用于集成电路的管芯上热感测网络制造技术

一种半导体集成电路(IC)包括：在IC中的间隔开的位置处的第一环形振荡器(ROSC)电路和第二ROSC电路，每个ROSC电路在操作中具有随温度变化的相应振荡频率；半导体温度传感器，其位于IC中靠近第一ROSC电路，并提供指示温度的传感器输出信号；以及至少一个处理器，其被配置为至少基于传感器输出信号、第二ROSC电路的振荡频率和第一ROSC电路的振荡频率来指示第二ROSC电路处的温度。二ROSC电路处的温度。二ROSC电路处的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于集成电路的管芯上热感测网络
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年7月29日提交的题为“Integrated Circuit Temperature Sensor”的美国临时专利申请No.62/879,625的优先权，其内容通过引用整体并入本文。


[0003]本专利技术涉及集成电路领域。

技术介绍

[0004]集成电路(IC)可以包括在平坦半导体衬底(诸如硅晶圆)上的模拟和数字电子电路。使用光刻技术将微型晶体管印刷到衬底上，以在非常小的面积内生产数十亿个晶体管的复杂电路，从而使得使用IC的现代电子电路设计既低成本又高性能。IC在称为代工厂的工厂装配线中生产，这些装配线已经将IC(诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)IC)的生产商品化。数字IC包含数十亿个晶体管(诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))，它们以功能和/或逻辑单元布置在晶圆上，其中数据路径将功能单元互连，数据路径在功能单元之间传递数据值。每个单元具有电源和相关联的接通功率(on power)、关断功率(off power)、待机功率(standby power)等。
[0005]温度传感器嵌入在IC中是已知的。温度传感器可以用于保护IC免受过热条件的影响。例如，如果温度超过阈值，则温度传感器可以导致IC关闭。因此希望温度传感器尽可能可靠。现有的温度传感器通常需要到外部电源(V
CC
A)的直接连接。实施供电线来提供这种连接会增加IC的成本和复杂性。
[0006]相关技术的前述示例和与之相关的限制旨在是说明性的而非排他性的。在阅读说明书和研究附图后，相关技术的其他限制对于本领域技术人员将变得显而易见。

