TW202119002A

TW202119002A - 積體電路的片上熱感測網路

Info

Publication number: TW202119002A
Application number: TW109125613A
Authority: TW
Inventors: 愛亞法內; 蓋雷德勒; 艾林藍曼; 英霸溫特羅; 亞爾戴維; 法登塔納斯拉
Original assignee: 以色列商普騰泰克斯有限公司
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2020-07-29
Publication date: 2021-05-16
Also published as: EP4004509A1; EP4004509A4; CN114430803A; WO2021019539A1; US20220268644A1

Abstract

一種半導體積體電路（IC）包括：在IC中的間隔開的位置處的第一環形振盪器（ROSC）電路和第二ROSC電路，每一ROSC電路在操作中具有隨溫度變化的相應振盪頻率；半導體溫度感測器，其位於IC中靠近第一ROSC電路，並提供指示溫度的感測器輸出訊號；以及至少一個處理器，其被配置為至少基於感測器輸出訊號、第二ROSC電路的振盪頻率和第一ROSC電路的振盪頻率來指示在第二ROSC電路處的溫度。

Description

積體電路的片上熱感測網路

本發明涉及積體電路領域。

積體電路（IC）可以包括在平坦的半導體基底（例如矽晶片（silicon wafer））上的類比電子電路和數位電子電路。使用光刻技術將微型電晶體印刷到基底上，以在非常小的面積中產生數十億個電晶體的複雜電路，使得使用IC的現代電子電路設計既是低成本的又具有高性能。IC在被稱為鑄造廠的工廠的裝配線上被生產，這些裝配線已使IC（例如互補金屬氧化物半導體（CMOS）IC）的生產商品化。數位IC包含數十億個電晶體（例如金屬氧化物半導體場效應電晶體（MOSFET）），它們以功能和/或邏輯單元佈置在晶片上，其中資料路徑將功能單元相互連接，從而在功能單元之間傳送資料值。每一單元具有電源和相關聯的接通功率（on power）、斷開功率（off power）、待機功率（standby power）等。

溫度感測器嵌在IC中是已知的。溫度感測器可用於保護IC免受過熱條件。例如，如果溫度超過臨界值，溫度感測器可以使IC關閉。因此，溫度感測器儘可能可靠是合乎需要的。現有的溫度感測器通常需要到外部電源（V_CC A）的直接連接。實現供電線以提供這個連接增加了IC的成本和複雜性。

相關技術的前述示例和與其相關的限制被規定為是說明性的而不是排他性的。在閱讀說明書和研究圖式時，相關技術的其他限制將對本領域中的技術人員變得明顯。

結合意圖為示例性和說明性的而不是在範圍上限制性的系統、工具和方法描述並示出了下面的實施例及其各方面。

在本揭露的一個方面中，提供了一種半導體積體電路（IC），其包括：在IC中的間隔開的位置處的第一環形振盪器（ROSC）電路和第二ROSC電路，每一ROSC電路在操作中具有隨溫度變化的相應振盪頻率；半導體溫度感測器，其位於IC中靠近第一ROSC電路的位置，並提供指示溫度的感測器輸出訊號；以及至少一個處理器，其被配置為至少基於感測器輸出訊號、第二ROSC電路的振盪頻率和第一ROSC電路的振盪頻率來指示在第二ROSC電路處的溫度。

在實施例中，至少一個處理器被配置為至少藉由基於在溫度和第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係校準在溫度和第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係，來指示在第二ROSC電路處的溫度。

在實施例中，至少一個處理器還被配置為至少藉由基於在溫度和感測器輸出訊號之間的關係校準在溫度和第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係，來指示在第一ROSC電路處的溫度。

在實施例中，至少一個處理器還被配置為在IC中儲存：（a）在溫度和第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係的校準的結果；以及（b）指示（a）與在溫度和第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係的校準的結果之間的差異的資料。

在實施例中，第一ROSC電路具有耦合成從第一功能電晶體的輸出接收電流的輸入，第二ROSC電路具有耦合成從第二功能電晶體的輸出接收電流的輸入。

在實施例中，第一ROSC電路的輸入由第一電流源的輸出提供，第二ROSC電路的輸入由第二電流源的輸出提供。

在實施例中，第一電流源包括第一次臨界值偏置產生器（first sub-threshold bias generator），第一次臨界值偏置產生器耦合到第一功能電晶體的控制端子，並且被配置為在次臨界值狀態中使第一功能電晶體偏置，第一功能電晶體的輸出提供第一電流源的輸出；以及其中，第二電流源包括第二次臨界值偏置產生器，第二次臨界值偏置產生器耦合到第二功能電晶體的控制端子，並且被配置為在次臨界值狀態中使第二功能電晶體偏置，第二功能電晶體的輸出提供第二電流源的輸出。

在實施例中，第一ROSC電路的輸入可切換地耦合成從第一功能電晶體的輸出接收電流，使得至少一個處理器被配置為：當第一ROSC電路的輸入不從第一功能電晶體的輸出接收電流時，基於第一ROSC電路的振盪頻率來確定參考頻率；以及當第一ROSC電路的輸入從第一功能電晶體的輸出接收電流時，基於第一ROSC電路的振盪頻率來確定感測器測量頻率。

在實施例中，第二ROSC電路的輸入可切換地耦合成從第二功能電晶體的輸出接收電流，使得至少一個處理器被配置為：當第二ROSC電路的輸入不從第二功能電晶體的輸出接收電流時，基於第二ROSC電路的振盪頻率來確定參考頻率；以及當第二ROSC電路的輸入從第二功能電晶體的輸出接收電流時，基於第二ROSC電路的振盪頻率來確定感測器測量頻率。

在實施例中，半導體IC還包括：電源埠，其被配置為接收外部電源。半導體溫度感測器可以耦合到電源埠用於給半導體溫度感測器供電。

在實施例中，半導體IC還包括：用於在IC中提供核心（core）電壓的核心電壓（V_CC 核心）供電線。第一ROSC電路和第二ROSC電路可以耦合到核心電壓供電線。

在實施例中，至少一個處理器被配置為至少藉由基於在電壓下降（voltage droop）和第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係校準在溫度和第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係，來指示在第二ROSC電路處的溫度。

在實施例中，至少一個處理器被配置為至少藉由基於在電壓下降和第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係校準在溫度和第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係，來指示在第二ROSC電路處的溫度。

在實施例中，每一ROSC電路包括奇數個偏斜反相器（skewed inverter）。

在實施例中，由至少一個處理器指示的溫度的準確度在真實溫度的±5°C的範圍內。

根據本揭露的另一方面，提供了一種半導體積體電路（IC），其包括：電源埠，其被配置為接收外部電源；以及在IC中的環形振盪器（ROSC）電路，其在操作中具有隨溫度變化的振盪頻率，ROSC電路被配置為即使當在IC上的所有其他電路都斷電時也從電源埠接收功率；在IC中的至少一個處理器，其被配置為至少基於ROSC電路的振盪頻率來指示溫度狀態。

在實施例中，半導體IC還包括：半導體溫度感測器，其位於IC中靠近ROSC電路的位置，並提供指示溫度的感測器輸出訊號。至少一個處理器可以被配置為至少藉由基於在溫度和感測器輸出訊號之間的關係校準在溫度和ROSC電路的振盪頻率之間的關係來指示溫度狀態。

在實施例中，ROSC電路是第一ROSC電路，並且半導體IC還包括：第二ROSC電路，其在IC中與第一ROSC間隔開，並且在操作中具有隨溫度變化的振盪頻率；以及半導體溫度感測器，其位於IC中靠近第二ROSC電路的位置，並提供指示溫度的感測器輸出訊號。

在實施例中，至少一個處理器被配置為至少藉由下列操作來指示溫度狀態：基於在溫度和第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係來校準在溫度和第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係；以及基於在溫度和感測器輸出訊號之間的關係來校準在溫度和第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係。

在實施例中，溫度狀態識別出在ROSC電路處的溫度至少是臨界值溫度。在實施例中，半導體IC還包括：控制器，其被配置為回應於識別出在ROSC電路處的溫度至少是臨界值溫度而使在IC上的電路斷電。

在實施例中，至少一個處理器包括下列項中的至少一項：專用於每一ROSC電路的控制器、以及在半導體IC中的韌體的指令下操作的半導體IC的通用處理器。

根據本揭露的另一方面，提供了一種用於指示在半導體積體電路（IC）中的溫度的方法，其中，半導體IC包括：在IC中的間隔開的位置處的第一環形振盪器（ROSC）電路和第二ROSC電路，每一ROSC電路在操作中具有隨溫度變化的相應振盪頻率；以及半導體溫度感測器，其位於IC中靠近第一ROSC電路的位置，並提供指示溫度的感測器輸出訊號。該方法包括：至少基於感測器輸出訊號、第二ROSC電路的振盪頻率和第一ROSC電路的振盪頻率來指示在第二ROSC電路處的溫度。

在實施例中，指示在第二ROSC電路處的溫度包括：至少基於在溫度和第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係來校準在溫度和第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係。

在實施例中，指示在第二ROSC電路處的溫度還包括：至少基於在溫度和感測器輸出訊號之間的關係來校準在溫度和第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係。

在實施例中，指示在第二ROSC電路處的溫度還包括：至少基於在電壓下降和第二ROSC的振盪頻率之間的關係來校準在溫度和第二ROSC的振盪頻率之間的關係。

在實施例中，第一ROSC電路具有耦合成從第一功能電晶體的輸出接收電流的輸入，並且第二ROSC電路具有耦合成從第二功能電晶體的輸出接收電流的輸入。在實施例中，該方法還包括：在測量模式和參考模式之間切換：在測量模式中，第一ROSC電路耦合成從第一功能電晶體的輸出接收電流，以便基於第一ROSC電路的振盪頻率來確定感測器測量頻率；以及在參考模式中，第一ROSC電路的輸入不從第一功能電晶體的輸出接收電流，以便基於第一ROSC電路的振盪頻率來確定參考頻率。

在實施例中，該方法還包括：在參考模式中操作，以確定在電壓下降和第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係；儲存在電壓下降和第二ROSC電路的振盪頻率之間的所確定的關係的特性；以及在測量模式中操作，以確定第二ROSC電路的感測器測量頻率。指示在第二ROSC電路處的溫度可以至少基於第二ROSC電路的感測器測量頻率以及在電壓下降和第二ROSC電路的振盪頻率之間的所確定的關係的所儲存的特性。

在實施例中，該方法還包括：藉由將半導體溫度感測器耦合到電源埠來給半導體溫度感測器供電，該電源埠從外部電源接收功率。

在實施例中，該方法還包括：藉由將第一ROSC電路和第二ROSC電路耦合到核心電壓（V_CC 核心）供電線來給第一ROSC電路和第二ROSC電路供電，該核心電壓（V_CC 核心）供電線在IC中供應核心電壓。

根據本揭露的另一方面，提供了一種用於指示在半導體積體電路（IC）中的溫度狀態的方法，其包括：從接收外部電源的電源埠給在IC中的環形振盪器（ROSC）電路供電，使得即使當在IC上的所有其他電路都斷電時ROSC電路也從電源埠接收功率，ROSC電路在操作中具有隨溫度變化的振盪頻率；以及至少基於ROSC電路的振盪頻率來指示溫度狀態。

