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适合多核系统的分布式温度探测网络的设计

任懿  
【摘要】: 在大规模集成电路发展过程中,集成电路的密度以每年30%的速度增加,特征尺寸以相同的速度减少。在集成电路的发展进入SoC时代,一块芯片上往往集成了数百万个晶体管,结果使芯片单位面积功耗大幅度提高,芯片的工作温度上升,温度成为制约器件性能提高的一个重要因素,因此,片内温度的探测技术作为大规模集成电路发展中的一个新的课题被提出。大规模集成电路内部嵌入的温度监控系统通过控制芯片的功耗使温度限定在一个合理的范围内,减小电路不可预测性错误,使电路的可靠性和使用寿命提高。 本文提出一种适合多核系统的分布式温度探测网络,用于对多核系统的不同模块进行的温度监控。温度探测电路产生的温度相关电压信号通过电压-脉宽转换电路转化为脉宽与温度相关的脉宽调制信号,脉宽调制信号可以认为是准数字信号传输到总线上,温度控制中心通过总线对各个由温度探测电路与电压-脉宽转化电路组成的温度探测节点的温度进行收集,温度探测中心的脉宽计数器对总线上收集到的脉宽调制信号进行记录脉宽,将脉宽转化为温度。此温度探测阵列设计的重点在于用最小的硬件消耗实现温度探测节点之间的通信和温度收集。通过电压-脉宽转换电路代替ADC将温度信号转化为易于读取的数字信号通过总线进行收集,通过脉宽计数器的复用减小硬件消耗。此温度探测节点在温度范围0~100℃最大误差范围为-0.65~0.72℃,选用的工艺为SMIC 0.18μm。每个节点的温度探测电路在200HZ的采样速率下的功耗为98.6μw。最后温度探测网络在由适于多核系统的温度探测。在由ADMS提供的(medelsim+eldo)数模混仿,以SoC695为例的多核系统测试中,温度探测网络能够根据需要主动采集各个核的温度,误差均在设计预测范围内。


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