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热问题与现代soc:热有多热?

温度传感器扩展了其作用,以帮助管理芯片老化和可靠性。

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Moortec CTO Oliver King问答。

现代soc的热问题是什么?

栅极密度随着每个节点的增加而增加,这推高了单位面积的功率,我认为这已经成为FinFET工艺的一个更大的问题,因为通道比之前的平面工艺更热隔离。在最后几个平面节点中,泄漏是一个问题,即使在空闲状态下也会导致巨大的功耗。这一点在最新的FinFET节点上有所限制,但这将继续成为一个问题。除此之外,如果你开发的是消费产品,如智能手机、平板电脑等,那么你的散热能力总是有限的,因为你没有主动冷却系统、风扇等,显然产品的上限也是有限的。你知道你不能达到这么高的温度,温度越高,设备部件的可靠性和寿命问题就越大,这可能是未来最大的问题。

多热才算热?

这取决于应用程序。随着ADAS和汽车信息娱乐行业的发展,现在有趣的是,我们开始看到即使125°C也不够高。这些市场需要更高的温度和操作,所以对这些人来说,热显然比消费设备更热,40°C的产品可能是你的极限。这里会有一个热质量所以你可以在里面有更热的设备,里面的芯片更热,芯片更热,但是整个产品会有一个热预算所以它在很大程度上取决于应用。从我们的观点来看,关键是准确地知道温度,这样你就能更接近极限。这就是现代soc的真正意义所在:尽可能接近极限而不逾越它。温度限制总是在一定程度上取决于寿命可靠性。铸造厂会说,如果你在80°C运行,你会有10年的寿命或其他可能的。如果你选择在90°C工作,你的寿命就会更短,所以总是会有这种权衡,因为温度在老化方面有一种指数效应,温度传感器的精度相应地变得更加重要。

温度传感器的使用趋势是什么?

几年前,当我们开始销售温度传感器时,它们通常只用于设备特性,HTOL,燃烧测试和诸如此类的事情,然后它们开始用于高温警报,知道关闭设备或可能打开风扇。但在过去的几年里,我们看到了更多的应用,如动态电压和频率缩放(DVFS)和寿命可靠性,例如用于反馈控制回路,您可以选择在给定的温度下操作设备,并调整其他东西来补偿。当然,现在的用例更加多样。

过去几年都是消费类电子产品,在这些情况下,你真的试图从一个设备中得到很多东西,同时又不让它太热,因为它在你的口袋里,或者在你的大腿上,这推动了很多应用程序,用例。我认为我们有可能进入这样一个领域,仅仅是高级节点的成本就意味着你想要从中得到所有东西。所有不同程度的过度设计,你可以添加到你的流程和你的设计流程中,带走性能,所以在那里有传感器,无论是温度传感器,还是过程,或电压,让你从你的设备中获得更多的性能和/或提高可靠性。

这对温度传感器有什么要求?

从我们所处的位置来看,最重要的是准确性。测量结果的不确定性越大,你能做的就越少。所以,对我们来说,关键是准确性,但除此之外,下一件事真的是鲁棒性和可测试性,因为你现在在应用领域使用这些传感器,它们的故障可能导致系统故障。你需要能够测试它们,你需要能够依赖它们,所以我们在这方面做了很多工作,以确保在操作中有可测试性和稳健性。

Moortec如何满足这些要求?

第一件事是我们满足并超过了精度要求,我们相信我们是最准确的。在可测试性和鲁棒性等方面,我们已经做了大量工作,以便能够提供传感器的在线故障检测和诊断。所以,你可以询问他们,你可以了解是否有错误。首先,它会告诉你是否有故障,其次,你可以问它出了什么问题,它可以给你一定的健康诊断,你知道所有其他基本的东西,比如扫描链和内置的东西。除此之外,我们认为集成的便利性是一个重要因素,这并不一定是因为它为您提供了更准确的温度传感器,而是因为您知道您使客户更容易使用这些功能,这有助于他们提供准确的监测。

在健壮性方面,我们已经做了很多工作来防止工艺不确定性和工艺退化。如果流程不完全像我们想象的那样,或者不匹配不像我们想象的那么好,我们有很多架构可以解决这个问题。通过添加所有的故障检测电路,我们已经添加了相当多的调试能力,当电路工作不正常时。

在简化集成方面,我们对我们的校准程序非常满意,因为你在校准时不需要知道温度,而且我们对电源噪声等问题具有很强的抵抗力。

主要的一点是,更高的精度导致性能的提高和可靠性的提高。



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