在實施例中，半導體IC包括半導體溫度感測器，半導體溫度感測器位於IC中靠近ROSC電路的位置，並提供指示溫度的感測器輸出訊號，並且其中，指示溫度狀態的步驟包括基於在溫度和感測器輸出訊號之間的關係來校準在溫度和ROSC電路的振盪頻率之間的關係。

在實施例中，ROSC電路是第一ROSC電路；半導體IC還包括第二ROSC電路，第二ROSC電路在IC中與第一ROSC間隔開，並且在操作中具有隨溫度變化的振盪頻率；以及指示溫度狀態的步驟可以包括：至少基於在溫度和第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係來校準在溫度和第二第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係。

在實施例中，溫度狀態識別出在ROSC電路處的溫度至少是臨界值溫度。在實施例中，該方法還包括：回應於識別出在ROSC電路處的溫度至少是臨界值溫度而使在IC上的電路斷電。

根據本揭露的另一方面，提供了一種系統，其包括：至少一個硬體處理器；以及非暫時性電腦可讀存取裝置，在其上儲存有指令，該指令當被該至少一個硬體處理器執行時，使該至少一個硬體處理器：（a）接收環形振盪器（ROSC）電路在參考模式和洩漏模式中的測量到的值，（b）計算ROSC電路的頻率對溫度-電壓回應函數，以及（c）將該回應函數傳輸到被配置為對與ROSC電路相關聯的控制器程式設計的設備，使得回應函數被儲存在控制器處，並且可由控制器使用來補償ROSC電路的溫度示值讀數（readout）。

除了上面描述的示例性方面和實施例之外，藉由參考圖式和藉由研究接下來的詳細描述，另外的方面和實施例將變得明顯。此外，上面描述的本發明的各種特徵和實施例被特別設想為單獨地被使用以及以各種組合被使用。

相關申請案的交叉引用

本申請要求於2019年7月29日提交的標題為“Integrated Circuit Temperature Sensor”的美國臨時專利申請第62/879,625號的優先權，該美國臨時專利申請的內容藉由引用被全部併入本文。

本文揭露了一種用於半導體IC的熱感測配置及其操作方法。該配置包括局部熱感測器的網路，其有利地運用V_CC A供電的熱感測器來提供在IC中遠離V_CC A供電的熱感測器的一個或複數位置處的間接溫度測量。在這些遠距離位置處的測量由相對簡單且小的環形振盪器（ROSC）電路來促使，這些環形振盪器電路可以方便地由IC的核心功率（V_CC ）輸送網路供電。各種校準、計算和/或關聯步驟可以由嵌在IC中的一個或更多個控制單元執行，以便以準確的方式提供那些間接溫度測量。

在半導體IC中，在IC中的不同位置處的局部溫度的感測是合乎需要的。在IC中通常提供一般基於二極體的一個或更多個數位熱感測器（DTS）。DTS的功率要求很高，且為了給它提供電功率，它通常連接到IC封裝（IC package）的V_CC A電源。作為結果，在IC中需要從V_CC A引腳到DTS的專用傳導路徑。因此，以這種方式實現複數DTS變得複雜、昂貴且耗電。

利用單個DTS來測量在遠距離ROSC電路處的溫度的目前實施例運用在環形振盪器（ROSC）中的延遲對溫度的依賴性。反相器延遲通常隨溫度而增加，使得ROSC頻率隨溫度的升高而降低。然而，ROSC不能單獨地用作可靠的熱感測器，因為它對溫度的依賴性遠非一致的或可預測的。

因此，目前實施例提供了基於ROSC的溫度感測器的有利的即時和連續的校準，其可以允許這種感測器被更加廣泛地使用。根據本揭露，常規DTS（或更一般地，基於V_CC A的或基於V_BE 的）溫度感測器在IC中被提供，並且通常由大致1.2-1.8伏的相對高的電壓供電。這種溫度感測器的特徵在於它的線性——它產生的輸出與溫度成線性（當然，不包括一些極小和可忽略的變化）。靠近它，提供ROSC電路。ROSC電路的振盪頻率根據溫度而變化，但常常不是線性地變化，且有時甚至是不可預測地變化。DTS輸出可用於在IC操作期間校準ROSC電路輸出。在IC中在期望監控溫度的相應位置處提供一個或更多個附加ROSC電路。這些附加ROSC電路藉由資料線連接到之前的ROSC電路（靠近DTS的ROSC電路）。因為溫度可以從之前經校準的ROSC電路的振盪頻率準確地被推導出，所以藉由資料線將該校準傳播到更遠的ROSC電路允許它們也起相對準確的熱感測器的作用。這些遠距離ROSC電路藉由與IC的V_CC 核心功率輸送網路的連接而被有利地供電。這是標準地延伸到在IC中的實質上每一位置的電源計畫。利用它很簡單，不需要為ROSC電路創建新的電源計畫。

在一個選擇中，至少一個ROSC電路例如從安裝有IC的電路板（經由IC的電源引腳）連接到外部電源（V_DD 非選通的，例如在大致0.5-1.0伏的範圍內）。這個ROSC電路被持續地供電，即使IC（其可以是例如CPU）關閉。許多設備，尤其是可攜式設備例如智慧手機、智慧手錶和膝上型電腦，具有保護機構，如果在它們的CPU內部的溫度感測器檢測到高溫，則該保護機構關閉它們。在設備被保護機構關閉之後，每當使用者試圖打開設備時，如果溫度仍然很高，則保護機構可以立即再將它關閉。在這種情況下，使用者可能甚至意識不到為什麼設備被反復關閉。本揭露的這個方面可以幫助避免這種反復嘗試（trial-and-error）的情況。保護機構可以依靠於來自持續供電的ROSC電路（而不是來自依賴於IC的電源狀態的溫度感測器）的讀數來確定設備是否應該保持關閉或可以被打開。保護機構有利地不同於CPU。這種方法還可以降低在IC上的保護機構的成本和尺寸，並減少基於預定計時器計數的最壞情況邊限（margining）。

於2019年1月8日提交的標題為“Integrated Circuit Workload, Temperature and/or Sub-Threshold Leakage Sensor”的國際（PCT）專利申請號PCT/IL2019/050039描述了可用於溫度測量的基於ROSC電路的感測器，該國際（PCT）專利申請藉由引用被全部併入本文。如現在將討論的，在本揭露中可選地使用這種感測器（或其變體）。在這個設計中，從功能電晶體（在‘039申請中被稱為“DUT”以及在這裡被稱為“洩漏裝置”）給ROSC電路提供洩漏電流。數位IC實現大量基於CMOS的子電路，每一子電路與OFF（斷開）配置相關聯。在OFF配置期間，功率仍然可以由子電路裝置消耗，例如常常被稱為靜態功率消耗。在IC內的所有子電路的靜態（或“洩漏”）功率被相加，並可被稱為“總IC靜態功率”。

在數位IC中，次臨界值洩漏可被認為是在理想地沒有電流的狀態中的寄生洩漏。相反，在微功率類比電路中，弱反型區（weak inversion）是有效的操作區域，以及次臨界值洩漏可以是有用的電晶體模式，可以圍繞該電晶體模式設計電路功能。洩漏電流可以用來測量溫度。

現在參考圖1，圖1示意性地示出了用於IC功率洩漏檢測以及因而用於溫度測量的熱感測電路100的高級框圖。感測電路100包括有利地基於偏斜反相器配置的環形振盪器（ROSC）電路101。感測電路測試一個或更多個洩漏裝置102，每一洩漏裝置是具有某個洩漏電流的PMOS或NMOS電晶體。感測電路包括次臨界值偏置發生電路103和洩漏賦能（enable）開關105（由賦能引線104賦能），洩漏賦能開關105將來自洩漏裝置的洩漏電流電連接到振盪器內部節點（即，在每兩個相鄰反相器之間）。洩漏電流以兩個步驟被測量（在F_OUT 處）： 1．開關斷開，振盪器頻率在無洩漏條件下被測量，且這個值用作參考測量值。 2．開關閉合，洩漏裝置的洩漏電流變得電連接到振盪器內部節點。振盪器的頻率可以與洩漏電流振幅成正比地改變。

在兩次測量值之間的比率可以被計算，並且比率可以與洩漏裝置的次臨界值洩漏電流振幅成比例。第一步驟的參考測量值可用於針對其他效應例如通道長度變化來調整頻率測量值，以檢測洩漏裝置次臨界值洩漏。參考頻率也可以針對其他效應例如局部電壓下降（IR下降）和/或諸如此類來被調整，如將在下面進一步討論的。

ROSC賦能訊號可以由與（下面討論的）感測電路100相關聯的控制器產生，該ROSC賦能訊號可以按需啟用和禁用ROSC電路101。因此，ROSC電路101可以在需要熱測量時被打開，並且在測量之間被關閉，以便節省功率。ROSC賦能訊號可以直接控制形成ROSC電路101的一部分的NAND門（或類似地可操作的裝置），並且還用作參與ROSC電路的振盪的反相器。只有給出合適的賦能訊號，功率才藉由NAND門被提供。

在替代實施例中，不使用ROSC賦能訊號，在ROSC電路中不存在NAND門，因此ROSC電路保持持續被供電。

次臨界值偏置發生電路（STBGC）103可以放大次臨界值洩漏電流的效應（即，增強對次臨界值洩漏電流的檢測）。STBGC可以產生在次臨界值電壓範圍內的高於零的源極到柵極電壓，且因此可以放大洩漏裝置次臨界值洩漏電流。

替代地，偏斜反相器減小了對互補裝置的影響。例如，當洩漏裝置是PMOS時，那麼環形振盪器反相器NMOS裝置的數量可以相對於PMOS裝置的尺寸正偏，反之亦然。

在這個示例中，ROSC電路101因此可以用作溫度感測器。添加電流以給ROSC電路101饋電。電流產生器增加ROSC對溫度變化的靈敏度，使得甚至溫度的小變化也將導致振盪頻率的大（放大的）變化。此外，電流產生器改變在環形振盪器頻率和溫度之間的相關性，使得溫度的增加引起環形振盪器頻率的增加。從電晶體的輸出電流和可選地從洩漏電流（具體地，當柵極在低於電晶體的臨界值電壓的電壓處被驅動時，從電晶體的漏極洩漏到其源極的電流；被稱為次臨界值洩漏）給電流產生器饋電。ROSC接收該洩漏電流作為輸入。將理解，其他類型的基於ROSC電路的溫度感測器可以被考慮為替代方案。在IC中的溫度感測器可用於多種應用。這些應用之一是用於檢測高溫條件，例如如上面所討論的。

有利地，與通常範圍在10,000和50,000平方微米之間的常規DST的尺寸相比，ROSC電路101的尺寸可以僅為大約200平方微米（例如在100-300平方微米之間）。這使得能夠在IC上使用複數這樣的ROSC電路，而不犧牲IC的許多昂貴的面積。本領域中的技術人員將認識到，這些二維測量值是屬於這些裝置的最大平面的，如在IC被分層地製造的半導體領域中慣常的。

