[发明专利]具有工作负载适配的热传感器最大温度的集成电路热节流

说明书

描述了一种用于集成电路(IC)热节流的方法和装置。在一个实施例中，该装置包括多个热传感器，所述多个热传感器中的每一个热传感器位于所述IC中的区域中以记录其相关联区域中的位置处的管芯温度；以及热控制器，耦合到所述多个热传感器，以响应于由所述多个热传感器中的任何一个温度传感器记录的管芯温度大于所述任何一个温度传感器的个体温度阈值而执行对所述IC的热节流以降低所述IC的温度，每个温度传感器的个体温度阈值基于针对所述IC中所述每个热传感器所位于的区域所允许的最大温度以及供应至所述IC的多个区域的功率。

技术领域

本公开涉及集成电路中的能效和节能，更具体地但不排他地涉及计算设备处理器的热控制领域。更具体地，本发明的各实施例涉及电子设备处理器的高能效且节能的热节流。

发明背景

半导体处理和逻辑设计方面的进展已允许可存在于集成电路(IC)器件上的逻辑数量的增加。作为结果，计算机系统配置已从系统中的单个或多个集成电路演进到单个集成电路上的多个硬件线程、多个核、多个设备和/或多个完整系统。另外，随着集成电路的密度增长，对计算系统(从嵌入式系统到服务器)的功率要求也逐步升高。此外，软件的低效率及其对硬件的要求也已导致计算设备能耗的增加。作为结果，存在对与集成电路相关联的能效和节能的迫切需求。

随着先进的微处理器具有更多的晶体管和更高频率的趋势持续增长，计算机设计者以及制造商经常面临着功耗和热消耗的相应增加。尤其在计算设备中，处理器功耗可导致过热，这可不利地影响性能、损坏组件(例如，处理器)、导致用户的不舒适或受伤，且可显著地减少电池寿命。

一些处理器和SoC(片上系统)启用热监视器，该热监视器是激活热控制电路(TCC)以降低功率并将管芯温度维持在产品限制内的特征。TCC通过频率/电压降低或时钟调制来降低功率(这两者在这里都被认为是节流)。该特征依赖于多个管芯上数字热传感器(DTS)来监视实时管芯温度以用于TCC激活决策。由于每个DTS不能准确地位于管芯热点处，因此热点温度与靠近它的DTS测量的温度之间存在偏移。该热点与DTS温度偏移通过热建模获得，并被用于确定将触发TCC激活的最大DTS温度极限。目前，通过对最坏情况TDP工作负载功率图进行建模来计算管芯热点与DTS温度偏移并将其硬编码到节流算法中。因此，将仅针对对应于最大TDP的工作负载情景准确地激活TCC。对于终端用户在产品操作期间体验的其他工作负载，管芯热点温度和DTS温度之间的偏移将与硬编码到节流算法中的偏移不同。这会导致潜在的不期望的早的/晚的TCC激活，具体取决于工作负载，并且会影响客户的表现(早的激活)或可能超过最高温度(晚的激活)。

为保证处理器的长期可靠性，在风扇故障或其他异常热偏差情况下，热节流将启动以冷却处理器的温度。在一个实施例中，取决于存在于芯片上各个位置处的传感器(DTS)所记录的温度来激活节流电路。任何DTS在节流控制器(例如，节流电路)被激活之前可达到的最大允许温度在本文中被称为DTSmax并且使用等式(1)来计算。

DTSmax＝Tjmax-Ψjp*TDP (1)

其中DTSmax是任何DTS在热节流被激活之前可以读取的最大温度。换句话说，DTSmax作为客户可见节流温度运行。Ψjp是芯片上的热点与DTS之间的热阻的度量。在一个实施例中，这通过运行众所周知的热模拟或实验来确定。TDP是芯片将看到的最大功率。通过这种方法设置DTSmax限制的缺点是它忽略了功率图的影响。在实际使用条件下，热点温度与DTS温度之间的温度偏移受到由特定工作负载在芯片上分配功率的方式的严重影响。

附图说明

从以下给出的详细描述并从本发明的各实施例的附图，可更全面地理解本发明，然而这些详细描述和附图不应当被理解为将本发明限于具体的实施例，而是仅用于解释和理解。

图1示出了集成电路(IC)的一个实施例中DTS相对于核和输入/输出(IO)区的位置。