專利名稱：集成電路的溫度管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路(IC)，尤其涉及用于在維持功率并保持可接受的性能水平的同時(shí)控制集成電路內(nèi)部產(chǎn)生廢熱的裝置和方法。
與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)集成電路是包含由薄膜導(dǎo)電線跡連接的固態(tài)開(kāi)關(guān)(晶體管)的電系統(tǒng)。在小面積中以高頻進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作的大量晶體管會(huì)產(chǎn)生熱。高頻率的開(kāi)關(guān)操作是產(chǎn)生熱的一個(gè)主要因素，因?yàn)榻^對(duì)電流的流動(dòng)與頻率成比例。
很久以來(lái)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是集成電路的越來(lái)越高的集成度，而這一趨勢(shì)也增加了熱的產(chǎn)生。另一個(gè)因素與在電路中集成電路的使用和位置有關(guān)。高密度的動(dòng)機(jī)擴(kuò)展到高水平的電路，諸如印刷電路板。此外，在工業(yè)中很久以來(lái)的一個(gè)趨勢(shì)是產(chǎn)品體積越來(lái)越小，諸如在臺(tái)式計(jì)算機(jī)之后發(fā)展了膝上計(jì)算機(jī)，然后是筆記本計(jì)算機(jī)，然后是掌上計(jì)算機(jī)，而近來(lái)甚至是更小的稱為個(gè)人數(shù)字助理計(jì)算機(jī)。
所有上述的發(fā)展導(dǎo)致消散集成電路操作所產(chǎn)生的熱的難度增加。如果所產(chǎn)生的熱不能除去，則溫度上升，而如果不能達(dá)到熱產(chǎn)生和熱消散之間的一種平衡，則溫度可能上升到導(dǎo)致性能降低的點(diǎn)，并甚至達(dá)到可能發(fā)生物理性損壞的點(diǎn)。熱的產(chǎn)生以及結(jié)果使得溫度升高的問(wèn)題是與這樣的事實(shí)相伴的，即對(duì)于大多數(shù)材料，電阻是隨溫度上升的。
上述熱的產(chǎn)生以及結(jié)果使得溫度升高的問(wèn)題在微處理器中尤為顯著，雖然這不限于微處理器，這種溫度問(wèn)題的某種特性可通過(guò)參考微處理器而有效地展示和說(shuō)明。


圖1是包含幾個(gè)功能單元的一個(gè)微處理器的某種簡(jiǎn)化框圖。其中有地址單元(AU)，執(zhí)行單元(EU)，總線通信單元(BU)，和指令單元(IU)，它們均通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線、和控制總線進(jìn)行連接。這一功能單元結(jié)構(gòu)是微處理器的示范，先有技術(shù)的微處理器一般要比圖1所示的更為復(fù)雜。
微處理器中的功能單元一般不是均衡使用的。例如，數(shù)學(xué)應(yīng)用使用一個(gè)或多個(gè)計(jì)算單元的機(jī)會(huì)多于微處理器中的其它功能單元。作為另一個(gè)例子，某些應(yīng)用涉及較多的使用存儲(chǔ)器，或者可能在較大的程度上使用邏輯單元。由于這種不均衡的使用結(jié)果，CPU的某些區(qū)域比其它區(qū)域要更快產(chǎn)生熱并因而可能使溫度升高。
微處理器區(qū)域不均衡的使用可能產(chǎn)生大大影響集成電路芯片中的機(jī)械應(yīng)力的熱點(diǎn)。集成電路一般是通過(guò)分層及選擇性地去除不同材料的工藝制造的，于是由于不同材料的不同的熱膨脹系數(shù)不同，不均勻的發(fā)熱可能導(dǎo)致應(yīng)力和彎曲。所引發(fā)的應(yīng)力和變形可能造成微小破裂和疲勞破損。
本發(fā)明的目的因此，所需要的是在諸如微處理器之類的集成電路上實(shí)現(xiàn)管理功率消散以維持可接受的集成電路性能和結(jié)構(gòu)集成的系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在具有不同功能區(qū)域的一個(gè)集成電路中，提供了用于至少在一個(gè)功能區(qū)域中控制功率消散的系統(tǒng)，它包括與所控制的功能區(qū)域接觸的溫度傳感器，以及連接到被控制的功能區(qū)域的時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路，該時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路用于基于系統(tǒng)時(shí)鐘速率而提供操作時(shí)鐘速率，以便操作被控制的功能區(qū)域。還有連接到溫度傳感器和時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路的控制電路，用于驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路以提供作為由溫度傳感器所提供的溫度指示的函數(shù)的操作時(shí)鐘速率。