參考圖2，圖2示出了根據一些先前技術的裝置，該裝置用於感測在半導體IC處的溫度並且如果存在過熱則關閉IC。微處理器150包括基底PNP電晶體160，溫度感測器180在微處理器150的外部並連接在基底PNP電晶體160的發射極和基極之間。

溫度感測器180感測來自基底PNP電晶體160的PN結的溫度資料。雖然它與微處理器150位於同一電路板上，但是由於它在微處理器150的外部，它無論何時都可以感測溫度，例如在當微處理器150關閉時的熱事件期間和之後。當溫度變得低於熱極限（臨界值）時，微處理器150可以被重新供電。示例溫度感測器可以包括由美國加利福尼亞州聖約瑟的Maxim Integrated Products公司銷售的適當地配置的MAX6642晶片。這種配置的缺點是在成本、複雜性和準確度方面。在一些情況下，使用者可能試圖在溫度充分降低之前給微處理器150重新供電，這導致立即關閉，而沒有關於此的原因給用戶任何指示。根據目前實施例，基於ROSC電路的溫度感測器可以在一些配置中解決這個問題，如將在下面討論的。

現在參考圖3，圖3示出了根據第一配置的在IC 200中的溫度感測佈置的示意性框圖。IC可以藉由I/O匯流排275耦合到外部分析平臺280，和/或耦合到I² C或JTAG（聯合測試行動組）介面290。

在IC 200中，提供了數位熱感測器（DTS）210，其是由V_CC A線供電的常規的（例如基於二極體的）固有地準確的溫度感測器。這可以提供準確的溫度測量而不需要定期和/或重複的校準。靠近DTS 210提供了第一局部溫度感測器（LTS）220，第一局部溫度感測器（LTS）220在本文也被稱為“近側的”LTS或感測器。

術語“靠近的”、“近側的”、“相鄰的”、“附近的”及其同義詞在本文中意欲意指在DTS 210和第一LTS 220的最近邊緣之間多達幾百微米的距離。例如，該距離可以多達100、200或300微米。在100微米的距離處，在附加的LTS（在下面將被討論）處的溫度測量的準確度在一些情況下由發明人建模為±0.5 °C，這是相當準確的。距離越大，準確度就越小。然而，在一些實例中，甚至1-5 °C的準確度也是可以接受的。如果進行IC的熱模擬，以便在IC運轉時計算在DTS所位於的位置和第一LTS所位於的位置之間的估計溫度差，則在DTS 210和第一LTS 220之間的距離大於幾百微米（例如在300-1500微米之間）也是可能的。因此，根據目前實施例的溫度測量的方法還可以包括根據在矽前階段（pre-silicon）執行的這種熱模擬的結果來調整測量的步驟。

術語“遠的”、“遠側的”、“間隔開的”以及它們的同義詞在本文可以指在相鄰於DTS的LTS與附加的一個或複數（“遠側的”）LTS中的任一個之間的大於500微米、1000微米、2000微米、4000微米、6000微米、7000微米、8000微米、9000微米或10000微米的距離。

第一LTS 220有利地是以ROSC電路的形式，例如作為圖1的熱感測電路100討論的類型。第一LTS 220由V_CC 核心線路供電。DTS 210和第一LTS 220都藉由資料線耦合到第一控制器250，第一控制器250從DTS 210和第一LTS 220進行讀數並可選地提供參考圖1討論的“洩漏賦能”訊號和/或“ROSC賦能”訊號。因此，第一控制器250可以基於DTS 210的輸出產生用於第一LTS 220的校準資料，以便使第一LTS 220的頻率示值讀數與由DTS 210測量到的溫度資料相關和/或匹配。對校準資料的請求可以由第一LTS 220發起，使得如果第一LTS 220感測到其頻率的變化，它將從DTS 210請求相應的溫度資料。替代地，用於第一LTS 220校準的溫度資料可以由DTS 210基於在第一（DTS）控制器250上運行的預定義演算法來發起。例如，DTS 210可以以定期的間隔（例如每1-100 ms）或者更一般地回應於在IC 200中出現的任何預定義事件來發起第一LTS 220的校準週期。

在IC 200的另一個位置處設定第二LTS 230（在本文也被稱為“遠側的”LTS或感測器）。如上面所討論的，第二LTS 230有利地也是以ROSC電路的形式。第二LTS 230耦合到第二控制器260，第二控制器260可以從第二LTS 230讀出測量值並且可選地向第二LTS 230提供“洩漏賦能”訊號和/或“ROSC賦能”訊號。第二控制器260耦合到第一控制器250，它藉由第一控制器間介面255（由合適的資料線實現）從第一控制器250接收校準資料。使用該校準資料，第二控制器260可以相應地校準第二LTS 230的輸出。

第三LTS 240（另一個“遠側的”LTS或感測器）可選地設定在IC 200中的另一個位置處。如上面所討論的，第三LTS 240有益地也是以ROSC電路的形式。第三LTS 240耦合到第三控制器270，第三控制器270可以從第三LTS 240讀出測量值並且可選地向第三LTS 240提供“洩漏賦能”訊號和/或“ROSC賦能”訊號。第三控制器270耦合到第二控制器260，它藉由第二控制器間介面265從第二控制器260接收校準資料。使用該校準資料，第三控制器270可以相應地校準第三LTS 240的輸出。在替代配置（未示出）中，所有遠側的感測器（不相鄰於DTS的感測器）的控制器可以直接連接到近側的感測器（相鄰於DTS的感測器）的控制器，該近側的感測器也控制那些遠側的感測器。

類似於第二LTS和第三LTS，附加的這種遠側的LTS（和相關聯的控制器）可以在整個IC中散佈在期望測量溫度的位置處。在一般意義上，任何數量的遠側的LTS（一個或更多個）可以佈置在IC中，遠離與DTS相鄰的第一LTS。

例如，第三LTS 240和第三控制器270也可以與I² C或JTAG介面290（或者一般來說，與例如在同一電路板上的允許資料由安裝在IC外部的設備從第三控制器讀出的任何實體介面）藉由介面連接。這允許第三LTS 240和第三控制器270直接藉由I² C/JTAG介面290接收電源電壓（V_DD 非選通，例如在大致0.5-1.0伏之間）271。這允許第三LTS 240和第三控制器270保持運轉，即使在IC的其餘部分被關閉和/或未被供電時。因此，第三控制器270可以從第三LTS 240進行讀數，並向I² C/JTAG介面290提供數位示值讀數272，而不管V_CC 功率在IC中是否是有效的。為了准許這個操作，I² C/JTAG介面290還可以向第三控制器270提供晶體控制的時鐘訊號273。作為結果，第三LTS 240可以充當用於控制熱關閉和再供電事件的溫度感測器，而不是圖2所示類型的外部感測器。

分析平臺280可以是包括一個或更多個硬體處理器（例如CPU）、隨機存取記憶體（RAM）、一個或更多個非暫時性電腦可讀存取裝置和網路介面控制器的電腦化系統。存取裝置可以在其上儲存有被配置為操作硬體處理器的程式指令和/或部件。程式指令可以包括一個或更多個軟體模組，例如計算回應函數的模組，如下面進一步討論的。軟體部件可以包括作業系統，該作業系統具有用於控制和管理一般系統任務（例如記憶體管理、存取裝置控制、電源管理、網路通訊等）並促進在各種硬體和軟體部件之間的通訊的各種軟體部件和/或驅動器。

當回應函數計算模組的指令由處理器執行時，分析平臺280可以藉由將這些指令載入到RAM中來操作。回應函數計算模組的指令可以使分析平臺280例如藉由它的網路介面控制器（例如藉由網際網路）接收從一個或更多個IC收集的資料，處理它，並為每一IC的每一LTS輸出合適的回應函數。

如本文描述的分析平臺280僅僅是本發明的示例性實施例，並且在實踐中可以僅用硬體、僅用軟體或者用硬體和軟體二者的組合來實現。分析平臺280可以具有比所示的部件和模組更多或更少的部件和模組，可以將部件中的兩個或更多個進行組合，或者可以具有部件的不同的配置或佈置。分析平臺280可以包括使它能夠起可操作的電腦系統的作用的任何附加部件，例如主機板、資料匯流排、電源、顯示器、輸入裝置（例如鍵盤、定點設備（pointing device）、觸敏顯示器）等。此外，分析平臺280的部件可以位於同一地點或是分散式的，或者分析平臺可以作為一個或更多個雲計算“實例”、“容器”和/或“虛擬機器”運行，如在本領域中已知的。

現在參考圖4，示出了根據附加配置的在IC 201中的溫度感測佈置的示意性框圖。這些配置與圖3所示的配置具有許多相似點，並且在相同部件被採用的情況下，相同的參考數位被使用。圖4中所示的配置的功能類似於圖3中所示的配置的功能，除了關於下面的要點以外（並且在任何特定的實施例中，這些要點中的任一個或更多個（多達這些要點的全部）可以存在）。IC 201包括：DTS 210；第一LTS 220；主控制器251；IC韌體252；熔絲單元（fuse unit）253；第二LTS 230；第三LTS 231；第四LTS 240；和控制器274。IC韌體252可以基於DTS 210的輸出來產生用於第一LTS 220的校準資料。在這種情況下，每當IC韌體252讀取DTS 210時，它也將經由主控制器251讀取第一LTS 220示值讀數，並將第一LTS 220的頻率示值讀數與由DTS 210測量的暫態溫度相關。

例如，第二LTS 230和第三LTS 240（均被考慮為“遠側的”LTS或感測器）可以設定在IC 201中的其他位置處。第二LTS 230和第三LTS 231有利地也是以ROSC電路的形式。第二LTS 230和第三LTS 231各自被示為直接耦合到主控制器251，主控制器251可以回應於來自IC韌體252的請求而從第二LTS 230和/或第三LTS 231讀取測量值。如上面所討論的，主控制器251耦合到IC韌體252。使用該校準資料，IC韌體252將第二LTS 230和/或第三LTS 231的頻率示值讀數轉換成暫態溫度測量值。

IC韌體252可以為了諸如關閉IC 201以避免過熱、將測量值輸出到合併IC 201的系統（例如可攜式計算設備，諸如智慧手機、智慧手錶、膝上型電腦等）及更多的目的而利用這樣的溫度測量值。此外，IC韌體252還可以控制溫度測量值藉由I/O匯流排275（代替主控制器251）到分析平臺280的傳輸，並且可以接收增強校準被進行的方式的偶然的韌體更新（例如，如果只有在許多這樣的IC在現場運轉之後，在校準演算法中的不準確性才被IC 201的製造商發現）。

在如參考圖3和/或圖4描述的配置或佈置中，本質上提供測量在複數晶粒（die）位置處的溫度的局部熱感測器（LTS）的網路。每一局部溫度感測器可以是根據圖1所示的設計的或合適的替代方案。測量準確度基於校準局部溫度感測器，該校準基於晶片的DTS資料。這可以使用例如在平臺280上運行的機器學習演算法來實現，如下面將討論的。校準可以在IC正操作時被執行，且因此不需要測試器時間。

