[发明专利]用于管芯上温度测量的装置和方法

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及处理器核温度测量的装置和方法，更具体地说，涉及管芯上电路和温度测量和报告的方法。

背景技术

现代的中央处理单元(CPU)，随着处理器核频率和功率密度愈来愈大，迅速达到了CPU性能受到热量限制的地步，热量可通过冷却技术从CPU抽出。

高性能CPU有时集成了将结温度转换成某个电气值的管芯上热二极管。外部模数(A/D)装置可以在几种计算机平台上找到，它将电气值转换成可供温度控制使用的信息。

由于布线和精度的限制，热二极管被放在并非CPU热点的位置上。热点是一个其温度高于处理器中热点附近的区域的局部区域。在二极管位置和热点之间已经观察到高达15℃的温度差。结果是温度读数不准确，以及用于装置说明和控制的报告值与实际温度不符。温度读数不准确导致包括较高的设计余量、增加的冷却成本和受限的功能。

另一个热保护机制使用单独的传感器来检测管芯上最热热点处的最大阈值温度。一旦达到阈值，便发生单个触发事件并引发热保护。除了这种单个触发外，传感器不为热学或声学管理提供其它反馈。

如果这个第二传感器处于装置以外，则外部传感器由于与热点在物理上分离，就造成时间延迟和精度问题。

因此有必要改进管芯上的温度监控，以在一个受热约束的环境中改进性能。还有必要更快和更准确地报告，消除热测量和控制之间的间隙。

附图说明

图1是本发明第一实施例的示意图；

图2是本发明第二实施例的示意图；

图3是本发明第三实施例的示意图；

图4是第一和第三实施例混合的示意图；

图5是第一和第二实施例混合的示意图；

图6示出热事件发生器的实施例的操作；

图7示出可与第二和第三实施例测量电路互换的替代测量电路；

图8示出本发明第一实施例的补充电路，在监控多个热点时，检测热点何时超过阈值温度；

图9和10示出可与第二和第三实施例的测量电路互换以测量多个热点温度的替代测量电路；

图10示出可与第二和第三实施例的测量电路互换以测量多个热点温度的替代测量电路；

图11示出本发明的第四实施例，为多个处理器核提供集中式热管理；

图12示出在图11出现的中央管理系统的示例；以及

图13示出包括管芯上和管芯外热管理的热管理系统。

具体实施方式

本发明的实施例在管芯的热点上集成一个传感器，用以测量和报告温度值，并产生通知。利用单个传感器提供响应温度的触发器和温度测量，改进了温度报告的速度、一致性和准确性。可以优化处理器操作，在受热约束的环境下使性能最大化。

响应温度的触发器可用来同时指导管芯上和管芯外的温度控制，包括指导处理器修改操作、激活外部风扇或冷却系统、修改外部电源的输出、和/或将处理器的一部分或整体置于备用状态。修改处理器操作的示例包括修改处理器的时钟速度和修改处理器的工作电压。其中，测量温度的报告可以用来向处理器提供反馈。

对于利用由管理系统，诸如先进配置与电源接口(ACPI；修订版3.0，2004年9月；Intel公司等人)或系统管理模式(SMM)触发的软件控制机制的处理器，直接管芯上的温度报告是特别有利的，因为通过处理器向本地软件报告温度的能力改进了响应时间，并在适应处理器操作方面为系统设计者和制造商提供了增大的灵活性。通过利用例如可以用在处理器上执行的软件和/或固件指令(例如用第三方软件、操作系统和/或基本输入/输出系统(BIOS))编程或用管芯上的熔丝或其它固件编程(例如由制造商或经销商编程)的可软件编程的响应温度的触发器，可以进一步增大灵活性。

在制造之前，通过建模、经验数据、封装分析和/或通过其它传统的技术，识别处理器的至少一个热点。在该热点中制造一个温度传感器，必要时，修改电路的布局来提供传感器。传感器可以是任何对温度敏感的器件，诸如P-N结器件(例如二极管或晶体管)或热敏电阻。P-N结器件的优点是，除了容易集成在处理器上以外，对温度变化的响应非常快，而且P-N结器件不需要基准温度(即与热电偶相比)。在这里的实施例中，所示传感器是二极管。但应明白，二极管只是用作一个示例，其它传感器类型也可以使用。

在图1中示出本发明的第一实施例。处理器110和温度控制电路集成在半导体管芯100上。二极管130定位在热点120内。二极管130两端的电压降随着热点120的温度而变化。