在一個(gè)較佳實(shí)施例中，集成電路是一個(gè)微處理器，且多個(gè)功能單元基于系統(tǒng)時(shí)鐘速率和每一功能區(qū)域的溫度分別設(shè)置有各自的操作時(shí)鐘速率。在另一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)于計(jì)算和邏輯負(fù)載、時(shí)鐘速率、及操作電壓，基于來(lái)自裝設(shè)到包含該微處理器的集成電路組件的溫度傳感器的溫度指示而管理一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的多個(gè)微處理器。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是一個(gè)微處理器的簡(jiǎn)化框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的微處理器的框圖；圖3是表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖4是表示對(duì)于多處理器提供任務(wù)管理的一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖5是表示提供功率管理和時(shí)鐘速率管理以及任務(wù)管理的另一實(shí)施例的框圖；以及圖6是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中應(yīng)用的控制程序的邏輯流圖。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的微處理器11的框圖。微處理器11包括設(shè)置在一個(gè)單一集成電路芯片12上的一個(gè)地址單元(AU)13，一個(gè)執(zhí)行單元(EU)15，一個(gè)總線通信單元(BU)17，及一個(gè)指令單元(IU)19。地址總線21，數(shù)據(jù)總線23，及控制總線25將該四個(gè)功能單元相互連接。還有將微處理器連接到諸如外部地址總線22和外部數(shù)據(jù)總線24的其它部件(未示出)的外部總線連接。還示出作為典型外部連接的時(shí)鐘，復(fù)位，及電源連接，雖然所示的連接并不是對(duì)微處理器可作的全部連接。
在許多微處理器系統(tǒng)的操作中有共性。例如，一個(gè)微處理器一般要讀一條指令，執(zhí)行一個(gè)操作并然后讀下一條指令。總線系統(tǒng)根據(jù)需求要在芯片上和芯片外的專用功能單元之間分配工作負(fù)載。時(shí)鐘速率提供給微處理器的所有區(qū)域上的功能電路。
在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，在微處理器集成電路上不同功能單元所在的各個(gè)區(qū)域中設(shè)置了溫度傳感電路，并且根據(jù)不同功能單元的位置，對(duì)被探測(cè)的區(qū)域的時(shí)鐘速率進(jìn)行控制，以管理在每一被探測(cè)的區(qū)域中產(chǎn)生熱的速率。
在圖2的微處理器中，所示四個(gè)功能單元的每一個(gè)具有一個(gè)溫度傳感電路。溫度傳感電路14用于地址單元13，溫度傳感電路16用于執(zhí)行單元15，溫度傳感電路18用于，總線通信單元17，而溫度傳感電路21用于指令單元19。
有多種方法通過(guò)設(shè)計(jì)到微處理器功能區(qū)域之中的固態(tài)電路而對(duì)溫度進(jìn)行間接探測(cè)。例如，可將電路裝入功能單元區(qū)域以響應(yīng)根據(jù)電路元件的溫度的檢測(cè)信號(hào)。溫度影響材料的物理和電特性。作為一個(gè)簡(jiǎn)單例子，因?yàn)椴牧系碾娮枋前匆阎姆绞礁鶕?jù)溫度的升降而變化的，所以一個(gè)電路可能包含在帶有一個(gè)或者多個(gè)電阻器元件的功能區(qū)之中，而且響應(yīng)于一個(gè)可知輸入的電流和/或電壓變化可作為溫度變化的指示被測(cè)量。另一可獲得溫度指示的方式是通過(guò)將電路包含在其中的信號(hào)傳送速率可作為溫度指示而被測(cè)量的每一功能區(qū)域之中。又，另一方式是裝入以一定方式而設(shè)置的振蕩電路，以展示隨溫度變化的頻率。先有技術(shù)已知有用于間接溫度測(cè)量的各種形式的電路，并且對(duì)于本專業(yè)的技術(shù)人員而言，可按多種不同的方式間接地監(jiān)測(cè)半導(dǎo)體溫度是沒(méi)有問(wèn)題的，而且這些溫度測(cè)量與經(jīng)驗(yàn)相關(guān)。
