DE102012219971B4

DE102012219971B4 - Bestimmen von On-Chip-Spannung und -Temperatur

Info

Publication number: DE102012219971B4
Application number: DE102012219971.3A
Authority: DE
Inventors: Wojciech Jakub Poppe; Ilyas Elkin; Abhishek Singh
Original assignee: Nvidia Corp
Current assignee: Nvidia Corp
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2016-07-14
Anticipated expiration: 2032-11-01
Also published as: CN103091619B; DE102012219971A1; CN103091619A; US20130110437A1; TW201336047A; US9448125B2; TWI527193B

Abstract

Verfahren, welches aufweist: Modellieren von zwei Arten von Sensoren, die Teil einer Halbleitervorrichtung sind; und Bestimmen einer Temperatur und Spannung basierend auf Daten, die von den zwei Sensoren empfangen werden, wobei ein erster Sensor der zwei Sensoren einen ersten Ringoszillator mit einer Leckstromkomponente aufweist, wobei ein zweiter Sensor der zwei Sensoren einen zweiten Ringoszillator ohne eine Leckstromkomponente aufweist, wobei das Bestimmen das Verwenden eines kalibrierten ersten Modells, das den ersten Sensor darstellt, und eines kalibrierten zweiten Modells, das den zweiten Sensor darstellt, aufweist, wobei das erste Modell eine Abhängigkeit der Daten des ersten Sensors von der Temperatur und von der Spannung beschreibt, wobei das zweite Modell eine Abhängigkeit der Daten des zweiten Sensors von der Temperatur und von der Spannung beschreibt, wobei das erste Modell und das zweite Modell kreuzgekoppelt sind, wobei das Bestimmen das iterative Lösen der kreuzgekoppelten ersten und zweiten Modelle umfasst.

Description

Hintergrund
Die schrumpfenden Vorrichtungsgeometrien von Halbleitervorrichtungen und die Fortschritte in Lithographietechniken haben erhöhte Halbleitervorrichtungsdichten in jüngsten integrierten Schaltungs-(IC)Technologien ermöglicht. Jedoch hat dies zu verschiedenen Herausforderungen wie erhöhter Spitzenleistungsdichte und Hotspot-Migration, die durch unvorhersehbare Arbeitslasten verursacht werden, geführt.
Aus DE 10 2006 005 848 A1 ist eine Sensorvorrichtung bekannt, die eine Vielzahl von Erfassungselementen in einem integrierten Erfassungspaket umfasst. Jedes Erfassungselement ist auf das Erfassen des gleichen Parameters gerichtet. Jedes Erfassungselement arbeitet unter einem Prinzip, das von den anderen verschieden ist, um auf diese Weise einzelne Parametermessungen bereitzustellen, die im Wesentlichen unempfindlich gegenüber Gleichtakteffekten aufgrund von allgemeinen Einflüssen sind und verschiedene Fehlerarten aufweisen können. Validierung und Fusionierung von Signalen der Erfassungselemente findet statt. Zum Beispiel kann die Temperatur erfasst werden. Dann kann das Erfassungselement einen Thermistor, ein Thermoelement und ein Pyrometer umfassen.
Aus DE 10 2004 001 668 A1 ist eine Verstärkerschaltung bekannt, die eine integrierte Schaltungsanordnung zum Messen der Betriebstemperatur der Verstärkerschaltung umfasst. Die Schaltungsanordnung ist ohne das Ausbilden von zusätzlichen Anschlüssen in die Verstärkerschaltung geschaltet.
Aus DE 100 63 996 A1 ist eine Sensoranordnung bekannt, die eine Sensorschaltung enthält, welche eine physikalische Größe wie Druck misst. Die Sensoranordnung enthält auch einen Spannungsdetektor, welcher eine Spannung erfasst, die der Sensorschaltung zugeführt wird, und einen Oszillator, welcher ein oszillierendes Signal erzeugt, wenn der Spannungsdetektor die der Sensorschaltung zugeführte Spannung als abnormal tief beurteilt. Die Sensorschaltung setzt sich zusammen aus einer Wheatstone-Brücke einschließlich von Eich- bzw. Meßwiderständen.