如上面所討論的，LTS網路的使用允許在IC上的複數點處同時記錄溫度資料。一個LTS位於DTS附近，使得在DTS處的任何熱變化快速傳播到相鄰LTS並由相鄰LTS經歷，並且使得來自這兩個感測器的資料可以方便地傳輸到附近的公共控制器和/或IC韌體。然後，學習流程可以被啟動以：校準位於DTS附近的LTS；以及校準在網路中的其他（遠側的）LTS。這將在下面被討論。專門的DTS不一定是需要的，且在IC設計內正常提供的任何常規DTS可能就足夠了。控制器（例如圖3中的第一控制器250）被配置成與DTS感測器輸出藉由介面連接（“理解”）；此外或替代地，DTS感測器210的輸出可以被配置成與IC韌體252藉由介面連接，IC韌體252反過來也與第一（局部）LTS的控制器藉由介面連接。

在廣義的意義上，可以考慮一種半導體積體電路（IC），其包括：在IC中的間隔開的位置處的第一ROSC電路和第二ROSC電路，每一ROSC電路在操作中具有隨溫度變化的相應振盪頻率（第一ROSC電路通常在感興趣的位置上）；半導體溫度感測器（例如基於二極體的熱感測器和/或數位熱感測器），其位於IC中靠近第一ROSC電路的位置（使得在第二ROSC處和在半導體溫度感測器處的溫度非常相似），並提供指示溫度的感測器輸出訊號；以及處理器（在IC中或在IC外部），其被配置為基於感測器輸出訊號、第二ROSC電路的振盪頻率和第一ROSC電路的振盪頻率來指示在第二ROSC電路處的溫度。處理器可以被實現為一個或更多個前述控制器，每一控制器專用於一個或更多個ROSC電路並與該一個或更多個ROSC電路相關聯；或者替代地被實現為在IC的韌體的指令下操作的IC自己的處理器，其主要用於其它目的。另外替代地，處理器可以被實現為一個或更多個專用控制器和IC自己的處理器（後者在韌體的指令下起作用）的協作。

根據本文揭露的任何方面，還可以考慮製造和/或操作這種IC或基於這種IC的系統的方法。例如，這可以包括用於指示在半導體積體電路（IC）中的溫度的方法，其中半導體IC包括：在IC中的間隔開的位置處的第一環形振盪器（ROSC）電路和第二ROSC電路，每一ROSC電路在操作中具有隨溫度變化的相應振盪頻率；以及半導體溫度感測器，其位於IC中靠近第一ROSC電路的位置，並提供指示溫度的感測器輸出訊號。該方法包括：基於感測器輸出訊號、第二ROSC電路的振盪頻率和第一ROSC電路的振盪頻率來指示在第二ROSC電路處的溫度。在本文參考裝置或系統討論的任何特徵可以關於方法、過程或使用來實現（反之亦然）。

可選地，每一ROSC電路包括奇數個偏斜反相器。由處理器指示的溫度的準確度可以不超過預定義的準確度目標，例如真實溫度的±5°C、±4°C、±3°C、±2°C、±1°C、±0.5°C、±0.4°C、±0.3°C、±0.2°C或±0.1°C。在實施例中，處理器可以在半導體IC和/或熔融記憶體（fused memory）中包括韌體。此外或替代地，處理器可以在IC中包括例如以控制器的形式的一個或更多個邏輯電路。可以例如以每ROSC電路一個控制器的形式來提供複數控制器，儘管在實施例中一個控制器可以用於複數ROSC電路。

在實施例中，指示在第二ROSC電路處的溫度可以包括基於在溫度和第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係（例如回應函數）來校準在溫度和第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係（例如回應函數）。換句話說，在溫度和第一ROSC電路（靠近半導體溫度感測器）的振盪頻率之間的關係是已知的，並且這個關係可以用於校準在溫度和第二ROSC電路（其用於在IC上的遠距離位置處的溫度測量）的振盪頻率之間的關係。應當注意，已知的關係可以被儲存並用於使用第二ROSC電路的一個或複數隨後的溫度指示，或者可以針對使用第二ROSC電路的每一指示（或者複數指示的每組，例如每組100-10000個指示之間）重新確定該關係。

在實施例中，指示在第二ROSC電路處的溫度可以包括基於在溫度和感測器輸出訊號之間的關係（例如回應函數）來校準在溫度和第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係（例如回應函數）。換句話說，在溫度和感測器輸出訊號（例如DTS輸出）之間的關係是已知的，並且該關係可以用於校準在溫度和第一ROSC電路（靠近半導體溫度感測器）的振盪頻率之間的關係。如上面所提到的，在溫度和第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係可以用於校準在溫度和第二ROSC電路（其正被用於溫度測量）的振盪頻率之間的關係。半導體溫度感測器的已知關係可以被儲存並用於使用第二ROSC電路的一個或複數溫度指示，或者可以針對使用第二ROSC電路的每一指示確定該關係。

有益地，（第一和/或第二）ROSC電路的振盪頻率隨著溫度的升高而增加。例如，第一ROSC電路可以具有耦合成從第一功能電晶體（尤其是第一ROSC電路靠近的電晶體）的輸出（例如漏極）接收電流的輸入。此外或替代地，第二ROSC電路可以具有耦合成從第二功能電晶體（尤其是第二ROSC電路靠近的和/或不同於第一功能電晶體的電晶體）的輸出接收電流的輸入。可選地，第一ROSC電路的輸入由第一電流源的輸出提供，和/或第二ROSC電路的輸入由第二電流源的輸出提供。第一電流源可以包括第一次臨界值偏置產生器，第一次臨界值偏置產生器耦合到第一功能電晶體的控制端子，並被配置為在次臨界值狀態中使第一功能電晶體偏置，第一功能電晶體的輸出提供第一電流源的輸出。第二電流源可以包括第二次臨界值偏置產生器，第二次臨界值偏置產生器耦合到第二功能電晶體的控制端子，並被配置為在次臨界值狀態中使第二功能電晶體偏置，第二功能電晶體的輸出提供第二電流源的輸出。

在實施例中，每一ROSC的輸入可以（使用來自與該ROSC電路相關聯的控制器的“洩漏賦能”訊號）可切換地耦合成從相應功能電晶體的輸出接收電流，以便可以：當ROSC的輸入不從相應功能電晶體的輸出接收電流時（參考模式），基於ROSC的振盪頻率來確定參考頻率；以及當ROSC的輸入從相應功能電晶體的輸出接收電流時（測量模式），基於ROSC的振盪頻率來確定感測器測量頻率。這可以應用於第一ROSC電路和/或第二ROSC電路。

在實施例中，可以提供電源埠。這些電源埠可以被配置為接收外部電源（例如V_CC A埠）。半導體溫度感測器有利地耦合（或連接，包括直接連接）到這些電源埠以用於給半導體溫度感測器供電。通常，第一ROSC電路和/或第二ROSC電路不直接連接到這些埠。

在實施例中，提供了核心電壓（V_CC 核心）供電線，其具體用於在IC中提供核心電壓。有利地，第一ROSC電路和/或第二ROSC電路耦合到核心電壓供電線。

在可以與本文中的其他描述的任何方面或特徵進行組合的另一個廣義的意義上，可以考慮一種半導體積體電路（IC），其包括：（非選通）電源埠，其被配置為接收外部電源；在IC中的環形振盪器（ROSC）電路，其在操作中具有隨溫度變化的振盪頻率，該ROSC電路被配置為即使當在IC上的所有其他電路斷電時也從電源埠接收功率；以及在IC中的處理器，其也被配置為從電源埠接收功率，並且進一步被配置為基於ROSC電路的振盪頻率來指示溫度狀態。因此，在IC中提供了持續供電的ROSC電路和相關聯的處理器，它們可以提供溫度指示，即使IC的其他功能零件（例如CPU或類似零件）未被供電或以其他方式被關閉。溫度狀態可以識別出在ROSC電路處的溫度至少是臨界值溫度。

如前面所提到的，根據本文揭露的任何方面，也可以考慮製造和/或操作這種IC（或基於這種IC的系統）的方法。例如，這可以包括用於指示在半導體IC中的溫度狀態的方法，該方法包括：從被配置為接收外部電源的電源埠給在IC中的ROSC電路供電，使得即使當在IC上的所有其他電路斷電時，ROSC電路也從電源埠接收功率，ROSC電路在操作中具有隨溫度變化的振盪頻率；以及基於ROSC電路的振盪頻率來指示溫度狀態。在本文參考裝置或系統討論的任何特徵可以關於方法、過程或使用來實現（反之亦然）。

如上面所提到的，該IC和/或方法可以與本文討論的其他方面組合。例如在實施例中，可以進一步提供半導體溫度感測器，其位於IC中靠近ROSC電路的位置並提供指示溫度的感測器輸出訊號。然後，指示溫度狀態可以包括基於在溫度和感測器輸出訊號之間的（所儲存的）關係校準在溫度和ROSC電路的振盪頻率之間的關係。

在實施例中，ROSC電路被稱為“第一”ROSC電路。然後，還可以在IC中提供與第一ROSC間隔開的第二ROSC電路，第二ROSC電路在操作中具有隨溫度變化的振盪頻率。指示溫度狀態可以包括藉由下列操作來指示在第二ROSC電路處的溫度狀態：基於在溫度和第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係校準在溫度和第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係，和/或基於在溫度和感測器輸出訊號之間的（所儲存的）關係校準在溫度和第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係。

在實施例中，例如回應於識別出在ROSC電路處的溫度至少是臨界值溫度，在IC上的電路可以（例如藉由在IC中或在IC外部的控制器）被斷電。

現在將討論特定的實現，但是下面將進一步參考廣義的意義。

參考圖5，圖5示意性地示出了數位熱感測器210和基於ROSC電路的溫度感測器220的電壓相對於真實溫度的示例性曲線圖。如從數位熱感測器210的電壓相對於溫度的曲線圖可以看到的，提供了線性關係，使這種基於二極體的熱感測器相對直接地提供準確的溫度讀數。然而，基於ROSC電路的溫度感測器220的電壓相對於溫度的示例性曲線圖是非線性且單調的。然而，可以隨時間的推移而使用在這兩者之間的校準225，以允許來自基於ROSC電路的溫度感測器的足夠準確的示值讀數，用於熱分析、控制和/或管理的目的。

參考圖6，圖6示出了兩個示例性基於環形振盪器的感測器的矽測量時鐘週期（以納秒為單位的平均週期時間）相對於溫度的示例性曲線圖，每一感測器在參考模式中和在測量模式中操作。在參考模式中，如上面參考圖1所討論的，在無洩漏條件下測量ROSC電路振盪器頻率。時鐘週期在這個模式中沒有顯示明顯的溫度依賴性，時鐘頻率（時鐘週期的倒數）對溫度的梯度大致為-0.06MHz/°C。然而在測量模式（其中洩漏電流被提供）中，存在明顯的溫度依賴性，時鐘頻率對溫度的梯度大致為-0.37MHz/°C。