在圖2中所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，時(shí)鐘控制電路是作為每一功能區(qū)域的一部分而設(shè)置的，時(shí)鐘線路28連接到時(shí)鐘控制電路的每一場(chǎng)所。提供給每一區(qū)域的時(shí)鐘速率可響應(yīng)被探測(cè)的溫度而變化。時(shí)鐘控制電路27用于地址單元13，時(shí)鐘控制電路29用于執(zhí)行單元15，時(shí)鐘控制電路31用于指令電路19。
用于改變時(shí)鐘速率的電路也是先有技術(shù)，并且例如通常用來(lái)對(duì)振蕩器速率分頻，以便以比通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)CPU微處理器的操作頻率低的特定速率來(lái)驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)中諸如處理器和總線結(jié)構(gòu)等各個(gè)部件。在簡(jiǎn)單形式中，圖2中所示的實(shí)施例的每一控制電路可以是外部可選擇向所服務(wù)的區(qū)域傳送全時(shí)鐘速率或者對(duì)時(shí)鐘速率二分頻的一個(gè)分頻器電路。
在其它實(shí)施例中，可在每一功能單元設(shè)置電路以便進(jìn)行分頻并以其它方式變換最初所提供的時(shí)鐘速率以向一些功能區(qū)域提供較低的速率。這種控制電路可能只能阻擋到功能單元的部分時(shí)鐘信號(hào)，使得總體平均的時(shí)鐘周期降低。例如，在十個(gè)信號(hào)中阻擋一個(gè)信號(hào)或者在一百個(gè)信號(hào)中阻擋十個(gè)信號(hào)，將導(dǎo)致對(duì)于一個(gè)單元的平均時(shí)鐘速率降低10％。
可提供很多方式對(duì)單一集成電路上的不同功能單元的溫度管理進(jìn)行控制。在圖2的實(shí)施例中，用于控制的邏輯設(shè)置在每一功能單元處的時(shí)鐘控制電路中，并且簡(jiǎn)單的控制程序在每一單元連續(xù)地循環(huán)(在微處理器通電并激活時(shí))以根據(jù)一個(gè)或多個(gè)預(yù)編程閾值溫度指示而調(diào)節(jié)時(shí)鐘速率。
在其他實(shí)施例中，控制邏輯可以在單獨(dú)的芯片區(qū)域上(圖2中未示出)，而控制信號(hào)或者供給每一功能單元處的時(shí)鐘控制電路，或者與每一功能單元分開(kāi)實(shí)現(xiàn)。即，可以有唯一的一個(gè)功能單元響應(yīng)來(lái)自每一功能單元傳感器電路的溫度相關(guān)信號(hào)，以不同于其它功能單元頻率的頻率提供單獨(dú)的時(shí)鐘信號(hào)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，邏輯和/或時(shí)鐘控制電路可以在芯片外的單獨(dú)的控制器中實(shí)現(xiàn)。
圖3是表示本發(fā)明的另一實(shí)施例的框圖，其中，溫度傳感器35安裝在集成電路組件37的外表面，例如可以是罩在微處理器上。溫度指示通過(guò)線路39傳送到邏輯控制部件41，其中，使用線路39上的溫度指示為參照的控制程序在控制線路43上向時(shí)鐘控制電路45輸出控制信號(hào)。時(shí)鐘控制電路45變換在線路47輸入的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)為線路49上較低的頻率給集成電路組件37。
控制程序可按性質(zhì)和范圍廣泛地變化，而溫度閾值或者在其采取行動(dòng)降低時(shí)鐘速率的閾值可以是可編程的。在一個(gè)模式中，閾值被設(shè)定在某一低于性能發(fā)生劣化的溫度之下的溫度上，使得在臨界溫度到達(dá)之前的微小時(shí)鐘速率降低即能夠限制溫度增加。
