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芯片设计中的温度传感器与片上测温电路.docx
资料介绍
芯片设计中的温度传感器与片上测温电路
摘要
温度传感器与片上测温电路是逻辑芯片中实现温度监测和热管理的关键模块，在处理器、电源管理芯片和传感器节点中具有广泛的应用。本文系统分析了片上温度传感器的基本工作原理和电路结构，深入探讨了寄生PN结温度传感器、动态阈值MOS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与设计方法，详细阐述了温度传感器的精度校准、功耗优化和数字接口等关键技术，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，温度监测和热管理的重要性日益凸显。温度传感器在芯片设计中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，在芯片的热管理中具有不可替代的地位。
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 动态阈值MOS传感器
动态阈值MOS温度传感器通过MOS管的阈值电压温度特性实现温度测量，在传感器中通过MOS管的亚阈值电流随温度变化实现。在芯片设计中，动态阈值MOS传感器在低功耗应用中具有优势。
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