用于反向温度依赖性的自适应补偿的装置和系统制造方法及图纸

本文描述了一种用于对处理器中的反向温度依赖性进行自适应补偿的装置和系统。所述装置包括：第一传感器，用于确定处理器的工作温度；第二传感器，用于确定所述处理器的行为；以及控制单元，用于根据所述处理器的所确定的工作温度和行为来确定所述处理器的时钟信号的频率和所述处理器的供电电平，其中，所述控制单元在所述工作温度处于反向温度依赖性（RTD）区域中时从现有供电电平增加所述供电电平，和/或从所述时钟信号的现有频率降低所述时钟信号的频率。所述系统包括所描述的装置。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本文描述了一种用于对处理器中的反向温度依赖性进行自适应补偿的装置和系统。所述装置包括：第一传感器，用于确定处理器的工作温度；第二传感器，用于确定所述处理器的行为；以及控制单元，用于根据所述处理器的所确定的工作温度和行为来确定所述处理器的时钟信号的频率和所述处理器的供电电平，其中，所述控制单元在所述工作温度处于反向温度依赖性（RTD）区域中时从现有供电电平增加所述供电电平，和/或从所述时钟信号的现有频率降低所述时钟信号的频率。所述系统包括所描述的装置。【专利说明】用于反向温度依赖性的自适应补偿的装置和系统
本专利技术的实施例一般涉及处理器领域。更具体地，本专利技术的实施例涉及用于对处理器中的反向温度依赖性(RTD)进行自适应补偿的装置和系统。
技术介绍
CMOS电路展现了根据工作电压的两种温度依赖性区域。这两种温度依赖性区域是正常温度依赖性(NTD)区域和反向温度依赖性(RTD)区域。在NTD区域中，晶体管驱动电流随着温度的增加而下降。在RTD区域中，晶体管驱动电流随着温度的增加而增加。通常，在高工作电压处观测到NTD效应，而在低工作电压处观测到RTD效应，对温度不敏感的供应电压(Vins)将这两个区域分开。图1的曲线图示出了处理器的NTD102和RTD103，其中VinslOl将这两个区域分开。曲线图100的χ-轴是处理器频率，而曲线100的y轴是对于处理器的供应电压。当处理器以VinslOl进行操作时，处理器中的晶体管驱动电流对温度变化是不敏感的。随着晶体管缩放到更小的几何尺寸，RTD效应变得更加明显。例如，与使用多晶硅栅极和氧化硅技术的晶体管设备相比，高K/金属栅极(HK/MG)晶体管设备由于更强的阈值电压温度依赖性而展现了更高的Vins (以及从而引起的更明显的RTD效应)。此外，由于大部分处理器以较低电压(接近VCCmin，VCCmin是最低工作电压电平)进行操作以节省功率，所以处理器将在大部分时间内运行在RTD区域中。由于在RTD区域中，处理器中的晶体管的速度在较低温度处变得较慢，所以处理器中的数据路径可能违背时序规范，从而使得处理器的操作变得不可靠。
技术实现思路
以下提供本技术的简要概述以便提供对实施例的某些方面的基本理解。该概述并不是本技术的全面综述。并不旨在标识实施例的关键或重要元素，也不旨在描绘实施例的范围。其唯一目的是以简化形式提供本技术的实施例的一些构思，以作为后面给出的【具体实施方式】的序言。提供了一种用于反向温度依赖性的自适应补偿的装置。所述装置包括:第一传感器，用于确定处理器的工作温度；第二传感器，用于确定所述处理器的行为；耦合到所述第一传感器和所述第二传感器的硬件控制单元，所述硬件控制单元包括逻辑单元，所述逻辑单元用于分析所述处理器的所确定的工作温度和行为，并将它们与存储在所述控制单元的表上的信息进行比较，来确定所述处理器的时钟信号的频率和所述处理器的供电电平；锁相环(PLL)，用于生成所述处理器的所述时钟信号；以及电压调整器(VR)，用于生成所述处理器的所述供电电平，其中，当所述工作温度处于反向温度依赖性(RTD)区域中时，所述硬件控制单元经由所述PLL降低所述时钟信号的频率或者经由所述VR增加所述供电电平。提供了一种用于反向温度依赖性的自适应补偿的系统。所述系统包括:无线连接；以及通信地耦合到所述无线连接的处理器，所述处理器具有根据实施例的装置。以下描述和附图详细地给出了本技术的实施例的某些示例性方面。然而，这些方面是仅仅是表示可以采用本技术的实施例的原理的多种方式中的几种方式。本技术的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围内的替换、修改和变型形式的全部等价形式。根据本技术的实施例的以下描述，并结合附图进行考虑，本技术的其它优点和新颖性特征将变得很明显。