在控制程序中可以有多個(gè)閾值，每個(gè)閾值的時(shí)鐘可以大大地降低。例如，一個(gè)示例性的控制程序可以在第一溫度處降低時(shí)鐘速率10％，然后溫度每增加規(guī)定的ΔT再降低10％。例如如果在第一閾值處，ΔT為10℃，則控制程序?qū)?duì)芯片降低時(shí)鐘速率10％，然后溫度每升高10℃再降低10％。10％可以是原始時(shí)鐘速率，或者實(shí)時(shí)速率的時(shí)鐘速率。當(dāng)然，在溫度下降時(shí)，對(duì)于每10℃溫度的降低，同一控制程序?qū)?duì)芯片增加時(shí)鐘速率，直到時(shí)鐘速率重新為線路47上的系統(tǒng)速率的100％為止。
在本發(fā)明的另一方面，控制器47用于控制對(duì)芯片的功率以及時(shí)鐘速率。這種情形下，參見(jiàn)圖3，集成電路電路的系統(tǒng)電壓VCC輸入到控制器45，而控制器45以系統(tǒng)電壓或者降低的電壓在線路53向集成電路組件37提供功率。當(dāng)時(shí)鐘速率變慢時(shí)，電壓也降低，結(jié)果是節(jié)省了功率。本發(fā)明的這一特性可降低時(shí)鐘速率，進(jìn)而將閾值電壓也降至安全電壓范圍內(nèi)。
圖4是表示以總線63相連接的四個(gè)微處理器組件55，57，59，和61的框圖，其中，一個(gè)控制器芯片(或者芯片組)65可控制對(duì)該四個(gè)芯片的訪問(wèn)。在該多處理器系統(tǒng)中，由系統(tǒng)CPU啟動(dòng)的很多過(guò)程可由四個(gè)并行處理器的任何一個(gè)進(jìn)行。這個(gè)例子中的處理器個(gè)數(shù)是任意的。可以是兩個(gè)，或者多于所示的四個(gè)。
每一微處理器組件具有一個(gè)溫度傳感器，其以某種形式安裝以便檢測(cè)各個(gè)微處理器組件的溫度。這種情形下，溫度傳感器67裝設(shè)在組件55上，傳感器69在組件57上，傳感器71在組件59，傳感器73在組件61上。每一傳感器分別向控制器65報(bào)告，提供一輸入，由此控制器可從一個(gè)微處理器組件向另一個(gè)微處理器組件移動(dòng)計(jì)算的或者邏輯的負(fù)載，從而提供負(fù)載管理以限制溫度升高。
在又一個(gè)實(shí)施例中，如圖5所示，控制器65還可向多個(gè)處理器控制時(shí)鐘速率。在這一實(shí)施例中，控制器65不僅基于溫度管理每一處理器的計(jì)算和邏輯負(fù)載，而且管理每一處理器的控制時(shí)鐘速率。在線路83上向控制器65提供系統(tǒng)時(shí)鐘速率，而控制器65基于由每一處理器的傳感器所指示溫度通過(guò)線路85，87，89，和91向多處理器的每一個(gè)提供系統(tǒng)速率或者降低的速率。
在另一個(gè)實(shí)施例中，來(lái)自線路101上的系統(tǒng)輸入電壓輸入控制器65，然后控制器605對(duì)通過(guò)線路93，95，97，和99加至每一處理器的操作電壓進(jìn)行控制。如上所述圖3的實(shí)施例，有基于負(fù)載和操作溫度控制電壓的數(shù)種方法。一般而言，對(duì)于較低的時(shí)鐘速率，電壓可被降低，從而節(jié)省功率的使用，進(jìn)而，溫度可以增加，其限度是只要操作電壓保持在可允許的范圍之內(nèi)就不會(huì)有問(wèn)題。
電壓控制可按不同的方式類似地完成。例如，可向控制器65提供電平的選擇，這時(shí)控制器可根據(jù)與溫度信息相關(guān)的控制電路判定而切換電平?？刂破?5還可操作另一用于電壓管理的電路，該電路轉(zhuǎn)而根據(jù)控制程序的判定而將降低的電壓供給不同處理器。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明不同實(shí)施例所需的控制程序可按各種方式存儲(chǔ)且可按各種方式執(zhí)行。例如，根據(jù)本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例用于加載和時(shí)鐘管理的控制程序可以是系統(tǒng)BIOS的一部分，并可由系統(tǒng)CPU微處理器執(zhí)行。在多處理器系統(tǒng)的情形下，多處理器的任何之一可被指定為用于溫度和加載管理操作單元。
圖6為可用于在一個(gè)區(qū)域(功能單元)或者整個(gè)集成電路中控制溫度建立的一般控制程序的流程圖，它與溫度傳感器如何配置及時(shí)鐘電路如何設(shè)置有關(guān)。首先需要的是一個(gè)作為閾值溫度的可編程的變量TTH，低于該溫度將不會(huì)發(fā)生時(shí)鐘速率(clk)降低。其次，需要一種關(guān)系來(lái)定義對(duì)被作用的部件或區(qū)域的clk降低與系統(tǒng)時(shí)鐘速率(clksYs)的關(guān)系(函數(shù))，這種情形下由clk＝f(clkSYS，T-TTH)表示。
