在90、65??5纳米及以下工艺节点中,热管理问题正成为关注焦点。由于许多采用深亚微米工艺的CPU、ASIC与FPGA均采用了不同的内置二极管,因此以传统温度测量方法可能出现偏差,从而影响系统性能。美国国家半导体(NS)新推出内含其TruTherm热管理技术的温度传感器系列组件,即针对此一问题而设计。
NS针对90、65纳米及以下工艺推出的新产品分别有LM94硬件监控电路,以及一系列远程二极管温度传感器,据称均采用了设有晶体管模式β测试点补偿功能的TruTherm技术,主要应用领域包含内置65及90纳米微处理器的计算系统,如笔记本电脑、PC和服务器等。
在处理器工艺全面向90纳米及以下的深亚微米工艺迈进之际,温度感测技术也面临了全新挑战。NS设计经理Mehmet Aslan指出,处理器内置的热二极管主要负责连接到外部温度传感器以精确监控组件温度,但可能会因个别处理器的不同产生极大偏差,而若远程读取的温度不准确,系统便会产生较多声波噪声,系统效能也会因此受影响。
“我们在TruTherm技术中采用了β补偿功能,”Aslan表示。他解释道,由于热接点的β变化可能会在深次微米工艺中引发热量测错误,因此这次发布的一系列产品均以具备该公司β补偿架构的TruTherm技术为基础进行设计,可提高温度读数的准确性,让设计工程师调低散热风扇速度并减少声波噪声,从而提高系统效能。
以LM94硬件监控电路为例,该组件设有与SMBus 2.0接口标准兼容的双线数字接口,能利用sigma-delta模拟/数字转换器测量内置电路的温度,受监控的电路包括可与4个远程二极管连接的晶体管、监控电路,以及16个专为双处理器供电的电源供应系统。
而远程二极管温度传感器中,设有双线SMBus界面的LM95234可监控4个远程二极管及芯片本身温度,可支持3个关键温度(TCRIT)输出,每通道均有不同的温度临界点,并设有遮蔽功能。LM95234的两条远程温度信道都设有可设定的数字滤波器,而另外两条信道则设有故障队列功能,以免信道温度在瞬间超越对应临界点时误触TCRIT接脚。该组件另有双二极管版本LM95233。
另一款LM95241可感测三个温度区、两个远程二极管的温度以及芯片本身的温度。这款芯片除了设有数字滤波功能之外,还设有具备模拟滤波功能的先进输入级。LM95241芯片的数字滤波功能若被关闭,其远程温度读数分辨率便可设定为11位带或不带正负号的格式。只要滤波功能被启动,分辨率便可提高至带或不带正负号的13位格式。
另外,NS也推出了一款可传感一个二极管的LM95235,该组件为11位数字温度传感器,能以SMBus接口监测一个远程二极管及芯片本身温度。LM95235设有可设定的TCRIT及OS临界点,可以通过这两个功能关闭系统,启动系统散热扇或提供微控制器的中断功能。
随着工艺节点的缩放,“热管理问题只会愈来愈严重,”Aslan表示,“我们曾经以11款90纳米处理器为样品进行测试,在未使用TruTherm技术时,其量测的温度误差值约为6℃。”Aslan说。但在使用了带有TruTherm技术的温度传感器后,相同处理器量测得出的温度误差小于0.5℃。另外,他也透露,该公司已针对新上市的11款65纳米工艺处理器进行测量,其温度误差约为3℃,“同样地,在采用TruTherm技术后,该数字可缩小至0.5℃以内。”他表示。
作者:邓荣惠
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