信息处理单元及其冷却方法技术

在挂起模式提供一种信息处理单元使其芯片温度不超过规定温度，这样能够避免风扇产生不必要的噪声，即使使用不同类型的半导体芯片，也可以利用公用主板。当从电源控制部分输出的用来控制向ＣＰＵ供电的挂起信号变为低电平时，风扇控制部分向风扇输出适合降低风扇转速的风扇控制信号。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Information processing unit and cooling method thereof

An information processing unit is provided in a suspension mode, the chip temperature does not exceed the prescribed temperature, so as to avoid unnecessary noise caused by a fan, even the use of semiconductor chips of different types, can also use the public board. When the hang signal that is output from the power control section to control the power supply to the CPU becomes low, the fan control section outputs fan control signals to the fan suitable for reducing fan speed. \ue5cf

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是涉及配置其提供用来冷却释放了大量热量的半导体芯片的信息处理单元以及用于冷却上述信息处理单元的方法。本专利技术要求2001年9月28日提出的日本专利申请号为2001-304241的优先权，下面将结合它作为参考。当从半导体芯片中释放的热量增加时，由于温度(即芯片的温度)的升高，CPU的操作随着温度的升高而变得不稳定并且进入挂起状态，在某些极端的情况下，半导体芯片自身会被烧坏。为解决这个问题，常规的做法是在半导体芯片上安装诸如散热片、风扇等冷却部件(冷却装置)来抑制芯片温度的升高，为使CPU的操作稳定需要给予特殊的考虑。图6是安装在信息处理单元中的由CPU组成的常规PC的配置实例的平面图。如图6所示，在PC中，由半导体芯片组成的CPU 52安装在由多个部件(未示出)组装的主板(布线底座)51上的所需位置，并且，风扇53和散热片(未示出)一起作为冷却装置安装在CPU 52上。此外，在CPU 52上还安装了温度传感器(未示出)来检测半导体芯片的温度。通过上述配置，由于风扇53在PC操作期间转动迫使空气吹进CPU 52使CPU 52冷却下来，因此能够抑制CPU 52中芯片温度的升高，使CPU 52能够稳定地操作。此外，PC还具有在正常使用模式的同时也能够操作的，被称为“挂起模式”的省电功能，当诸如键盘，鼠标等输入设备(输入单元)在指定时间内不操作，为了降低功率损耗，向诸如显示器，硬盘等外围设备提供的信号暂时停止，CPU 52的操作被挂起并且当PC重启动时只需要向CPU 52提供用于启动平滑操作所需的最小电量。在这种挂起模式中，由于组成CPU52的半导体芯片几乎没有释放热量，因此风扇保持挂起状态。如上所述，新近的一些具有可实现高性能类型的CPU即使在功率比正常操作时提供的功率低的时候也始终提供功率以便在挂起模式也能保持特定功能。在使用这种CPU的PC中，由于半导体芯片必须释放热量，因此虽然所释放的热量与正常操作时释放的热量相比很小，但是在挂起模式还必须通过操作风扇来冷却半导体芯片。图7是解释利用风扇来冷却在常规信息处理单元(称为“第一常规实例)中使用的CPU的方法的时序图。如图7所示，操作模式作为横坐标，温度A和风扇转速B作为纵坐标。假设在时间t0，被驱动的PC正在执行正常操作(S0)，半导体芯片的温度为“T”并且风扇的转速设为高速。在这种状态下，在后继的时间t1，当PC的操作模式转换到挂起模式(S1)时，省电功能开始工作，因此芯片的温度逐渐降低。但是风扇还保持着开始设置的高速转动。接下来，在时间t2，当CPU返回它的正常操作(S0)时，CPU引起芯片的温度T再次升高。在此刻，风扇仍然保持开始设置的高速转动。接着，通过持续的正常操作(S0)，芯片温度T继续升高，并且在时间t3，芯片温度T超过预先设置的温度阈值Tt，风扇仍然保持高速转动。接下来，在时间t4，当PC的模式再次转换到挂起模式(S1)时，它的省电功能开始工作，使得芯片温度逐步降低，但是风扇仍然保持高速转动。