在圖6的步驟103，用戶或者程序員設(shè)置TTH。在一些實(shí)施例中，這一數(shù)值由程序計(jì)算，而在另一些實(shí)施例中它可以是可由用戶訪問(wèn)的變量以便被設(shè)置。在步驟105，對(duì)一區(qū)域或者部件測(cè)量溫度T。在步驟107，判定T是否等于或者大于TTH。如果溫度低于TTH，則控制返回步驟105。如果T等于TTH或者高于TTH，則控制進(jìn)到步驟109，在此判定T-TTH的大小。在步驟111，設(shè)置clk作為系統(tǒng)時(shí)鐘速率clkSYS與T和TTH之差的數(shù)值的函數(shù)。然后控制再次返回步驟105。
就本領(lǐng)域內(nèi)一般技術(shù)人員而言，很明顯，根據(jù)溫度來(lái)設(shè)定clk的方式可以有很多變化。而且如上所述，在clk降低時(shí)可降低操作電壓以便在溫度管理和功率使用提供益處。
對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明的精神和范圍之下可以作出許多變化。以上說(shuō)明了幾個(gè)可選擇的方式。例如，可設(shè)置多個(gè)溫度傳感器以便檢測(cè)單一集成電路上的不同功能區(qū)域的溫度。另外，可基于可能安裝在現(xiàn)有的集成電路上的單一溫度傳感器的輸出對(duì)整個(gè)集成電路控制時(shí)鐘速率。這一實(shí)施例對(duì)于現(xiàn)有的電路和PC板卡的應(yīng)用是很有用的。
類似地，有很多算法可用作為溫度和系統(tǒng)時(shí)鐘速率的函數(shù)而降低時(shí)鐘速率。還有許多可書(shū)寫(xiě)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的控制程序的方法，而例子已經(jīng)在以上提供。在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)可作出許多其它的變化。
權(quán)利要求
1.在具有不同功能區(qū)域的集成電路中用于在至少一個(gè)功能區(qū)域中控制功率消散的系統(tǒng)，其特征在于包括與被控制的功能區(qū)域接觸的溫度傳感器；連接到所述被控制的功能區(qū)域的時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路，該時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路用于基于系統(tǒng)時(shí)鐘速率提供操作時(shí)鐘速率以操作該被控制的功能區(qū)域；以及連接到所述溫度傳感器并連接到所述時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路的控制電路，所述控制電路用于驅(qū)動(dòng)所述時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路以便作為由所述溫度傳感器所提供的溫度指示的函數(shù)而提供所述操作時(shí)鐘速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的集成電路為一個(gè)微處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的溫度傳感器包括在所述被控制的功能區(qū)域中實(shí)現(xiàn)的固態(tài)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括響應(yīng)所述時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路的功率控制電路，所述功率控制電路用于改變所述被控制的功能區(qū)域的操作電壓，所述操作電壓是提供給所述被控制的功能區(qū)域的操作時(shí)鐘速率的函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，有多個(gè)功能區(qū)域被控制，每一功能區(qū)域具有唯一的溫度傳感器，并且所述時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路用于基于所述的每一被控制的功能區(qū)域的溫度向所述每一被控制的功能區(qū)域提供唯一的操作時(shí)鐘速率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，還包括響應(yīng)所述時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路的功率控制電路，所述功率控制電路用于改變所述被控制的功能區(qū)域的操作電壓，所述操作電壓是提供給每個(gè)被控制的功能區(qū)域的操作時(shí)鐘速率的函數(shù)。