現在將討論用於校準基於ROSC電路的溫度感測器的學習流程。第一過程可以在測試器處發生，IC在製造之後且在分配給消費者之前連接到測試器。首先，校準DTS，以及同時在複數溫度（為了討論的簡單，兩個溫度（T1, T2））和複數電源電壓值（為了討論的簡單，兩個電源電壓值（V1, V2））處針對網路中的所有LTS測量在洩漏（測量）模式中的時鐘頻率和在參考模式中的時鐘頻率。這給出了總共8個測量到的值。在參考（REF）模式中在下列條件下進行四次測量：{V1, T1}、{V2, T1}、{V1, T2}和{V2, T2}，以及在洩漏模式中在下列條件下進行四次測量：{V1, T1}、{V2, T1}、{V1, T2}和{V2, T2}。{T1, T2}是也用於校準DTS的兩個溫度。8個測量到的值反映每一LTS在它的兩種操作模式（參考模式和洩漏模式）中關於電壓和溫度的行為。這個資料然後可以被上傳到分析平臺280以產生頻率對溫度-電壓回應函數：每一LTS，

。每一函數（例如多項式）由它的自係數表示。對於每一LTS，回應函數的係數被計算，從分析平臺280被傳輸回到測試器（或被傳輸到被配置為對LTS的控制器程式設計的任何其他設備），並儲存在晶片上的本地控制器中。回應函數由本地控制器使用以參考LTS的全域製造（製程）點和參考LTS在測量時間時的局部電壓來補償每一LTS的溫度示值讀數。

第二步驟在操作期間發生在安裝有IC的系統處。基於在操作期間來自LTS的資料，系統與DTS回應（即，在圖3和圖4中的DTS 210）相比較地學習位於DTS附近的LTS（即，在圖3和圖4中的第一LTS 220）的溫度回應。然後，如果需要，調整先前計算的每LTS的回應函數，並用校準資料更新所有LTS控制器以改進ROSC時鐘頻率對溫度的回應。這可以為每一LTS創建將振盪頻率映射到溫度的查閱資料表（LUT）。

在另一個實施例中，上面所述的第二步驟可以發生在測試器處。基於在操作期間來自LTS的資料，系統與DTS回應（即，在圖3和圖4中的DTS 210）相比較地學習位於DTS附近的LTS（即，在圖3和圖4中的第一LTS 220）的溫度回應。然後，如果需要，調整每LTS的校準因數，並且用校準資料更新所有LTS控制器以改進ROSC時鐘頻率對溫度的回應。這可以為每一LTS創建查閱資料表（LUT）。

可以在IC的大樣本上執行參考上面的段落描述的學習過程/流程。

在實踐中，對於圖3的配置，當第一LTS 220的頻率改變時，第一控制器250從DTS 210讀取溫度資料，並將讀出的溫度分配到第一LTS 220的頻率示值讀數。第一LTS 220的時鐘頻率和溫度的資料對儲存在第一控制器250處的本地暫存器中。然後調整補償因數（如下面將討論的），並且根據來自DTS 210的資料和所確定的補償因數來更新每一其他LTS。作為這個實踐的備選方案，當第一控制器250檢測到在來自DTS 210的溫度讀數和第一LTS 220的溫度讀數（基於先前計算的回應函數）之間的差異時，它可以簡單地將補償因數設定為數值溫度偏移，然後該數值溫度偏移被傳遞到所有其他LTS。例如，如果DTS 210指示70°C的溫度而第一LTS 220指示69.7°C的溫度，則+0.3°C的偏移可被傳遞到其他LTS。

參考圖4，回應函數的係數針對每一LTS被計算，並（例如在測試期間）被儲存或融合在晶片上的熔絲單元253中。回應函數由韌體252（其可訪問在熔絲單元253中的融合資料）使用以參考LTS的全域製造（製程）點和參考LTS在測量時間時的局部電壓來補償每一LTS的溫度示值讀數。

第二步驟在操作期間發生在系統處。基於在操作期間來自LTS的資料，系統與DTS回應（即，在圖4中的DTS 210）相比較地學習位於DTS附近的LTS（即，在圖4中的第一LTS 220）的溫度回應。然後，如果需要，調整每LTS的回應函數，並用校準資料更新所有LTS回應函數以改進ROSC時鐘頻率對溫度的回應。

可以藉由在晶片操作壽命期間（例如在韌體升級過程中）對韌體252程式設計來更新回應函數。

在實踐中，當韌體252執行DTS 210的讀取時，它將（在參考模式和洩漏模式中）讀取DTS溫度資料以及還有LTS示值讀數。LTS的時鐘頻率和溫度的資料對儲存在韌體252的本地暫存器中。補償因數然後被調整（如下面將討論的），或者簡單地被設定為數值偏移值，並且根據來自DTS 210的資料和所確定的補償因數來更新所有LTS。

回應函數可以在分析平臺280處產生，分析平臺280是被配置為藉由測試器或合併許多IC的系統從這些IC接收資料並對資料運行數學操作、統計操作和/或機器學習操作的電腦化設備。回應函數補償：每LTS 230的製造製程點（第一補償因數）；以及局部電壓（IR）下降（第二補償因數）。下面將更詳細地討論第二補償因數。如上面所提到的，藉由適當的配置和補償，可以實現不大於5°C的準確度目標。

雖然上面參考兩個溫度和兩個電壓討論了學習流程，但是學習流程當然可以基於較大數量的溫度和/或電壓被進行。此外，離散的溫度和電壓值可以被選擇為彼此相當不同，以便使校準是有效的。例如，如果兩個離散的溫度值被使用，它們可以被選擇為在IC的典型溫度範圍（其通常在幾十攝氏度的範圍內）的邊緣處或附近，並且如果三個或更多個離散的溫度值被使用，它們可以均勻地分佈在整個該範圍內。同樣的原理適用於電壓選擇。

因為局部電壓在測試器和系統之間可能是不同的，所以第二補償因數可以用於減輕在IC的操作期間電壓（IR）下降的影響。下面的過程允許第二補償因數被確定。在測試器處用IC執行過程的第一部分。IC在“安靜”模式中操作，在該模式中，在IC上的功能電路不汲取大量功率。如上該計算每一LTS的回應函數和回應係數。在IC的操作期間，當在它的兩種模式（參考和洩漏）中的每一個模式中操作時測量LTS頻率。當在洩漏模式中操作時，從LTS示值讀數產生溫度資料，且然後基於在參考模式中測量到的頻率以及回應函數/係數來補償該溫度資料：

，或者

，其中

。這些是基於兩個示值讀數的溫度計算函數的示例，但是其他函數或多項式也可以被實現。

在不同的實施例中，在測試器和系統之間的電壓差被補償如下：在測試器處，假設沒有局部IR下降，在IC上的所有LTS被置於參考模式中，且每一LTS的時鐘頻率被測量。如上所述計算每一LTS的回應函數和回應係數。如上面所提到的，當在參考模式中操作時，每一LTS對溫度是相對不敏感的。然後，在IC仍在測試器處的情況下，IC在“最大功率”模式中操作，在該模式中，在IC上的功能電路汲取大量功率。再次，在IC上的所有LTS被置於參考模式中，且每一LTS的時鐘頻率被測量。現在，假設有局部IR下降。然後在分析平臺280處，從測試器和系統確定的資料用於計算針對每一LTS的回應函數的第二校準因數。每一LTS的經校準的回應函數係數被提供到與在IC上的相應LTS相關聯的控制器，並儲存在該控制器處。在圖4的實例中，每一LTS的經校準的回應函數係數被提供和融合到晶片熔絲單元253中，或者如果在IC中沒有包括這樣的熔絲單元，則被提供到在韌體252處的適當暫存器。

在不同的實施例中，在測試器和系統之間的電壓差可以如下被補償：基於洩漏模式和參考模式的類比資料對溫度、電壓和全域製程角的關係，在矽前階段構建估計器函數。在矽後（post-silicon）階段，如上所述針對每一LTS測量參數，並且這些參數被載入到分析平臺280。這些參數用於校準估計器功能。經校正的回應函數被載入到控制器（例如圖3的第一控制器250）內或IC韌體252（如在圖4中的）內，並用於基於測量到的洩漏模式和參考模式示值讀數來產生準確的溫度資料。可以在IC的大樣本上執行參考上面的段落描述的學習過程/流程。

參考圖7，圖7示出了模擬實驗的第一部分的溫度誤差相對於實際溫度的示例性曲線圖，以及參考圖8，圖8示出了類比實驗的第二部分的溫度誤差相對於實際溫度的示例性曲線圖。基於上面關於用於校準基於ROSC電路的溫度感測器的學習流程描述的技術來進行模擬實驗。在實驗中，在兩個溫度（T1 = 5°C，T2 = 105°C）處和在兩個電源電壓值（V1 = 825mV，V2 = 850mV）處模擬來自在典型製程角周圍的500個不同的局部製程點的500個LTS。這給出了總共8個模擬點。四個模擬點對應於在下列條件下的參考（REF）模式：{V1, T1}、{V2, T1}、{V1, T2}和{V2, T2}，以及四個模擬點對應於在下列條件下的洩漏模式：{V1, T1}、{V2, T1}、{V1, T2}和{V2, T2}。

對於每一LTS，回應函數以下面的形式被計算：

，其中

。在實驗的第二階段，500個LTS中的每一個LTS在它的兩種模式中在隨機溫度和隨機電壓處被類比。電壓和溫度均勻地分佈在範圍

內，其中U{.} 指示均勻的分佈。然後，如上面所討論的，每一LTS的溫度基於它的類比示值讀數和回應函數而被計算。圖7中的結果示出了500個 LTS中的每一LTS的類比的溫度誤差（在Y軸上）對實際（真實）溫度（在X軸上）的關係。在實驗的第三階段，基於參考DTS 220的資料來進一步補償500個LTS中的每一LTS的溫度資料。圖8中的結果示出了500個LTS中的每一LTS的溫度誤差（在Y軸上）對實際溫度（在X軸上）的關係。與圖7相比，在圖8中可以看到減小的誤差範圍。

再次參考上面討論的本揭露的廣義意義。在實施例中，基於在溫度和第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係校準在溫度和第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係可以包括調整與第二ROSC電路相關聯的查閱資料表，和/或將補償因數應用於從第二ROSC電路的振盪頻率的測量值匯出的值。在實施例中，基於在溫度和感測器輸出訊號之間的關係校準在溫度和第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係可以包括調整與第一ROSC電路相關聯的查閱資料表，和/或將補償因數應用於從第一ROSC電路的振盪頻率的測量值匯出的值。

在實施例中，指示在第二ROSC電路處的溫度可以包括基於在電壓下降和第二ROSC電路的振盪頻率之間的（所儲存的）關係（例如回應函數）來校準在溫度和第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係。例如（在測試器處），第二ROSC電路可以在參考模式中操作以確定在電壓下降和第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係（例如回應函數）。可以儲存在電壓下降和第二ROSC電路的振盪頻率之間的所確定的關係（例如回應函數）的特性。然後，第二ROSC電路可以在測量模式中操作以確定第一ROSC電路的感測器測量頻率。指示在第二ROSC電路處的溫度可以基於第二ROSC電路的感測器測量頻率以及在電壓下降和第二ROSC電路的振盪頻率之間的所確定的關係的所儲存的特性。