技术实现思路

[0007]结合旨在示例性和说明性而非在范围上限制的系统、工具和方法来描述和图示说明以下实施例及其方面。
[0008]在本公开的一个方面中，提供了一种半导体集成电路(IC)，其包括：在IC中的间隔开的位置处的第一环形振荡器(ROSC)电路和第二ROSC电路，每个ROSC电路在操作中具有随温度变化的相应振荡频率；半导体温度传感器，其位于IC中靠近第一ROSC电路并提供指示温度的传感器输出信号；以及至少一个处理器，其被配置为至少基于传感器输出信号、第二ROSC电路的振荡频率和第一ROSC电路的振荡频率来指示第二ROSC电路处的温度。
[0009]在实施例中，至少一个处理器被配置为至少通过基于温度与第一ROSC电路的振荡频率之间的关系来校准温度与第二ROSC电路的振荡频率之间的关系来指示第二ROSC电路处的温度。
[0010]在实施例中，至少一个处理器还被配置为至少通过基于温度与传感器输出信号之间的关系来校准温度与第一ROSC电路的振荡频率之间的关系来指示第二ROSC电路处的温
度。
[0011]在实施例中，至少一个处理器还被配置为在IC中存储：(a)温度与第一ROSC电路的振荡频率之间关系的校准的结果；(b)指示(a)和温度与第二ROSC电路的振荡频率之间的关系的校准的结果之间的差异的数据。
[0012]在实施例中，第一ROSC电路具有经耦合以从第一功能晶体管的输出接收电流的输入，并且第二ROSC电路具有经耦合以从第二功能晶体管的输出接收电流的输入。
[0013]在实施例中，第一ROSC电路的输入由第一电流源的输出提供，并且第二ROSC电路的输入由第二电流源的输出提供。
[0014]在实施例中，第一电流源包括第一亚阈值偏置发生器，其耦合到第一功能晶体管的控制端子并被配置为将第一功能晶体管偏置在亚阈值状态，第一功能晶体管的输出提供第一电流源的输出；并且其中第二电流源包括第二亚阈值偏置发生器，其耦合到第二功能晶体管的控制端子并被配置为将第二功能晶体管偏置在亚阈值状态，第二功能晶体管的输出提供第二电流源的输出。
[0015]在实施例中，第一ROSC电路的输入被可切换地耦合以从第一功能晶体管的输出接收电流，使得至少一个处理器被配置为：当第一ROSC电路的输入没有从第一功能晶体管的输出接收电流时，基于第一ROSC电路的振荡频率来确定基准频率；以及当第一ROSC电路的输入从第一功能晶体管的输出接收电流时，基于第一ROSC电路的振荡频率来确定传感器测量频率。
[0016]在实施例中，第二ROSC电路的输入被可切换地耦合以从第二功能晶体管的输出接收电流，使得至少一个处理器被配置为：当第二ROSC电路的输入没有从第二功能晶体管的输出接收电流时，基于第二ROSC电路的振荡频率来确定基准频率；以及当第二ROSC电路的输入从第二功能晶体管的输出接收电流时，基于第二ROSC电路的振荡频率来确定传感器测量频率。
[0017]在实施例中，半导体IC还包括：电源端口，其被配置为接收外部电源。半导体温度传感器可以耦合到电源端口，用于给半导体温度传感器供电。
[0018]在实施例中，半导体IC还包括：核心电压(V
CC
核心)供电线，其用于在IC中供应核心电压。第一ROSC电路和第二ROSC电路可以耦合到核心电压供电线。
[0019]在实施例中，至少一个处理器被配置为至少通过基于电压下降与第二ROSC电路的振荡频率之间的关系来校准温度与第二ROSC电路的振荡频率之间的关系来指示第二ROSC电路处的温度。
[0020]在实施例中，至少一个处理器被配置为至少通过基于电压下降与第一ROSC电路的振荡频率之间的关系来校准温度与第一ROSC电路的振荡频率之间的关系来指示第二ROSC电路处的温度。
[0021]在实施例中，每个ROSC电路包括奇数个偏斜(skewed)反相器。
[0022]在实施例中，由至少一个处理器指示的温度的准确度在真实温度的
±
5℃的范围内。
[0023]根据本专利技术的另一方面，提供了一种半导体集成电路(IC)，其包括：电源端口，其被配置为接收外部电源；在IC中的环形振荡器(ROSC)电路，其在操作中具有随温度变化的振荡频率，该ROSC电路被配置为即使当在IC上的所有其他电路系统断电时也从电源端口接
收功率；在IC中的至少一个处理器，其被配置为至少基于ROSC电路的振荡频率来指示温度状态。
[0024]在实施例中，半导体IC还包括：半导体温度传感器，其位于IC中靠近ROSC电路并提供指示温度的传感器输出信号。至少一个处理器可以被配置为至少通过基于温度与传感器输出信号之间的关系来校准温度与ROSC电路的振荡频率之间的关系来指示温度状态。
[0025]在实施例中，ROSC电路为第一ROSC电路，半导体IC还包括：第二ROSC电路，第二ROSC电路在IC中与第一ROSC间隔开，并且在操作时具有随温度变化的振荡频率；以及半导体温度传感器，其位于IC中靠近第二ROSC电路并提供指示温度的传感器输出信号。