7.用于控制集成電路組件中的功率消散的系統(tǒng)，其特征在于包括與集成電路組件接觸的傳感器；連接到集成電路組件中的集成電路的時(shí)鐘輸入線路的時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路，所述時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路用于基于輸入到時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路的系統(tǒng)時(shí)鐘速率提供操作時(shí)鐘速率；以及連接到溫度傳感器并連接到所述時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路的控制電路，所述控制電路用于驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路以便提供操作時(shí)鐘速率，所述操作時(shí)鐘速率是由所述溫度傳感器所提供的溫度指示的函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述集成電路組件中的集成電路為一個(gè)微處理器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述的溫度傳感器通過(guò)粘合劑安裝到所述集成電路組件。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括響應(yīng)所述時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路的功率控制電路，所述功率控制電路用于改變所述集成電路組件中的集成電路的操作電壓，所述的操作電壓是提供給所述集成電路組件中的集成電路的操作時(shí)鐘速率的函數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，包括多個(gè)集成電路組件，其中，每一個(gè)集成電路組件具有連接到所述控制電路的唯一的溫度傳感器，而時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路用于根據(jù)所述的每一集成電路組件的溫度向所述集成電路組件中的每一集成電路提供唯一的操作時(shí)鐘速率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括響應(yīng)所述時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路的功率控制電路，所述功率控制電路用于改變所述集成電路組件中的集成電路的操作電壓，所述操作電壓是所述集成電路組件中的集成電路的時(shí)鐘速率變化的函數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述的集成電路為微處理器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括響應(yīng)所述溫度傳感器的總線控制電路，該總線控制電路用于在各種微處理器中分配邏輯和計(jì)算任務(wù)，所述邏輯和計(jì)算任務(wù)是溫度傳感器所指示的溫度的函數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括響應(yīng)所述時(shí)鐘調(diào)節(jié)電路的功率控制電路，所述功率控制電路用于改變每一微處理器的操作電壓，所述操作電壓是所述每一微處理器的時(shí)鐘速率的變化的函數(shù)。
16.用于控制具有不同功能區(qū)域的集成電路的功率消散的方法，其特征在于包括以下步驟(a)通過(guò)與所述功能區(qū)域接觸的溫度傳感器檢測(cè)至少一個(gè)功能區(qū)域的溫度；(b)向控制電路提供所述功能區(qū)域的溫度指示，該控制電路用于根據(jù)提供給所述控制電路的系統(tǒng)時(shí)鐘速率改變所述功能區(qū)域的時(shí)鐘速率；以及(c)作為由所述溫度傳感器所指示的溫度的函數(shù)而改變所述功能區(qū)域的時(shí)鐘速率。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述的集成電路為一個(gè)微處理器。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述的溫度傳感器包括在功能區(qū)域中實(shí)現(xiàn)的固態(tài)電路。