【专利附图】【附图说明】根据下面给出的详细描述并且根据本专利技术的各个实施例的附图，将更全面地理解本专利技术的实施例，然而，不应当将其认为是将本专利技术限制于具体实施例，而仅仅是为了解释和理解。图1的曲线图示出了处理器的正常温度依赖性(NTD)区域和反向温度依赖性(RTD)区域。图2是根据本专利技术一个实施例的具有用于自适应地补偿RTD效应的逻辑单元的处理器。图3是根据本专利技术一个实施例的具有多个硬件处理内核并具有用于自适应地补偿RTD效应的逻辑单元的处理器。图4的曲线图示出了根据本专利技术一个实施例的NTD区域和RTD区域以及用于自适应地补偿RTD效应的选项。图5是根据本专利技术一个实施例的用于自适应地补偿RTD效应的方法流程图。图6是根据本专利技术一个实施例的用于感测处理器的行为以自适应地补偿RTD效应的复制环形振荡器(replica ring oscillator)。图7是根据本专利技术一个实施例的用于经由复制环形振荡器感测处理器的行为以自适应地补偿RTD效应的方法流程图。图8是根据本专利技术一个实施例的用于感测处理器的行为以自适应地补偿RTD效应的原位时序错误警告传感器。图9是根据本专利技术一个实施例的用于经由原位时序错误警告传感器感测处理器的行为以自适应地补偿RTD效应的方法流程图。图10是根据本专利技术一个实施例的包括可用于自适应地补偿RTD效应的处理器的智能设备的系统级图。【具体实施方式】本专利技术的实施例涉及用于在处理器中对反向温度依赖性(RTD)效应进行自适应补偿的装置、方法和系统。由于在RTD区域中，在较低温度处晶体管变得较慢，所以根据本专利技术一个实施例，为了使处理器可靠地运行，可以(在同一供电电压处)降低频率或者可以(在同一频率处)提高供应电压。在一个实施例中，当处理器在较低温度处运行时，由功率控制单元(P⑶)一监测工作温度并确定整个芯片的工作电压和频率的管芯上微控制器，来提高处理器的供应电压。电压校正系数对于所有部件(也称为处理器管芯)而言可以是相同的，并且不考虑部件与部件的可变性(由于电压阈值Vt的变化，每个部件具有不同的温度和电压行为)。在处理器处于低活动条件时，较高的工作供应电压引起增加的有效和泄露功率。在一个实施例中，处理器包括:第一传感器，其用于确定处理器的工作温度。例如，第一传感器是温度传感器。在一个实施例中，处理器还包括:第二传感器(例如，复制振荡器和/或原位警告传感器)，其用于确定处理器的行为；以及控制单元，其用于根据处理器的所确定的工作温度和行为来确定处理器的时钟信号频率和处理器的供电电平。在这样的实施例中，控制单元用于:在确定处理器的工作温度将处于RTD区域时，从现有供电电平增加供电电平；以及从现有的时钟信号频率降低时钟信号频率。本文中的实施例的技术效果是很多的，并且包括在处理器中对RTD效应进行自适应补偿。例如，处理器现在可以以VccMin(最低工作供应电压电平)进行运行，而不具有RTD所引起的退化性能。通过在处理器中使用行为传感器，处理器可以自适应地预测RTD效应是否足够不利而需要补偿，而不会使处理器变得在运行上不可靠。上面提到的技术效果不是限制性的。通过本文中讨论的实施例，会预料到其它技术效果。在以下描述中，讨论了大量的细节，以提供对本专利技术实施例的更全面解释。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不具有这些具体细节的情况下实施本专利技术的实施例。在其它情本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于反向温度依赖性的自适应补偿的装置，所述装置包括： 第一传感器，用于确定处理器的工作温度； 第二传感器，用于确定所述处理器的行为； 耦合到所述第一传感器和所述第二传感器的硬件控制单元，所述硬件控制单元包括逻辑单元，所述逻辑单元用于分析所述处理器的所确定的工作温度和行为，并将它们与存储在所述控制单元的表上的信息进行比较，来确定所述处理器的时钟信号的频率和所述处理器的供电电平； 锁相环，用于生成所述处理器的所述时钟信号；以及 电压调整器，用于生成所述处理器的所述供电电平， 其中，当所述工作温度处于反向温度依赖性区域中时，所述硬件控制单元经由所述锁相环降低所述时钟信号的频率或者经由所述电压调整器增加所述供电电平。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S·鲁苏，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：新型
国别省市：美国;US