 同じ較正特性を有する複数個の温度感応性リング発振器（ＴＳＲＯ）、
   前記複数個のＴＳＲＯのうち１つのＴＳＲＯに接続され、該１つのＴＳＲＯの振動周波数を測定する手段、
   前記１つのＴＳＲＯに近接して配置された熱抵抗器、及び
   メモリが設けられている集積回路と、
   前記熱抵抗器に定電圧を供給する定電圧源、
   前記熱抵抗器の両端の電流値を測定する電流計、
   種々な電流値に対応する温度値を記憶するルックアップ・テーブル、並びに
   前記１つのＴＳＲＯの振動周波数を測定する手段及び前記電流計の出力に接続された較正器が設けられているテスタとを備えるシステムの前記ＴＳＲＯを較正する方法であって、
   前記定電圧源から前記熱抵抗器に前記定電圧を供給するステップと、
   前記電流計により前記熱抵抗器を流れる電流値を測定して前記較正器に供給すると共に、前記１つのＴＳＲＯの振動周波数を測定する手段から前記１つのＴＳＲＯの振動周波数を前記較正器に供給するステップと、
   前記較正器により前記電流計の出力の電流値に対応する温度値を前記ルックアップ・テーブルから読出すステップと、
   前記１つのＴＳＲＯの振動周波数及び前記ルックアップ・テーブルから読出した温度値を前記較正器から前記メモリに転送するステップと、
   前記メモリ内の前記１つのＴＳＲＯの振動周波数及び前記ルックアップ・テーブルから読出した温度値を用いて前記複数個のＴＳＲＯのうち残りのＴＳＲＯを較正するステップとを含む方法。

Images