Aus „Analysis of a ring oscillator based an chip thermal sensor in 65 nm technology” von Datta B. und Kumar D. ist bekannt, dass ein Ringoszillator eine Abhängigkeit der Verzögerung von der Temperatur aufweist. Dadurch kann die Temperatur gemessen werden. Der Schaltkreis kann in einen Chip eingebettet werden und in Verbindung mit einem Zellelement eine effiziente und hochgenaue Temperaturmessung ermöglichen.
Zusammenfassung
Es ist Aufgabe der Erfindung, das genaue Bestimmen von Temperatur und von Spannung auf einer Halbleitervorrichtung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die Merkmale der abhängigen Patentansprüche definieren Ausführungsformen.
Ein Verfahren kann in einer Ausführungsform Modellieren und Kalibrieren von zwei Arten von Sensoren aufweisen, die Teil einer Halbleitervorrichtung sind. Zusätzlich kann das Verfahren das Bestimmen einer Temperatur und Spannung basierend auf Daten, die von zwei Sensoren empfangen werden, aufweisen.
Ein System kann in einer Ausführungsform einen ersten Sensor, einen zweiten Sensor und eine Analysekomponente aufweisen, die gekoppelt ist, um einen Ausgang von sowohl von dem ersten als auch dem zweiten Sensor zu empfangen. Die Analysekomponente kann zum Durchführen eines Verfahrens sein, das das Modellieren und Kalibrieren des ersten und zweiten Sensors aufweist, die Teil einer Halbleitervorrichtung sind. Des Weiteren kann das Verfahren das Bestimmen einer Temperatur und Spannung basierend auf Daten, die von dem ersten und zweiten Sensor empfangen werden, aufweisen.
Ein Verfahren kann in einer Ausführungsform das Modellieren und Kalibrieren eines spannungsempfindlichen Sensors und eines temperaturempfindlichen Sensors aufweisen, die Teil einer Halbleitervorrichtung sind. Man beachte, dass der spannungsempfindliche Sensor und der temperaturempfindliche Sensor in unmittelbarer Nähe sind. Zusätzlich kann das Verfahren Bestimmen einer Temperatur und Spannung basierend auf Daten aufweisen, die von dem spannungsempfindlichen Sensor und dem temperaturempfindlichen Sensor empfangen wurden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Innerhalb der begleitenden Zeichnungen, sind verschiedene Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der Erfindung beispielhaft und nicht beschränkend dargestellt. Es wird angemerkt, dass ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente durch die Figuren hindurch bezeichnen. Die Zeichnungen, auf die in dieser Beschreibung Bezug genommen wird, sollten nicht als maßstabsgetreu verstanden werden, ausgenommen wenn spezifisch angemerkt.
1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verlustinverters in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm von beispielhaften Verlustinvertern mit MOS-Komponenten in Übereinstimmung mit manchen Ausführungsformen der Erfindung.
3 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Ringoszillators in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
4 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verlustinversionsgraphen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
5 ist ein Blockdiagramm eines anderen beispielhaften Ringoszillators in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
6 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Verlustinverter-Eingangssteuerungskonfiguration in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
7 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Verlustinverter-Ausgangssteuerungskonfiguration in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
8 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Verlustinverter- und Steuerungsringkonfiguration in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
9 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verzögerungsmesssystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
10 ist ein Blockdiagramm eins beispielhaften Zeitverlaufsdiagramms in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
11 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verzögerungsmesssystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
12 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Muller-C-Elements in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
13 ist ein Diagramm eines beispielhaften Zeitverlaufsgraphen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
14 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verzögerungsmesssystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
15 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Analysesystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
16 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Analysesystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
17 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Analysesystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
18 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Analyseverfahrens in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
19 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verlustinversionsprozesses in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
20 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Analyseprozesses in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
21 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsform der Erfindung.
22 ist ein Blockdiagramm des iterativen Lösens von bivariaten Gleichungen, um Knotentemperatur und Spannung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung abzuleiten.
23 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, um Intra-Die-Prozessvariationen (PV) zu kalibrieren.
