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车规芯片的片上热传感器阵列布置与温度梯度管理.docx
资料介绍
车规芯片的片上热传感器阵列布置与温度梯度管理
摘要
现代车规芯片内部并非温度均匀分布的单一体，而是存在显著空间温度梯度的复杂热场。CPU核、GPU、AI加速器等高功耗模块构成热点，而存储单元与I/O区域温度相对较低。片上热传感器阵列通过在不同区域布置多颗温度传感器，实现对芯片内部热场的空间分辨感知，为智能热管理——包括动态降频、任务迁移与主动散热控制——提供精确的温度输入。本文从车规芯片的热管理需求出发，系统分析了热传感器阵列的布置策略、传感器精度与响应时间要求、温度梯度的成因与管理方法，以及传感器冗余对功能安全热保护的支持。
关键词：热传感器阵列；温度梯度；车规芯片；智能热管理；热点监测
一、引言
一颗高性能车规SoC内部，不同区域的功耗密度可能相差数十倍。运行AI推理时NPU区域温度飙升，而存储区域温度变化相对平缓。认为"芯片温度"是一个单一值的传统观念已经过时——真实情况是芯片内部存在复杂的温度梯度。片上热传感器阵列通过在芯片不同位置部署多颗温度传感器，使系统得以感知并管理这种空间温度差异。
二、热传感器阵列的布置策略
2.1 热点区的密集布置
在已知的高功耗模块区域——CPU核周围、GPU区域、NPU/AI加速器区域——布置密度较高的传感器阵列。
2.2 外围区的稀疏布置
在存储区域、I/O区域等低功耗区域，布置较少传感器以监测基准温度。
2.3 温度梯度敏感的路径布置
在关键时序路径经过的区域布置传感器，因温度对时序延迟的影响最为直接。
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