參考圖9，圖9示出了根據本揭露的用於操作在IC中的局部熱感測器網路的方法300的流程圖。在第一校準步驟302中，基於在溫度和DTS輸出訊號之間的關係校準在溫度和基於ROSC電路的LTS的振盪頻率之間的關係，該LTS位於IC中靠近DTS處（使得它實際上與DTS具有相同的溫度，例如與DTS的溫度相差不超過0.05、0.1、0.2、0.3、0.4或0.5°C）。

在第二校準步驟304中，基於在溫度和靠近DTS定位的LTS的振盪頻率之間的關係校準在溫度和（遠側的、基於ROSC電路的）感興趣的LTS的振盪頻率之間的關係。可選地，第二校準步驟302包括基於在電壓下降和感興趣的LTS的振盪頻率之間的關係校準在溫度和感興趣的LTS的振盪頻率之間的關係。可以針對IC中的複數感興趣的LTS中的每一個來執行第二校準步驟304。

在最終步驟304中，由於校準步驟302和304，基於感興趣的LTS的振盪頻率、DTS輸出訊號和靠近DTS的LTS的振盪頻率來讀取並指示在感興趣的LTS處的溫度。應當注意，第一校準步驟302和/或第二校準步驟304不需要在每一最終步驟306之前發生，而是更確切地，最終步驟306可以重複而不需要重複第一校準步驟302和/或第二校準步驟304。

參考圖10，圖10示出了根據本發明的示例性實現的用於操作在IC中的局部熱感測器網路的流程圖。流程圖的輸入基於校準資料。在該示例中，在兩個溫度（T1，T2）和兩個電壓（V1，V2）處完成校準，但是為了保留熔絲單元（例如eFuse）資源，採取下面的可選步驟以便最小化所儲存的資料： 1．對於在IC中的所有LTS，校準不是對稱地完成。即，對於第一（近側的）LTS（在圖3和圖4中的220），在所有8個 {V, T}點處執行校準。對於其他（遠側的）LTS（在圖3和圖4中的230和231），在較小的{V, T}集合例如{V1, T2}和{V2, T2}處執行校準。 2．第一（近側的）LTS的校準資料和每一遠側的LTS的校準資料以兩種不同的方式被表示：對於第一LTS，所儲存的校準資料被全部儲存為二進位資料（複數比特）；對於每一個其他LTS，所儲存的資料僅指示在相同的{V, T}點處在該LTS的校準資料和第一LTS的校準資料之間的增量（差異）。然後，該增量被轉換為二進位，並儲存在每一其他LTS的eFuse中。可選地，增量在相同的溫度處跨越不同的電壓被取平均，並且只有平均值被儲存，以便節省更多的儲存空間。

上面的程序定義了兩種類型的流程輸入資料： 1．第一（近側的）LTS的校準資料。 2．對於每一個其他LTS，在它的校準資料和第一（近側的）LTS的校準資料之間的增量（或平均增量，如上面所討論的）。

與圖10相關聯的表1列出了每種類型的LTS（近側的或遠側的）的基於校準資料的6個資料項目；為了提取第一LTS的溫度，將使用在第二列中的6個資料項目，以及為了提取每一其他LTS的溫度，將使用在第三列中的6個資料項目。在該表中，粗體字的文本表示eFuse資料，“AVG”表示“平均值”（指平均增量）。

	第一個（近側的） LTS	其他（遠側的） LTS
參考模式校準資料@ T2	REF_Tcyc_T2_V1	REF_Tcyc_T2_V1+ΔREF_AVG_Tcyc_T2_V1_V2
REF_Tcyc_T2_V2	REF_Tcyc_T2_V2+ΔREF_AVG_Tcyc_T2_V1_V2
洩漏模式校準資料@ T2	LEAK_Tcyc_T1_V1	LEAK_Tcyc_T1_V1+ (ΔREF_AVG_Tcyc_T2_V1_V2 +ΔLEAK_AVG_Tcyc_T2_V1_V2)/2
LEAK_Tcyc_T1_V2	LEAK_Tcyc_T1_V2+ (ΔREF_AVG_Tcyc_T2_V1_V2 +ΔLEAK_AVG_Tcyc_T2_V1_V2)/2
LEAK_Tcyc_T2_V1	LEAK_Tcyc_T2_V1+ (ΔREF_AVG_Tcyc_T2_V1_V2 +ΔLEAK_AVG_Tcyc_T2_V1_V2)/2
LEAK_Tcyc_T2_V2	LEAK_Tcyc_T2_V2+ (ΔREF_AVG_Tcyc_T2_V1_V2 +ΔLEAK_AVG_Tcyc_T2_V1_V2)/2

表1

塊402和塊404各自示出了在週期時間相對於溫度的關係曲線圖上的校準資料。塊402示出了在洩漏（“leak”）模式且在兩個電壓（V1和V2）處的回應函數（Tcyc相對於Temp）。塊404示出了在參考（“ref”）模式且在兩個電壓（V1和V2）處的回應函數（Tcyc相對於Temp）。

注意，在塊404中，在T1處的資料是可選的，並且可能需要10個額外的eFuse：每一{T, V}點對應5個比特，以儲存在（T1，V1）和（T2，V1）之間以及在（T1，V2）和（T2，V2）之間的增量。

在塊406，藉由提取每一LTS的局部電壓來繼續流程。這藉由在參考模式週期時間和電壓之間的回應函數的產生來被執行；該級的輸入是校準資料和曲線因數，曲線因數藉由矽前類比來提取以提高回應函數準確度。然後，測量到的參考模式週期時間的值被用作該回應函數的輸入以提取LTS的局部V_DD ，該局部V_DD 被表示為V_x 。

在塊408所示的所產生的第二回應函數是洩漏模式週期時間相對於V_DD 的回應函數。基於校準資料來產生第二回應函數。為了更好的線性化，可以藉由取校準資料的自然對數（Ln）來產生回應函數的Y軸。然後，所提取的局部V_DD （來自塊406的V_x ）的值被用作輸入，以產生在塊408中示出的第三回應函數。第三回應函數表示在V_DD = V_x 時洩漏模式週期時間的行為。然後，測量到的洩漏模式週期時間的值被用作回應函數的輸入，以提取LTS的局部溫度（T_x ）。

可以藉由執行第二次反覆運算來繼續流程以提高測量到的溫度的準確度。所提取的局部溫度（T_x ）用於重新計算塊406的第一回應函數。使用矽前補償因數，基於T_x 補償參考週期時間相對於電壓的行為。連同測量到的參考週期時間一起，回應函數將產生由V_x’ 表示的準確的局部V_DD 。V_x’ 將用於重新計算溫度T_x 。

在第二次反覆運算之後，可以將DTS溫度與T_x 進行比較，以為所有LTS產生補償因數。

在整個本申請中，可以以範圍格式提出本發明的各種實施例。應理解，以範圍格式的描述僅僅是為了方便和簡潔，而不應被解釋為對本發明的範圍的硬性限制。因此，範圍的描述應被考慮為具體揭露了所有可能的子範圍以及在該範圍內的單獨的數值。例如，諸如從1至6的範圍的描述應被考慮為具體揭露了諸如從1至3、從1至4、從1至5、從2至4、從2至6、從3至6等的子範圍以及在該範圍內的單獨的數位，例如1、2、3、4、5和6。無論範圍的廣度如何，這都適用。類似地，具有分數值的範圍諸如從0.1至0.5的描述應該被考慮為具體揭露了單獨的分數值，諸如0.2、0.3和0.4。

每逢數值範圍在本文中被指示時，意味著包括在所指示的範圍內的任何引用的數位（分數或整數）。短語“在第一指示數位和第二指示數位之間的範圍”和“範圍從第一指示數位到第二指示數位”在本文中可互換地被使用，並且意欲包括第一指示數位和第二指示數位以及在其之間的所有分數和整數數位。

在本申請的描述和申請專利範圍中，單詞“包括（comprise）”、“包括（include）”和“具有（have）”中的每一個及其形式不一定限於在這些詞可以被關聯的列表中的成員。此外，在本申請和藉由引用併入的任何檔之間存在不一致的地方，在此意指以本申請為準。

在本申請的描述和申請專利範圍中，與數值結合來使用的術語“大致”、“大約”及其形式中的每一個意欲表示超出該數值±20%的範圍。

為了闡明在本揭露中的引用，應當注意，使用的名詞作為普通名詞、專有名詞、命名名詞和/或諸如此類並不意欲暗示本發明的實施例被限制到單個實施例，並且所揭露的部件的許多配置可以用於描述本發明的一些實施例，同時可以在不同的配置中從這些實施例匯出其他配置。

為了清楚，不是本文描述的實現的所有常規特徵都被示出和描述。當然應認識到，在任何這樣的實際實現的開發中，必須做出許多實現特定的決定，以便實現開發者的特定目標，例如遵守應用相關和業務相關的約束，以及從一個實現到另一實現以及從一個開發者到另一開發者，這些特定目標將改變。此外將認識到，這種開發努力可能是複雜和耗時的，但是對於受益於本揭露的本領域中的普通技術人員來說仍然是工程設計的例行任務。

基於本揭露的教導，預期本領域中的普通技術人員將能夠容易地實踐本發明。本文提供的各種實施例的描述被認為提供本發明的充足的洞察和細節，以使普通技術人員能夠實踐本發明。此外，上面描述的本發明的各種特徵和實施例被特別設想為獨立地被使用以及以各種組合被使用。

常規和/或當代電路設計和佈局工具可用於實現本發明。本文描述的特定實施例以及特別是各種層的各種厚度和組成是示例性實施例的說明，而不應被視為將本發明限制到這些特定的實現選擇。因此，可以為在本文被描述為單個實例的部件提供複數實例。

雖然電路和實體結構通常被假設，但是眾所周知，在現代半導體設計和製造中，實體結構和電路可以體現在適合於在隨後的設計、測試或製造階段中以及在作為結果的所製造的半導體積體電路中使用的電腦可讀描述形式中。因此，針對傳統電路或結構的申請專利範圍可以與其特定語言一致，該特定語言在電腦可讀編碼及其表示上被讀取，而不管是否被體現在媒體中或與合適的讀取器設施組合以允許相應電路和/或結構的製造、測試或設計改進。在示例配置中作為分立部件提出的結構和功能可以被實現為組合的結構或部件。本發明被設想為包括全部如本文所述的以及如在所附申請專利範圍中定義的電路、電路的系統、相關方法以及這樣的電路、系統和方法的電腦可讀取媒體編碼。如在本文使用的，電腦可讀取媒體至少包括磁片、磁帶或其他磁、光、半導體（例如快閃記憶體卡、ROM）或電子媒體，以及網路、有線線路、無線或其他通訊媒體。