24 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Standardringoszillators in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
25 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verlustinverterbildungsprozesses in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
26 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verzögerungsmesssystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
27 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verzögerungsmessverfahrens in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
28 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Übergangsfertigstellungsdetektionsprozesses in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
29 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Analyseverfahrens in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Es wird gewürdigt, dass Ausgaben von Verlustkomponentenszenarien in einer Vielzahl von unterschiedlichen Analysen verwendet werden können. In einer Ausführungsform können Verlustinversionsausgaben beim Detektieren von Übergangsverzögerungen verwendet werden, die verwendet werden, um eine Vielzahl von Belangen zu analysieren. In einer beispielhaften Implementierung können die Verlustinversionsausgaben verwendet werden, um Herstellungsprozesseinhaltung und Defekte zu analysieren. In einer Ausführungsform kann (können) Ausgabe(n) von einem oder mehreren Ringoszillatoren mit Leckstromkomponente (nachfolgend als Verlustringoszillatoren bezeichnet) verwendet werden, um die Temperatur an dem Ort(en) des einen oder der mehreren Verlustringoszillatoren während des Betriebs eines Chips, der den einen oder die mehreren Verlustringoszillatoren aufweist, zu bestimmen. In einer Ausführungsform ist ein Verlustringoszillator in nächster Nähe zu einem Ringoszillator ohne Leckstromkomponente (nachfolgend als Standardringoszillator bzw. Nicht-Verlustringoszillator bezeichnet) angeordnet, und Ausgabe von dem Verlustringoszillator und Ausgabe von dem Standardringoszillator können zusammen verwendet werden, um die Temperatur und Spannung an dem Ort der Verlust- und Standardringoszillatoren während des Betriebs eines Chips, der diese zwei Arten von Ringoszillatoren aufweist, zu bestimmen. In einer Ausführungsform können mehrere Paare von einem Verlustringoszillator und einem Standardringoszillator in mehreren Orten eines Dies oder Chips implementiert werden, um die Temperatur und Spannung an diesen mehreren Orten während des Betriebs des Dies oder Chips zu bestimmen.
1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Leckstrominverters 100 (nachfolgend als Verlustinverter bezeichnet) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Der Verlustinverter 100 weist eine Heraufzieh-(Pullup-)Komponente 100, eine Leckstromkomponente 120 (leakage; nachfolgend als Verlustkomponente bezeichnet) und eine Herabzieh-(Pulldown-)Komponente 130 auf. In einer beispielhaften Implementierung ist die Verlustkomponente 120 in Reihe zwischen der Heraufziehkomponente 110 und der Herabziehkomponente 130 gekoppelt. Die Komponenten des Verlustinverters 100 arbeiten kooperativ, um ein Signal heraufzuziehen und herabzuziehen. In einer Ausführungsform ist die Heraufziehkomponente 110 konfigurierbar, um eine Heraufzieh-Operation durchzuführen, um ein Signal heraufzuziehen, die Herabziehkomponente 130 ist konfigurierbar, um eine Herabzieh-Operation durchzuführen, um das Signal herabzuziehen; und ein Verlust in der Verlustkomponente 120 hat Auswirkung auf zumindest einen Übergang des Signals.
In einer Ausführungsform ist eine Übergangsverzögerung, die mit der Herabzieh-Operation assoziiert ist, asymmetrisch in Bezug auf eine Übergangsverzögerung, die mit der Heraufziehoperation assoziiert ist, und die Asymmetrie ist mit einem Effekt des Verluststroms auf den zumindest einen Übergang des Signals assoziiert. In einer beispielhaften Implementierung ist der zumindest eine Übergang des Signals durch den Graph 140 mit einer relativ schnell ansteigenden Übergangsverzögerung 141 und einer relativ langsamen Übergangsverzögerung 142 dargestellt. In einer beispielhaften Implementierung ist der zumindest eine Übergang des Signals durch Graph 150 mit einer relativ langsam ansteigenden Übergangsverzögerung 151 und einer relativ schnellen Übergangsverzögerung 152 dargestellt. Es wird gewürdigt, dass die Heraufziehkomponente 110, die Verlustkomponente 120 und die Herabziehkomponente 130 eine Vielzahl von Komponenten aufweisen können. In einer Ausführungsform weist die Verlustkomponente einen Transistor in dem Aus-Zustand auf, der erlaubt, dass ein Verluststrom fließt.
2 ist ein Blockdiagramm von beispielhaften Verlustinvertern mit MOS-Komponenten in Übereinstimmung mit manchen Ausführungsformen der Erfindung. Es wird gewürdigt, dass es eine Vielzahl von anderen Verlustinverterkonfigurationen gibt. Der Verlustinverter 210 weist einen NMOS-Verlusttransistor 212 auf und der Verlustinverter 220 weist einen PMOS-Verlusttransistor 222 auf.