[0026]在实施例中，至少一个处理器被配置为至少通过以下方式指示温度状态：基于温度与第二ROSC电路的振荡频率之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体集成电路即半导体IC，其包括：在所述IC中的间隔开的位置处的第一环形振荡器电路即第一ROSC电路和第二ROSC电路，每个ROSC电路在操作中具有随温度变化的相应振荡频率；半导体温度传感器，其位于所述IC中靠近所述第一ROSC电路并提供指示温度的传感器输出信号；以及至少一个处理器，其被配置为至少基于所述传感器输出信号、所述第二ROSC电路的所述振荡频率和所述第一ROSC电路的所述振荡频率来指示所述第二ROSC电路处的温度。2.根据权利要求1所述的半导体IC，其中所述至少一个处理器被配置为至少通过基于温度与所述第一ROSC电路的所述振荡频率之间的关系来校准温度与所述第二ROSC电路的所述振荡频率之间的关系来指示所述第二ROSC电路处的所述温度。3.根据权利要求2所述的半导体IC，其中所述至少一个处理器还被配置为至少通过基于温度与所述传感器输出信号之间的关系来校准温度与所述第一ROSC电路的所述振荡频率之间的关系来指示所述第一ROSC电路处的所述温度。4.根据权利要求3所述的半导体IC，其中所述至少一个处理器还被配置为在所述IC中存储：(a)温度与所述第一ROSC电路的所述振荡频率之间的关系的所述校准的结果；和(b)指示(a)和温度与所述第二ROSC电路的所述振荡频率之间的关系的所述校准的结果之间的差异的数据。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的半导体IC，其中所述第一ROSC电路具有经耦合以从第一功能晶体管的输出接收电流的输入，并且所述第二ROSC电路具有经耦合以从第二功能晶体管的输出接收电流的输入。6.根据权利要求5所述的半导体IC，其中所述第一ROSC电路的所述输入由第一电流源的输出提供，并且所述第二ROSC电路的所述输入由第二电流源的输出提供。7.根据权利要求6所述的半导体IC，其中：所述第一电流源包括第一亚阈值偏置发生器，其耦合到所述第一功能晶体管的控制端子并被配置为将所述第一功能晶体管偏置在亚阈值状态，所述第一功能晶体管的输出提供所述第一电流源的所述输出；并且所述第二电流源包括第二亚阈值偏置发生器，其耦合到所述第二功能晶体管的控制端子并被配置为将所述第二功能晶体管偏置在亚阈值状态，所述第二功能晶体管的输出提供所述第二电流源的所述输出。8.根据权利要求5
‑
7中任一项所述的半导体IC，其中所述第一ROSC电路的所述输入被切换地耦合以从所述第一功能晶体管的所述输出接收所述电流，使得所述至少一个处理器被配置为：当所述第一ROSC电路的所述输入没有从所述第一功能晶体管的所述输出接收所述电流时，基于所述第一ROSC电路的所述振荡频率来确定基准频率，以及当所述第一ROSC电路的所述输入从所述第一功能晶体管的所述输出接收所述电流时，基于所述第一ROSC电路的所述振荡频率来确定传感器测量频率。9.根据权利要求5
‑
7中任一项所述的半导体IC，其中所述第二ROSC电路的所述输入被切换地耦合以从所述第二功能晶体管的所述输出接收所述电流，使得所述至少一个处理器
被配置为：当所述第二ROSC电路的所述输入没有从所述第二功能晶体管的所述输出接收所述电流时，基于所述第二ROSC电路的所述振荡频率来确定基准频率，以及当所述第二ROSC电路的所述输入从所述第二功能晶体管的所述输出接收所述电流时，基于所述第二ROSC电路的所述振荡频率来确定传感器测量频率。10.根据权利要求1
‑
9中任一项所述的半导体IC，还包括：电源端口，其被配置为接收外部电源；并且其中所述半导体温度传感器耦合到所述电源端口，用于给所述半导体温度传感器供电。11.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的半导体IC，还包括：核心电压供电线即V
CC
核心供电线，其用于在所述IC中供应核心电压；并且其中所述第一ROSC电路和所述第二ROSC电路耦合到所述核心电压供电线。12.根据权利要求1
‑
11中任一项所述的半导体IC，其中所述至少一个处理器被配置为至少通过基于电压下降与所述第二ROSC电路的所述振荡频率之间的关系来校准温度与所述第二ROSC电路的所述振荡频率之间的关系来指示所述第二ROSC电路处的所述温度。13.根据权利要求12所述的半导体IC，其中所述至少一个处理器被配置为至少通过基于电压下降与所述第一ROSC电路的所述振荡频率之间的关系来校准温度与所述第一ROSC电路的所述振荡频率之间的关系来指示所述第二ROSC电路处的所述温度。14.根据权利要求1
‑
13中任一项所述的半导体IC，其中每个ROSC电路包括奇数个偏斜反相器。15.根据权利要求1
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14中任一项所述的半导体IC，其中由所述至少一个处理器指示的温度的准确度在真实温度的
±
5℃范围内。16.一种半导体集成电路即半导体IC，其包括：电源端口，其被配置为接收外部电源；在所述IC中的环形振荡器电路即ROSC电路，其在操作中具有随温度变化的振荡频率，所述ROSC电路被配置为即使当在所述IC上的所有其他电路系统断电时，也从所述电源端口接收功率；以及在所述IC中的至少一个处理器，其被配置为至少基于所述ROSC电路的所述振荡频率来指示温度状态。17.根据权利要求16所述的半导体IC，还包括：半导体温度传感器，其位于所述IC中靠近所述ROSC电路并提供指示温度的传感器输出信号；并且其中所述至少一个处理器被配置为至少通过基于温度与所述传感器输出信号之间的关系来校准温度与所述ROSC电路的所述振荡频率之间的关系来指示所述温度状态。18.根据权利要求16所述的半导体IC，其中所述ROSC电路为第一ROSC电路，并且所述半导体IC还包括：第二ROSC电路，其在所述IC中与所述第一ROSC间隔开并且在操作中具有随温度变化的振荡频率；以及半导体温度传感器，其位于所述IC中靠近所述第二ROSC电路并提供指示温度的传感器

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：普罗泰克斯公司，
类型：发明
国别省市：