[发明专利]片上参数测量

说明书

本发明公开了一种用于执行片上参数测量的设备和方法。在一个实施方案中，IC包括多个功能电路块，每个功能电路块具有用于测量诸如电压和温度的参数的一个或多个传感器。所述功能块中的每一者包括被耦合以从局部供电电压节点接收电力的电路。类似地，所述传感器中的每一者中的电路也被耦合以从所述对应的局部供电电压节点接收电力。可校准所述传感器中每一者以补偿工艺、电压和温度变化。可使用基于传感器的特性的各种方法来执行校准。

背景技术

技术领域

本公开涉及集成电路，并且更具体地涉及在集成电路的操作期间监测诸如温度和电压的参数。

背景技术

集成电路(IC)上的晶体管数量随着特征部尺寸的减小而相应地增加。每单位面积晶体管数量的增加导致IC的热输出相应地增加。此外，每单位面积晶体管数量的增加也对应于提供给IC上各种功能电路的供电电压的降低。这继而为平衡IC的性能、功率消耗和热输出带来了重大挑战。为此，许多IC实现了监测IC的各种度量(例如，温度、电压、电压衰减)的子系统，并且基于接收到的测量结果来调整性能。例如，控制子系统可响应于超过预定义阈值的温度读数来减小时钟频率、供电电压或两者。这可有助于使IC的操作保持在指定的发热限制范围内。此类控制系统也可在所测得的度量完全在限制范围内时提高某些功能电路的性能。

用于基于系统度量来控制性能的IC子系统通常包括一个或多个传感器和至少一个控制系统。由于诸如工艺、电压和温度变化等因素，此类子系统的至少这些传感器可被耦合以从与用于为IC中的功能电路供电的电源不同的电源接收电力。例如，某些IC使用与用于为功能电路供电的那些电源分开的模拟电源。这可使传感器在一定程度上不受为IC上的功能电路供电的电源中引起的变化的影响。

发明内容

本发明公开了一种用于执行片上参数测量的设备和方法。在一个实施方案中，IC包括多个功能电路块，每个功能电路块具有用于测量诸如电压和温度的参数的一个或多个传感器。这些功能块中的每一者包括被耦合以从局部供电电压节点接收电力的电路。类似地，这些传感器中的每一者中的电路也被耦合以从该对应的局部供电电压节点接收电力。可校准这些传感器中的每一者以补偿工艺、电压和温度变化。可使用基于传感器的特性的各种方法来执行校准。

在一个实施方案中，一种方法包括在IC的各种功能电路块中实现传感器。如在其对应的功能电路块中实现的电路一样，这些传感器被耦合以接收相同的局部供电电压。这些传感器最初可在已知电压和温度下在自动测试设备(ATE)上进行校准。随后的校准可在IC操作期间执行，例如，在实现IC的系统的启动期间。

在各种实施方案中，这些传感器可使用环形振荡器来实现。在一个实施方案中，每个传感器可包括两个独立的具有不同特性的环形振荡器。可从两个环形振荡器获得频率，并且可基于该频率求解电压和温度。在另一个实施方案中，单个环形振荡器可用能够接收可变输入电压和偏置电压的专门配置的反相器来实现。可使用多种感测技术来确定电压和温度。可使用各种数学技术(包括分段线性拟合、递归最小二乘算法和各种表面拟合技术)来校准和表征环形振荡器。

附图说明

现在对附图进行简要说明，下面的具体说明将参照附图进行描述。

图1是IC的一个实施方案的框图。

图2是具有多个传感器的功能电路块的一个实施方案的框图。

图3是示出了用于采用两个环形振荡器的传感器的实施方案的操作概念的框图。

图4是具有两个环形振荡器的传感器的一个实施方案的框图。

图5是具有单个环形振荡器的传感器的一个实施方案的框图。

图6是用于实现环形振荡器的电路的一个实施方案的示意图。

图7是用于校准IC上的传感器的方法的一个实施方案的流程图。