[發明專利]用于管芯上溫度測量的裝置和方法

有效

• 申請號: 200580044872.7
• 申請日: 2005-12-29
• 公開（公告）號: CN101142541A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: E·羅滕;J·赫爾默丁;E·迪斯蒂芬諾;B·庫珀
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: G06F1/20
• 分類號: G06F1/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;張志醒

技術領域

本發明的實施例涉及處理器核溫度測量的裝置和方法，更具體地說，涉及管芯上電路和溫度測量和報告的方法。

背景技術

現代的中央處理單元(CPU)，隨著處理器核頻率和功率密度愈來愈大，迅速達到了CPU性能受到熱量限制的地步，熱量可通過冷卻技術從CPU抽出。

高性能CPU有時集成了將結溫度轉換成某個電氣值的管芯上熱二極管。外部模數(A/D)裝置可以在幾種計算機平臺上找到，它將電氣值轉換成可供溫度控制使用的信息。

由于布線和精度的限制，熱二極管被放在并非CPU熱點的位置上。熱點是一個其溫度高于處理器中熱點附近的區域的局部區域。在二極管位置和熱點之間已經觀察到高達15℃的溫度差。結果是溫度讀數不準確，以及用于裝置說明和控制的報告值與實際溫度不符。溫度讀數不準確導致包括較高的設計余量、增加的冷卻成本和受限的功能。

另一個熱保護機制使用單獨的傳感器來檢測管芯上最熱熱點處的最大閾值溫度。一旦達到閾值，便發生單個觸發事件并引發熱保護。除了這種單個觸發外，傳感器不為熱學或聲學管理提供其它反饋。

如果這個第二傳感器處于裝置以外，則外部傳感器由于與熱點在物理上分離，就造成時間延遲和精度問題。

因此有必要改進管芯上的溫度監控，以在一個受熱約束的環境中改進性能。還有必要更快和更準確地報告，消除熱測量和控制之間的間隙。

附圖說明

圖1是本發明第一實施例的示意圖；

圖2是本發明第二實施例的示意圖；

圖3是本發明第三實施例的示意圖；

圖4是第一和第三實施例混合的示意圖；

圖5是第一和第二實施例混合的示意圖；

圖6示出熱事件發生器的實施例的操作；

圖7示出可與第二和第三實施例測量電路互換的替代測量電路；

圖8示出本發明第一實施例的補充電路，在監控多個熱點時，檢測熱點何時超過閾值溫度；

圖9和10示出可與第二和第三實施例的測量電路互換以測量多個熱點溫度的替代測量電路；

圖10示出可與第二和第三實施例的測量電路互換以測量多個熱點溫度的替代測量電路；

圖11示出本發明的第四實施例，為多個處理器核提供集中式熱管理；

圖12示出在圖11出現的中央管理系統的示例；以及

圖13示出包括管芯上和管芯外熱管理的熱管理系統。

具體實施方式

本發明的實施例在管芯的熱點上集成一個傳感器，用以測量和報告溫度值，并產生通知。利用單個傳感器提供響應溫度的觸發器和溫度測量，改進了溫度報告的速度、一致性和準確性。可以優化處理器操作，在受熱約束的環境下使性能最大化。

響應溫度的觸發器可用來同時指導管芯上和管芯外的溫度控制，包括指導處理器修改操作、激活外部風扇或冷卻系統、修改外部電源的輸出、和/或將處理器的一部分或整體置于備用狀態。修改處理器操作的示例包括修改處理器的時鐘速度和修改處理器的工作電壓。其中，測量溫度的報告可以用來向處理器提供反饋。

對于利用由管理系統，諸如先進配置與電源接口(ACPI；修訂版3.0，2004年9月；Intel公司等人)或系統管理模式(SMM)觸發的軟件控制機制的處理器，直接管芯上的溫度報告是特別有利的，因為通過處理器向本地軟件報告溫度的能力改進了響應時間，并在適應處理器操作方面為系統設計者和制造商提供了增大的靈活性。通過利用例如可以用在處理器上執行的軟件和/或固件指令(例如用第三方軟件、操作系統和/或基本輸入/輸出系統(BIOS))編程或用管芯上的熔絲或其它固件編程(例如由制造商或經銷商編程)的可軟件編程的響應溫度的觸發器，可以進一步增大靈活性。

在制造之前，通過建模、經驗數據、封裝分析和/或通過其它傳統的技術，識別處理器的至少一個熱點。在該熱點中制造一個溫度傳感器，必要時，修改電路的布局來提供傳感器。傳感器可以是任何對溫度敏感的器件，諸如P-N結器件(例如二極管或晶體管)或熱敏電阻。P-N結器件的優點是，除了容易集成在處理器上以外，對溫度變化的響應非常快，而且P-N結器件不需要基準溫度(即與熱電偶相比)。在這里的實施例中，所示傳感器是二極管。但應明白，二極管只是用作一個示例，其它傳感器類型也可以使用。

在圖1中示出本發明的第一實施例。處理器110和溫度控制電路集成在半導體管芯100上。二極管130定位在熱點120內。二極管130兩端的電壓降隨著熱點120的溫度而變化。