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括調(diào)節(jié)提供給所述功能區(qū)域的操作電壓的步驟，其中所述的操作電壓是被改變的時(shí)鐘速率的函數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，多個(gè)功能區(qū)域被控制，每一個(gè)功能區(qū)域具有一個(gè)溫度傳感器，并向每一個(gè)被控制的功能區(qū)域提供唯一的操作時(shí)鐘速率，所述操作時(shí)鐘速率是功能區(qū)域溫度的函數(shù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，包括控制對(duì)每一功能區(qū)域的操作電壓的步驟，其中所述的操作電壓是提供給每一功能區(qū)域的操作時(shí)鐘速率的函數(shù)。
22.用于控制集成電路組件中功率消散的方法，其特征在于包括以下步驟(a)通過(guò)裝設(shè)到所述組件上的溫度傳感器檢測(cè)所述集成電路組件的溫度；(b)向控制電路提供所檢測(cè)的溫度指示，該控制電路用于根據(jù)提供給所述控制電路的系統(tǒng)時(shí)鐘速率而改變提供給所述集成電路組件中的集成電路的時(shí)鐘速率；以及(c)作為由所述溫度傳感器所指示的溫度的函數(shù)而改變所述集成電路組件中的集成電路的時(shí)鐘速率。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述的集成電路組件中的集成電路是一個(gè)微處理器。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述的溫度傳感器通過(guò)粘合劑裝設(shè)到所述集成電路組件上。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括作為提供給所述集成電路組件中的集成電路的操作時(shí)鐘速率的函數(shù)對(duì)提供給所述集成電路組件中的集成電路的操作電壓進(jìn)行控制的步驟。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，多個(gè)集成電路組件中的每一個(gè)都裝有所述溫度傳感器，并且向所述集成電路組件中的集成電路提供唯一的操作時(shí)鐘速率。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述的集成電路為微處理器。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括響應(yīng)溫度傳感器的總線控制電路，并包括用于在微處理器之中分配邏輯和計(jì)算任務(wù)的步驟，其中所述的邏輯和計(jì)算任務(wù)是溫度傳感器所指示的溫度的函數(shù)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括控制每一微處理器操作電壓的步驟，其中所述的操作電壓是每一個(gè)微處理器的時(shí)鐘速率變化的函數(shù)。
全文摘要
用于控制集成電路(55)中的溫度建立的系統(tǒng)采用溫度傳感器(67)以向控制電路(65)提供集成電路溫度(75)指示，該控制電路的構(gòu)成是為了基于集成電路或者其組件的溫度(75)而向集成電路(55)提供低于系統(tǒng)時(shí)鐘速率(83)的操作時(shí)鐘速率(85)。在一個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感器(67，69，71，73)作為諸如微處理器這種單一集成電路的不同功能區(qū)域中的固態(tài)電路而實(shí)現(xiàn)。在其它實(shí)施例中，操作電壓(93)隨操作頻率(85)降低而降低。在另一實(shí)施例中，向控制器(65)或多個(gè)控制器提供系統(tǒng)中的多個(gè)處理器(55，57，59，61)的溫度檢測(cè)，控制器在處理器之間分配工作負(fù)載，以便限制溫度上升，降低操作時(shí)鐘速率(85，87，89，91)，和降低操作電壓(93，95，97，99)。
文檔編號(hào)G06F19/00GK1153563SQ95192810
公開(kāi)日1997年7月2日 申請(qǐng)日期1995年4月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月21日
發(fā)明者丹·吉金尼斯 申請(qǐng)人:文魯奈克斯技術(shù)公司