另一方面，提出另一种常规的PC，其中当PC的操作模式从正常模式转换到挂起模式时，风扇的转速从中速转换到停止状态(称为“第二常规实例”)。通过参考图8所示的时序图来解释提供给使用在第二常规实例中的CPU的冷却方法。如图8所示的情况，假设在时间t0，被驱动的PC正在执行它的正常操作(S0)，半导体芯片的温度设为“T”并且风扇的转速设为中速。在这种状态下，在后继时间t1，当PC的操作模式转换到挂起模式(S1)时，通过温度传感器显示PC的操作模式已经转换到挂起模式的信号输出到控制部分(未示出)来判断不再需要进行风扇冷却并且控制部分实施控制，使风扇的转速从中速转换到停止状态。这样，芯片温度逐渐升高。接下来，在时间t2，当操作返回到正常模式(S0)时，进行CPU已经开始其操作的检测，并且控制部分实施控制，以使风扇的转速从它的停止状态转换到它的中速状态。这样，抑制了芯片温度的升高。接下来，如果芯片温度T随着持续的正常操作(S0)进一步升高，并且在时间t3，芯片温度T超过预先设定的芯片温度的阈值Tt，那么控制部分检测出这种状态并且将风扇的转速从它的中速转换到它的高速。接下来，在时间t4，当PC的操作模式转换到它的挂起模式(S1)时，判断出不再需要利用风扇进行冷却，并且控制部分实施控制，以使风扇的转速从中速转换到停止状态。因此，芯片的温度T逐渐升高并且超过预先根据温度规范Td设置的温度。在常规的信息处理单元中，由于使用了在挂起模式时仍需要供电的半导体芯片，因此在挂起模式时释放热量的半导体芯片也需要进行冷却。这样就产生了下面的问题。即，在图7所示的常规第一实例中，在时间t1和t4，即使在PC已经从它的正常操作模式(S0)转换到挂起模式(S1)后，由于风扇仍然保持开始时设置的高速转动，因此风扇产生了不必要的噪声。就是说，在挂起模式，由于风扇不以最合适的转速操作来响应半导体芯片的散热，所以无法避免风扇所产生的不必要的噪声。因此，由于用户在PC挂起模式下也能听到很大的噪声，所以他/她会怀疑PC是否处于正常或混乱状态。接下来，在第二常规实例中，在时间t1和t4，当PC从它的正常操作状态(S0)转换到挂起模式(S1)时，由于风扇已经停止操作，因此不象第一常规实例中的情况，它可以避免风扇发出不必要的噪声。然而，在第二常规实例中，当PC从它的正常操作模式(S0)转换到挂起模式(S1)时，由于风扇的转速已经从它的高速转换到停止状态，所以风扇无法执行冷却功能，因此芯片温度超过了规定温度Td。这样，CPU的操作很难稳定。为避免风扇引起的不必要的噪声，可以利用升高和降低由软件监测到的芯片温度来控制风扇转速的技术。但是，在这种情况下，由于需要存储器，算术计算电路，控制电路，电源等，所以该技术不适用于挂起状态的目的。此外，还产生了由软件操作引起的散热量的增加。此外，PC中所使用的CPU的耐热限度也根据每个CPU的特征而不同。即，每个CPU的特征彼此不同，风扇转速转换(变为高速、中速或低速)的时隙和温度的阈值随着每种CPU的型号而不同。关于这点，按常规，由于CPU适用的温度阈值设计在每块主板上，所以不同类型的CPU的主板不能公用。例如，如果所设计的主板上安装的是具有高耐热性的CPU，而放置具有低温度阈值的CPU，由于风扇在低芯片温度时开始操作，所以风扇在开始阶段就有噪声。在这种情况下，具有高耐热性的CPU安装在所设计的主板上，以便放置具有高温度阈值的CPU。这样，必须根据不同类型的CPU准备多种类型的主板，因此增加了成本。根据本专利技术的第一个方面，提供了一种具有能够释放大量热量的半导体芯片以及被配置利用冷却单元对该半导体芯片进行冷却的信息处理单元，包括当馈给半导体芯片的供电发生变化时，输出供电变化信号的电源控制部分；响应供电变化信号而输出冷却单元控制信号的冷却单元控制部分；和其中，当供电变化信号在驱动时从电源控制部分输入到冷却单元控制部分时，配置冷却单元控制部分以校准冷却单元的冷却能力。根据本专利技术的第二个方面，提供了一种具有能够释放大量热量的半导体芯片以及被配置利用冷却单元对该半导体芯片进行冷却的信息处理单元，包括 当馈给半导体芯片的供电发生变化时，输出供电变化信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有至少一个释放大量热量的半导体芯片以及被配置利用冷却单元冷却所述半导体芯片的信息处理单元，包括： 当馈给所述半导体芯片的供电发生变化时，输出供电变化信号的电源控制部分； 响应所述供电变化信号输出冷却单元控制信号的冷却单元控制部分；和 其中，当所述供电变化信号在驱动时从所述电源控制部分输入到所述冷却单元控制部分时，配置所述冷却单元控制部分以标定冷却单元的冷却能力。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：栗原一男，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]