前面的詳細描述僅描述了本發明的許多可能實現中的幾個。出於這個原因，該詳細描述意欲作為例證而不是作為限制。可以基於本文闡述的描述來做出本文揭露的實施例的變化和修改，而不偏離本發明的範圍和精神。只有接下來的申請專利範圍——包括所有等同物——意欲限定本發明的範圍。特別是，儘管較佳實施例在以示例性頻率操作的PLL的上下文中被描述，本發明的教導也被認為對於與其他類型的電路一起使用是有利的，其中電路元件例如電感器可以受益於電磁屏蔽。此外，本文描述的技術也可以應用於其他類型的電路應用。因此，其他變化、修改、添加和改進可以落在如在接下來的申請專利範圍中限定的本發明的範圍內。

本發明的實施例可用於製造、生產和/或組裝積體電路和/或基於積體電路的產品。

在本文參考根據本發明的實施例的方法、裝置（系統）和電腦程式產品的流程圖圖式和/或框圖描述了本發明的方面。將理解，流程圖圖式和/或框圖中的每一塊和在流程圖圖式和/或框圖中的塊的組合可以由電腦可讀程式指令實現。

圖式中的流程圖和框圖示出了根據本發明的各種實施例的系統、方法和電腦程式產品的可能實現的架構、功能和操作。在這一點上，在流程圖或框圖中的每一塊可以表示指令的模組、段或部分，其包括用於實現指定邏輯功能的一個或更多個可執行指令。在一些替代實現中，在塊中示出的功能可以不按在圖式中示出的順序出現。例如，連續地顯示的兩個塊事實上可以實質上同時被執行，或者這些塊有時可以以相反的順序被執行，取決於所涉及的功能。還將注意到，框圖和/或流程圖圖式的每一塊以及在框圖和/或流程圖圖式中的塊的組合可以由執行指定功能或行動或者實施專用硬體和電腦指令的組合的專用的基於硬體的系統來實現。

本發明的各種實施例的描述為了說明的目的而被提出，但並不意圖為無遺漏的或被限制到所揭露的實施例。許多修改和變化對本領域中的普通技術人員將是明顯的，而不偏離該實施例的範圍和精神。本文使用的術語被選擇來最好地解釋實施例的原理、實際應用或對在市場上找到的技術的技術改進，或者使本領域中的普通技術人員能夠理解本文揭露的實施例。

本發明可以是系統、方法和/或電腦程式產品。電腦程式產品可以包括電腦可讀儲存媒體（或複數媒體），在其上具有電腦可讀程式指令，該電腦可讀程式指令用於使處理器實施本發明的方面。

電腦可讀儲存媒體可以是可以保留和儲存用於由指令執行設備使用的指令的有形設備。電腦可讀儲存媒體可以是例如但不限於電子存取裝置、磁存取裝置、光存取裝置、電磁存取裝置、半導體存取裝置或上述項的任何合適的組合。電腦可讀儲存媒體的更具體的示例的非詳盡列表包括下列項：可攜式電腦磁片、硬碟、隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、可抹除可程式唯讀記憶體（EPROM或快閃記憶體）、靜態隨機存取記憶體（SRAM）、可攜式光碟唯讀記憶體（CD-ROM）、數位影音光碟（DVD）、記憶棒、軟碟、其上記錄有指令的機械編碼設備以及上述項的任何合適的組合。如本文使用的電腦可讀儲存媒體不應被解釋為暫時性訊號本身，例如無線電波或其他自由傳播的電磁波、藉由波導或其他傳輸媒體傳播的電磁波（例如藉由光纖光纜傳遞的光脈衝）或藉由電線傳輸的電訊號。更確切地，電腦可讀儲存媒體是非暫時性（即，非揮發性）媒體。

本文描述的電腦可讀程式指令可以從電腦可讀儲存媒體下載到相應的計算/處理設備，或者經由網路例如網際網路、區域網路、廣域網路和/或無線網路下載到外部電腦或外部存取裝置。網路可以包括銅傳輸電纜、光傳輸光纖、無線傳輸、路由器、防火牆、交換機、閘道電腦和/或邊緣伺服器。在每一計算/處理設備中的網路介面卡卡或網路介面從網路接收電腦可讀程式指令，並轉發電腦可讀程式指令用於儲存在相應計算/處理設備內的電腦可讀儲存媒體中。

用於實施本發明的操作的電腦可讀程式指令可以是彙編指令、指令集架構（ISA）指令、機器指令、機器相關指令、微代碼、韌體指令、狀態設定資料或以一種或更多種程式設計語言的任何組合編寫的原始程式碼或目標代碼，該一種或更多種程式設計語言包括物件導向的程式設計語言（例如Java、Smalltalk、C++或諸如此類）和常規過程程式設計語言（例如“C”程式設計語言或類似的程式設計語言）。電腦可讀程式指令可以完全在使用者的電腦上、部分地在使用者的電腦上、作為獨立套裝軟體、部分地在使用者的電腦上且部分地在遠端電腦上、或完全在遠端電腦或伺服器上執行。在後一情形中，遠端電腦可藉由任何類型的網路——包括區域網路（LAN）或廣域網路（WAN）——連接到使用者的電腦，或者可以連接到外部電腦（例如藉由使用網際網路服務提供者的網際網路）。在一些實施例中，包括例如可程式邏輯電路、現場可程式邏輯閘陣列（FPGA）或可程式邏輯陣列（PLA）的電子電路可以藉由利用電腦可讀程式指令的狀態資訊使電子電路個性化來執行電腦可讀程式指令，以便執行本發明的方面。

在本文參考根據本發明的實施例的方法、裝置（系統）和電腦程式產品的流程圖圖式和/或框圖描述了本發明的方面。將理解，流程圖圖式和/或框圖的每一塊以及在流程圖圖式和/或框圖中的塊的組合可以由電腦可讀程式指令實現。

這些電腦可讀程式指令可被提供到通用電腦的處理器、專用電腦的處理器或生產機器的其他可程式資料處理裝置，使得經由電腦的處理器或其他可程式資料處理裝置執行的指令創建用於實現在流程圖和/或框圖的一個或複數塊中指定的功能/行動的手段。這些電腦可讀程式指令也可以儲存在電腦可讀儲存媒體中，該指令可引導電腦、可程式資料處理裝置和/或其他設備以特定方式起作用，使得其中儲存有指令的電腦可讀儲存媒體包括製造物品，該製造物品包括實現在流程圖和/或框圖的一個或複數塊中指定的功能/行動的方面的指令。

電腦可讀程式指令還可被載入到電腦、其他可程式資料處理裝置或其他設備上，以使一系列操作步驟將在電腦、其他可程式裝置或其他設備上被執行以產生電腦實現的過程，使得在電腦、其他可程式裝置或其他設備上執行的指令實現在流程圖和/或框圖的一個或複數塊中指定的功能/行動。

圖式中的流程圖和框圖示出了根據本發明的各種實施例的系統、方法和電腦程式產品的可能實現的架構、功能和操作。在這一點上，在流程圖或框圖中的每一塊可以表示指令的模組、段或一部分，其包括用於實現指定邏輯功能的一個或更多個可執行指令。在一些可選的實現中，在塊中示出的功能可以不按在圖式中示出的順序出現。例如，連續地顯示的兩個塊事實上可以實質上同時被執行，或者這些塊有時可以以相反的順序被執行，取決於所涉及的功能。還將注意到，框圖和/或流程圖圖式的每一塊以及在框圖和/或流程圖圖式中的塊的組合可以由執行指定功能或行動或者實施專用硬體和電腦指令的組合的專用的基於硬體的系統來實現。

本發明的各種實施例的描述為了說明的目的而被提出，但並不意圖為無遺漏的或被限制到所揭露的實施例。許多修改和變化對本領域中的普通技術人員將是明顯的，而不偏離該實施例的範圍和精神。本文使用的術語被選擇來最好地解釋實施例的原理、實際應用或對在市場上找到的技術的技術改進，或者使本領域中的普通技術人員能夠理解本文揭露的實施例。技術人員將認識到，本文揭露的特定特徵的組合和子組合也可被提供，即使沒有被明確地描述。

100:熱感測電路 101:環形振盪器電路 102:洩漏裝置 103:次臨界值偏置發生電路 104:賦能引線 105:洩漏賦能開關 150:微處理器 160:基底PNP電晶體 180:溫度感測器 200、201:積體電路 210:數位熱感測器 220:第一局部溫度感測器 230:第二局部溫度感測器 231:第三局部溫度感測器 240:第三局部溫度感測器/第四局部溫度感測器 225:校準 250:第一控制器 251:主控制器 252:積體電路韌體 253:熔絲單元 255:第一控制器間介面 260:第二控制器 265:第二控制器間介面 270:第三控制器 271:電源電壓 272:數位示值讀數 273:晶體控制的時鐘訊號 274:控制器 275:I/O匯流排 280:分析平臺 290:I² C或JTAG介面 300:操作局部熱感測器網路的方法 302:第一校準步驟 304:第二校準步驟 306:最終步驟 402、404、406、408、410:塊 CMOS:互補金屬氧化物半導體 DTS:數位熱感測器 IC:積體電路 JTAG:聯合測試行動組 LTS:局部溫度感測器 ROSC:環形振盪器 STBGC:次臨界值偏置發生電路 V_CC A:外部電源 V_CC 核心:核心電壓

在所參考的圖式中示出了示例性實施例。在圖式中示出的部件和特徵的尺寸通常為了方便和呈現清楚而被選擇，並且不一定按比例示出。下面列出圖式。圖1示意性地示出了用於IC功率洩漏檢測的感測電路的高級框圖；圖2示出了現有裝置，其用於感測在半導體IC處的溫度，用於如果存在過熱則關閉IC；圖3示出了根據第一配置的溫度感測佈置的示意性框圖；圖4示出了根據第二配置的溫度感測佈置的示意性框圖；圖5示意性地示出了基於環形振盪器電路的數位熱感測器和溫度感測器的電壓相對於溫度的曲線圖；圖6示出了在參考模式中和在測量（洩漏）模式中操作的基於範例感測器環形振盪器的感測器的時鐘週期相對於溫度的示例性曲線圖；圖7示出了模擬實驗的第一部分的溫度誤差相對於實際溫度的示例性曲線圖；圖8示出了類比實驗的第二部分的溫度誤差相對於實際溫度的示例性曲線圖；圖9示出了根據本揭露的方法的流程圖；以及圖10示出了根據本揭露的方法的另一流程圖。

