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面向存储芯片的高精度片上温度传感器设计与热管理策略.docx
资料介绍
面向存储芯片的高精度片上温度传感器设计与热管理策略
——从BJT阈值电压温度传感器到全芯片热管理网络
引言
温度是影响存储芯片性能、功耗和可靠性的关键因素。在DRAM中，温度升高导致数据保持时间缩短，刷新频率需要根据温度进行动态调整。在NAND闪存中，温度影响编程速度和数据保持能力，温度过高时电荷损失加速。在HBM堆叠中，多层芯片的散热困难，热管理成为系统可靠性的关键挑战。高精度片上温度传感器是实现精确热管理的基础。本文系统分析面向存储芯片的片上温度传感器设计原理，探讨全芯片热管理策略。
温度对存储芯片的影响
DRAM的温度特性
DRAM芯片的温度特性主要体现在以下方面：
1. 数据保持时间：DRAM的存储电容电荷通过漏电流放电，漏电流随温度升高呈指数增长。在85°C时，数据保持时间约为25°C时的1/10至1/20。
2. 刷新频率：根据温度动态调整刷新频率，在高温时增加刷新频率，在低温时降低刷新频率，可降低待机功耗约30%至50%。
3. 时序参数：DRAM的时序参数（如tRCD、tCL、tRP）随温度变化，需要根据温度调整时序。
NAND闪存的温度特性
NAND闪存的温度特性包括：
1. 编程速度：编程速度随温度升高而加快，在85°C时的编程时间约为25°C时的70%至80%。
2. 数据保持：温度升高加速电荷损失，在85°C时的数据保持时间约为25°C时的1/10至1/100。
3. 读取干扰：高温下读取干扰加剧，需要增加读取干扰管理策略的频率。
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