Der Verlustinverter 210 weist einen Heraufziehkomponenten-PMOS-Transistor 211, Verlustkomponenten-NMOS-Verlusttransistor 212 und Herabziehkomponenten-NMOS-Transistor 213 auf. In einer beispielhaften Implementierung ist das eingehende Signal niedrig (low) und der Herabziehkomponenten-NMOS-Transistor 213 schaltet ab, der Heraufziehkomponenten-PMOS-Transistor 211 schaltet an, um eine Heraufziehoperation durchzuführen, und der Verlustkomponenten-NMOS-Transistor 212 hat keine Auswirkung auf einen Ausgangssignalübergang zu einem heraufgezogenen Wert. In einer beispielhaften Implementierung ist das eingehende Signal hoch (high) und der Heraufziehkomponenten-PMOS-Transistor 211 schaltet ab, der Herabziehkomponenten-NMOS-Transistor 213 schaltet an, um eine Herabziehoperation durchzuführen, aber der Verlustkomponenten-NMOS-Transistor 212 hat Auswirkung auf den Ausgangssignalübergang. Da der Verlustkomponenten-NMOS-Transistor 212 aus ist, korrespondiert die Herabziehübergangsverzögerung einer Verzögerung für Verluststrom und korrespondierenden Herabziehwert, um durch den Verlustkomponenten-NMOS-Transistor 212 „sich auszubreiten”. In einer Ausführungsform sind die Operationen des Verlustinverters 210 durch Graph 214 mit einer relativ schnell ansteigenden Übergangsverzögerung 217 und einer relativ langsam fallenden Übergangsverzögerung 219 dargestellt.
Verlustinverter 220 weist Heraufziehkomponenten-PMOS-Transistor 221, Verlustkomponenten-PMOS-Verlusttransistor 222 und Herabziehkomponenten-NMOS-Transistor 223 auf. In einer beispielhaften Implementierung ist das eingehende Signal high und der Heraufziehkomponenten-PMOS-Transistor 221 schaltet ab, der Herabziehkomponenten-NMOS-Transistor 223 schaltet an, um eine Herabziehoperation durchzuführen, und der Verlustkomponenten-PMOS-Transistor 222 hat keine Auswirkung auf einen Ausgangssignalübergang zu einem herabgezogenen Wert. In einer beispielhaften Implementierung ist das eingehende Signal low und der Herabziehkomponenten-NMOS-Transistor 223 schaltet ab, der Heraufziehkomponenten-PMOS-Transistor 221 schaltet an, um eine Heraufziehoperation durchzuführen, aber der Verlustkomponenten-PMOS-Transistor 222 hat Auswirkung auf den Ausgangssignalübergang. Da der Verlustkomponenten-PMOS-Transistor 222 aus ist, korrespondiert die Herabziehübergangsverzögerung zu einer Verzögerung für Verluststrom und korrespondierendem Heraufziehwert, um durch die Verlustkomponenten-PMOS-Transistor 222 „sich auszubreiten”. In einer Ausführungsform sind die Operationen des Verlustinverters 220 durch Graph 224 mit einer relativ langsam ansteigenden Übergangsverzögerung 227 und einer relativ schnell fallenden Übergangsverzögerung 229 dargestellt.
Es wird gewürdigt, dass ein Verlustinverter in einer Vielzahl von Komponentenkonfigurationen enthalten sein kann. In einer Ausführungsform kann der Verlustinverter in einer Ringkonfiguration enthalten sein. In einer beispielhaften Implementierung weist der Ringoszillator zumindest einen Verlustinverter auf, der konfiguriert ist, ein Signal überzugehen, wobei ein Verluststrom einen Übergang des Signals beeinflusst und der zumindest eine Verlustinverter als Teil eines Ringpfades gekoppelt ist. Der zumindest eine Verlustinverter kann eine Verlustkomponente aufweisen, die in Reihe zwischen einer Heraufziehkomponente und einer Herabziehkomponente gekoppelt ist, wobei Verlust in der Verlustkomponente zumindest einen Übergang beeinflusst. Der zumindest eine Verlustinverter kann eine steigende Übergangsverzögerung und eine fallende Übergangsverzögerung haben, die asymmetrisch sind. Der Ringoszillator kann einen Ausgang aufweisen, der eine Anzeige einer Übergangsverzögerung in dem Signal aufweist, und kann eine Steuerkomponente aufweisen, die mit dem Ringpfad gekoppelt ist, um einen Zustand des Signals zu steuern. Es wird gewürdigt, dass der Ringoszillator eine Vielzahl von Verlustinvertern aufweisen kann. In einer beispielhaften Implementierung ist zumindest ein Verlustinverter in Reihe mit einem anderen Verlustinverter in dem Ringpfad gekoppelt.
