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芯片设计中的温度传感器与热管理电路.docx

更新时间：2026-08-05 08:24:25 大小：38K 上传用户：他山之石可攻玉查看TA发布的资源 标签：芯片设计温度传感器 下载积分：2分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

芯片设计中的温度传感器与热管理电路

摘要

温度传感器与热管理电路是逻辑芯片中实现温度监测和热保护的关键模块，在处理器、AI加速器和电源管理芯片中具有核心应用。本文系统分析了片上温度传感器的基本原理和设计方法，深入探讨了寄生PN结温度传感器、环形振荡器温度传感器和智能温度传感器等不同类型传感器的技术特点，详细阐述了热管理电路中的温度监测、阈值比较和热保护等核心功能的设计原理，并对先进工艺节点下温度传感器设计的挑战进行了深入分析。

一、引言

在芯片运行过程中，温度监测是保证芯片可靠性和性能的关键。在3纳米工艺节点，芯片的功耗密度持续上升，局部热点温度可达110°C以上，热管理的重要性日益凸显。片上温度传感器通过实时监测芯片内部关键位置的温度，为动态热管理提供温度信息，在芯片设计中通过热管理电路实现温度的保护和控制。

二、温度传感器类型

2.1 寄生PN结传感器

寄生PN结温度传感器通过PN结的正向电压温度特性实现温度测量，在传感器中通过恒流偏置下的PN结电压随温度变化实现。在芯片设计中，寄生PN结温度传感器在芯片中应用广泛，在传感器中通过简单的电路结构实现。

2.2 环形振荡器传感器

环形振荡器温度传感器通过振荡器的频率温度特性实现温度测量，在传感器中通过振荡频率随温度变化实现。在芯片设计中，环形振荡器温度传感器在数字友好的应用中具有优势，在传感器中通过频率计数实现温度测量。


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