[发明专利]芯片结温监测系统和方法

权利要求书

1.一种芯片结温监测系统，其特征在于，包括：

激光发出端，适于发出激光，所述激光自所述激光发出端发出的延伸方向上形成激光路径；

参考光栅，布置在所述激光路径上；

探测光栅，布置在所述激光路径上且位于待测芯片上，其中，所述激光在所述激光路径上依次经过所述参考光栅和所述探测光栅并到达所述待测芯片后形成检测信号，所述检测信号携带所述待测芯片的温度传感信息；

色散元件，布置在所述激光路径上，所述色散元件的色散值配置为满足将所述检测信号的频域信息映射到时域上的需求值，所述色散元件适于根据处理所述检测信号；以及

数据处理终端，配置为通过光谱反演算法对所述温度传感信息进行处理，以得到所述待测芯片对应的温度曲线。

2.如权利要求1所述的芯片结温监测系统，其特征在于，所述数据处理终端配置为根据如下方式通过光谱反演算法对所述温度传感信息进行处理：

通过原始光栅反射谱获得初始温度信息；

通过传输矩阵法计算反演光栅反射谱，结合所述初始温度信息计算误差函数，并根据所述误差函数计算包括所述检测信号的实际光栅反射谱与所述反演光栅反射谱的差异；

判断所述差异与预设误差值的关系，当所述差异小于或等于所述预设误差值时，得到反演温度场，以获得所述待测芯片对应的温度曲线，否则通过所述光谱反演算法进行迭代，直至所述实际光栅反射谱与所述反演光栅反射谱的差异小于或等于所述预设误差值，并最终得到反演温度场从而获得所述温度曲线。

3.如权利要求1所述的芯片结温监测系统，其特征在于，还包括环行器，所述环行器具有第一端、第二端和第三端，其中，

所述激光自所述激光发出端发出后首先由所述第一端输入至所述环行器，并通过所述第二端输出至所述参考光栅；以及

当所述激光形成为所述检测信号后，所述检测信号通过所述第二端输入至所述环行器，并通过所述第三端输出。

4.如权利要求3所述的芯片结温监测系统，其特征在于，还包括光电探测器和高速示波器，所述色散元件、所述光电探测器和所述高速示波器依次布置在所述环行器的第三端和所述数据处理终端之间，其中，

所述光电探测器适于将所述检测信号所包含的光信号转化为电信号；以及

在所述电信号传输至所述高速示波器后，所述高速示波器适于将携带有所述温度传感信息的电信号经数据采集后传输至所述数据处理终端。

5.如权利要求4所述的芯片结温监测系统，其特征在于，所述色散元件的可传播波长配置为包含所述参考光栅和所述探测光栅的中心波长。

6.如权利要求4所述的芯片结温监测系统，其特征在于，还包括耦合器和光谱仪，所述检测信号在到达所述数据处理终端前，先经过所述耦合器，并分散为第一检测信号和第二检测信号，其中，所述第一检测信号传输至所述光谱仪，所述第二检测信号传输至所述色散元件。

7.如权利要求1所述的芯片结温监测系统，其特征在于，所述激光发出端为光纤锁膜激光器，所述光纤锁膜激光器输出的光谱范围包含所述参考光栅和探测光栅的中心波长。

8.如权利要求1～7任一项所述的芯片结温监测系统，其特征在于，所述参考光栅和所述探测光栅配置为具有在3dB的带宽范围内不能重叠的中心波长。

9.一种芯片结温监测方法，适用于如权利要求1～8任一项所述的芯片结温监测系统，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

通过激光发出端发出激光；

使所述激光依次经过参考光栅和探测光栅后形成检测信号，其中，所述探测光栅位于待测芯片上，所述检测信号携带所述待测芯片的温度传感信息；

将所述检测信号经至少包括色散元件的一个或多个信号处理器件的处理后传输至数据处理终端，其中，所述色散元件的色散值配置为满足将所述检测信号的频域信息映射到时域上的需求值；以及

通过所述数据处理终端根据光谱反演算法对所述温度传感信息进行处理，以得到所述待测芯片对应的温度曲线。

10.如权利要求9所述的芯片结温监测方法，其特征在于，所述通过光谱反演算法对所述温度传感信息进行处理的步骤具体包括：

通过原始光栅反射谱获得初始温度信息；

通过传输矩阵法计算反演光栅反射谱，结合所述初始温度信息计算误差函数，并根据所述误差函数计算包括所述检测信号的实际光栅反射谱与所述反演光栅反射谱的差异；

判断所述差异与预设误差值的关系，当所述差异小于或等于所述预设误差值时，得到反演温度场，以获得所述待测芯片对应的温度曲线，否则通过所述光谱反演算法进行迭代，直至所述实际光栅反射谱与所述反演光栅反射谱的差异小于或等于所述预设误差值，并最终得到反演温度场从而获得所述温度曲线。