200:積體電路

210:數位熱感測器

220:第一局部溫度感測器

230:第二局部溫度感測器

240:第三局部溫度感測器/第四局部溫度感測器

250:第一控制器

255:第一控制器間介面

260:第二控制器

265:第二控制器間介面

270:第三控制器

271:電源電壓

272:數位示值讀數

273:晶體控制的時鐘訊號

275:I/O匯流排

280:分析平臺

290:I²C或JTAG介面

DTS:數位熱感測器

LTS:局部溫度感測器

Claims

一種半導體積體電路（IC），包括：在該IC中的間隔開的位置處的一第一環形振盪器（ROSC）電路和一第二ROSC電路，每一ROSC電路在操作中具有隨溫度變化的相應振盪頻率；一半導體溫度感測器，其位於該IC中靠近該第一ROSC電路的位置，並提供指示溫度的一感測器輸出訊號；以及至少一個處理器，其被配置為至少基於該感測器輸出訊號、該第二ROSC電路的振盪頻率和該第一ROSC電路的振盪頻率來指示在該第二ROSC電路處的溫度。
如請求項1所述的半導體IC，其中，該至少一個處理器被配置為至少藉由基於在溫度和該第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係校準在溫度和該第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係來指示在該第二ROSC電路處的溫度。
如請求項2所述的半導體IC，其中，該至少一個處理器還被配置為至少藉由基於在溫度和該感測器輸出訊號之間的關係校準在溫度和該第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係來指示在該第一ROSC電路處的溫度。
如請求項3所述的半導體IC，其中，該至少一個處理器還被配置為在該IC中儲存：（a）對在溫度和該第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係的校準的結果；以及（b）指示在（a）與對在溫度和該第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係的校準的結果之間的差異的資料。
如請求項1至請求項4中的任一項所述的半導體IC，其中，該第一ROSC電路具有耦合成從第一功能電晶體的輸出接收電流的輸入，該第二ROSC電路具有耦合成從第二功能電晶體的輸出接收電流的輸入。
如請求項5所述的半導體IC，其中，該第一ROSC電路的輸入由一第一電流源的輸出提供，該第二ROSC電路的輸入由一第二電流源的輸出提供。
如請求項6所述的半導體IC，其中：該第一電流源包括一第一次臨界值偏置產生器，該第一次臨界值偏置產生器耦合到該第一功能電晶體的控制端子，並且被配置為在次臨界值狀態中使該第一功能電晶體偏置，該第一功能電晶體的輸出提供該第一電流源的輸出；以及該第二電流源包括第二次臨界值偏置產生器，該第二次臨界值偏置產生器耦合到該第二功能電晶體的控制端子，並且被配置為在次臨界值狀態中使該第二功能電晶體偏置，該第二功能電晶體的輸出提供該第二電流源的輸出。
如請求項5至請求項7中的任一項所述的半導體IC，其中，該第一ROSC電路的輸入可切換地耦合成從該第一功能電晶體的輸出接收電流，使得該至少一個處理器被配置為：當該第一ROSC電路的輸入不從該第一功能電晶體的輸出接收電流時，基於該第一ROSC電路的振盪頻率來確定參考頻率；以及當該第一ROSC電路的輸入從該第一功能電晶體的輸出接收電流時，基於該第一ROSC電路的振盪頻率來確定感測器測量頻率。
如請求項5至請求項7中的任一項所述的半導體IC，其中，該第二ROSC電路的輸入可切換地耦合成從該第二功能電晶體的輸出接收電流，使得該至少一個處理器被配置為：當該第二ROSC電路的輸入不從該第二功能電晶體的輸出接收電流時，基於該第二ROSC電路的振盪頻率來確定參考頻率；以及當該第二ROSC電路的輸入從該第二功能電晶體的輸出接收電流時，基於該第二ROSC電路的振盪頻率來確定感測器測量頻率。
如請求項1至請求項9中的任一項所述的半導體IC，還包括：一電源埠，其被配置為接收外部電源；以及其中，該半導體溫度感測器耦合到該電源埠用於給該半導體溫度感測器供電。
如請求項1至請求項10中的任一項所述的半導體IC，還包括：一核心電壓（V_CC 核心）供電線，其用於在該IC中供應一核心電壓；以及其中，該第一ROSC電路和該第二ROSC電路耦合到該核心電壓供電線。
如請求項1至請求項11中的任一項所述的半導體IC，其中，該至少一個處理器被配置為至少藉由基於在電壓下降和該第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係校準在溫度和該第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係來指示在該第二ROSC電路處的溫度。
如請求項12所述的半導體IC，其中，該至少一個處理器被配置為至少藉由基於在電壓下降和該第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係校準在溫度和該第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係來指示在該第二ROSC電路處的溫度。
如請求項1至請求項13中的任一項所述的半導體IC，其中，每一ROSC電路包括奇數個偏斜反相器。
如請求項1至請求項14中的任一項所述的半導體IC，其中，由該至少一個處理器指示的溫度的準確度在真實溫度的±5°C的範圍內。
一種半導體積體電路（IC），包括：一電源埠，其被配置為接收外部電源；在該IC中的一環形振盪器（ROSC）電路，其在操作中具有隨溫度變化的振盪頻率，該ROSC電路被配置為即使當在該IC上的所有其他電路都斷電時也從該電源埠接收功率；以及在該IC中的至少一個處理器，其被配置為至少基於該ROSC電路的振盪頻率來指示溫度狀態。
如請求項16所述的半導體IC，還包括：一半導體溫度感測器，其位於該IC中靠近該ROSC電路的位置，並提供指示溫度的一感測器輸出訊號；以及其中，該至少一個處理器被配置為至少藉由基於在溫度和該感測器輸出訊號之間的關係校準在溫度和該ROSC電路的振盪頻率之間的關係來指示該溫度狀態。
如請求項16所述的半導體IC，其中，該ROSC電路是第一ROSC電路，並且該半導體IC還包括：一第二ROSC電路，其在該IC中與該第一ROSC間隔開，並且在操作中具有隨溫度變化的振盪頻率；以及一半導體溫度感測器，其位於該IC中靠近該第二ROSC電路的位置，並提供指示溫度的感測器輸出訊號。
如請求項18所述的半導體IC，其中，該至少一個處理器被配置為至少藉由下列操作來指示該溫度狀態：基於在溫度和該第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係校準在溫度和該第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係；以及基於在溫度和該感測器輸出訊號之間的關係校準在溫度和該第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係。
如請求項16至請求項19中的任一項所述的半導體IC，其中，該溫度狀態識別出在該ROSC電路處的溫度至少是臨界值溫度，該半導體IC還包括：一控制器，其被配置為回應於識別出在該ROSC電路處的溫度至少是該臨界值溫度而使在該IC上的電路斷電。
如請求項16至請求項20中的任一項所述的半導體IC，其中，該至少一個處理器包括下列項中的至少一項：專用於每一ROSC電路的控制器、以及在該半導體IC中的韌體的指令下操作的該半導體IC的通用處理器。
一種用於指示在一半導體積體電路（IC）中的溫度的方法，其中，該半導體IC包括：在該IC中的間隔開的位置處的一第一環形振盪器（ROSC）電路和一第二ROSC電路，每一ROSC電路在操作中具有隨溫度變化的相應振盪頻率；以及半導體溫度感測器，其位於該IC中靠近該第一ROSC電路的位置，並提供指示溫度的感測器輸出訊號，該方法包括：至少基於該感測器輸出訊號、該第二ROSC電路的振盪頻率和該第一ROSC電路的振盪頻率來指示在該第二ROSC電路處的溫度。
如請求項22所述的方法，其中，指示在該第二ROSC電路處的溫度包括：至少基於在溫度和該第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係校準在溫度和該第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係。
如請求項23所述的方法，其中，指示在該第二ROSC電路處的溫度還包括：基於在溫度和該感測器輸出訊號之間的關係校準在溫度和該第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係。
如請求項22至請求項24中的任一項所述的方法，其中，指示在該第二ROSC電路處的溫度還包括：基於在電壓下降和該第二ROSC的振盪頻率之間的關係校準在溫度和該第二ROSC的振盪頻率之間的關係。
如請求項22至請求項25中的任一項所述的方法，其中：該第一ROSC電路具有耦合成從一第一功能電晶體的輸出接收電流的輸入，該第二ROSC電路具有耦合成從一第二功能電晶體的輸出接收電流的輸入，該方法還包括：在一測量模式和一參考模式之間切換：在該測量模式中，該第一ROSC電路耦合成從該第一功能電晶體的輸出接收電流，以便基於該第一ROSC電路的振盪頻率來確定感測器測量頻率；在該參考模式中，該第一ROSC電路的輸入不從該第一功能電晶體的輸出接收電流，以便基於該第一ROSC電路的振盪頻率來確定參考頻率。
如請求項26所述的方法，還包括：在該參考模式中操作以確定在電壓下降和該第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係；儲存在電壓下降和該第二ROSC電路的振盪頻率之間的所確定的關係的特性；以及在該測量模式中操作以確定該第二ROSC電路的該感測器測量頻率；以及其中，指示在該第二ROSC電路處的溫度是基於該第二ROSC電路的該感測器測量頻率以及在電壓下降和該第二ROSC電路的振盪頻率之間的所確定的關係的所儲存的特性。
如請求項22至請求項27中的任一項所述的方法，還包括：由在該IC外部的電源給該半導體溫度感測器供電。
如請求項22至請求項28中的任一項所述的方法，還包括：藉由將該第一ROSC電路和該第二ROSC電路耦合到核心電壓（V_CC 核心）供電線來給該第一ROSC電路和該第二ROSC電路供電，該核心電壓（V_CC 核心）供電線在該IC中供應核心電壓。
一種用於指示在一半導體積體電路（IC）中的溫度狀態的方法，包括：從接收外部電源的電源埠給在該IC中的環形振盪器（ROSC）電路供電，使得即使當在該IC上的所有其他電路都斷電時該ROSC電路也從該電源埠接收功率，該ROSC電路在操作中具有隨溫度變化的振盪頻率；以及至少基於該ROSC電路的振盪頻率來指示溫度狀態。
如請求項30所述的方法，其中：該半導體IC包括半導體溫度感測器，該半導體溫度感測器位於該IC中靠近該ROSC電路的位置，並提供指示溫度的感測器輸出訊號；以及指示該溫度狀態的步驟包括基於在溫度和該感測器輸出訊號之間的關係校準在溫度和該ROSC電路的振盪頻率之間的關係。
如請求項31所述的方法，其中：該ROSC電路是第一ROSC電路；該半導體IC還包括第二ROSC電路，該第二ROSC電路在該IC中與該第一ROSC間隔開，並且在操作中具有隨溫度變化的振盪頻率；以及指示該溫度狀態的步驟包括：基於在溫度和該第一ROSC電路的振盪頻率之間的關係校準在溫度和該第二ROSC電路的振盪頻率之間的關係。
如請求項30至請求項32中的任一項所述的方法，其中，該溫度狀態識別出在該ROSC電路處的溫度至少是臨界值溫度，並且該方法還包括：回應於識別出在該ROSC電路處的溫度至少是該臨界值溫度而使在該IC上的電路斷電。
一種系統，包括：至少一個硬體處理器；以及一非暫時性電腦可讀存取裝置，其上儲存有一指令，該指令當被該至少一個硬體處理器執行時，使該至少一個硬體處理器：在參考模式和洩漏模式中接收環形振盪器（ROSC）電路的測量到的值，計算該ROSC電路的頻率對溫度-電壓回應函數，以及將該回應函數傳輸到被配置為對與該ROSC電路相關聯的控制器程式設計的設備，使得該回應函數被儲存在該控制器處，並且能夠由該控制器使用來補償該ROSC電路的溫度示值讀數。