3 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Ringoszillators 300 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Der Ringoszillator 300 weist Verlustinverter 320 und 340, und Logikkomponenten 310 und 330 und angesteuerten Inverter 350 auf. Die Komponenten sind in Reihe in einem Ringpfad gekoppelt. Verlustinverter 320 und 340 weisen NMOS-Verlusttransistoren auf.
Die Komponenten des Ringoszillators 300 arbeiten kooperativ, um ein Signal zu oszillieren. In einer Ausführungsform weisen Oszillationen Inversionen eines Signalzustandes auf. Verlustinverter 320 und 340 oszillieren oder invertieren einen Signalzustand, wobei zumindest ein Inversionsübergang durch eine Verlustcharakteristik eines Verlustinverters beeinflusst ist. In einer beispielhaften Implementierung haben die oszillationsansteigenden Übergänge und fallenden Übergänge asymmetrische Übergangsverzögerungen. In einer Ausführungsform sind die Verlustinverter 320 NMOS-Verlustinverter ähnlich zu dem Verlustinverter 210. Die AND-Logikkomponenten 310 und 330 können ein Signal steuern und das Signal auf einen Wert ansteuern. Ein Aktivierungssignal 303 kann verwendet werden, um die AND-Steuerlogikkomponenten 310 und 330 zu „aktivieren”. Während die vorliegende Ausführungsform des Oszillationsrings 300 mit demselben Aktivierungssignal 300 gezeigt ist, dass die AND-Logikkomponenten 310 und 330 „aktiviert”, wird gewürdigt, dass ein unterschiedliches jeweiliges Aktivierungssignal verwendet werden kann, um jede der AND-Logikkomponenten 310 und 330 zu „aktivieren”. Der angesteuerte Inverter 350 schaltet An- und Aus-Zustände in Antwort auf ein Ansteuerungssignal ohne Auswirkungen, die mit einem Verlusttransistor assoziiert sind. Der Ringoszillator 300 hat eine Aufspaltung 307 in dem Ringpfad, die eine Ausgabe 304 weiterleitet. Der Zustand des Ausgangs 304 ist ähnlich zu dem Zustand eines Eingangs zu dem Verlustinverter 320.
4 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verlustinversionsgraphen 400 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Das Aktivierungssignal 303 ist auf High gesetzt, um den Fluss von Informationen durch die AND-Gatter 310 und 320 für eine Ausgabe zu „aktivieren”, die den Logikwert an dem anderen Eingang der AND-Gatter nachahmt. In einer beispielhaften Implementierung initiiert das Aktivieren einen Übergang auf einen hohen Logikwert in einem Signal bei Punkt 391 des Oszillationsrings 300. Dieser hohe Logikwert an dem Eingang des Verlustinverters 340 triggert einen inversen Übergang oder fallenden Übergang zu einem niedrigen Logikwert bei Punkt 392 eines Ausgangssignals von dem Verlustinverter 340. Wie in der Figur gezeigt, ist die Verzögerung im Vervollständigen eines fallenden Übergangs in einem Signal von dem Verlustinverter 340 relativ lang verglichen mit ansteigenden Übergängen in dem Signal bei Punkt 391. Der Ausgang bei Punkt 393 eines nachfolgenden angesteuerten Inverters 350 ist invertiert. Die Übergänge im Ausgangssignal 304 ahmen Übergänge bei Punkt 393 mit einer leichten Zeitverschiebung aufgrund von Ausbreitung durch die AND-Komponente 310 nach. Der Ausgang von Verlustinverter 320 bei Punkt 394 hat wiederum relativ langsame oder lange fallende Übergänge und relativ schnelle oder kurze ansteigende Übergänge.
5 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Ringoszillators 500 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Der Ringoszillator 500 weist Verlustinverter 520 und 540, Steuerkomponenten 510, 530 und 550 auf. Die Komponenten sind in Reihe in einem Ringpfad gekoppelt. Verlustinverter 520 und 540 weisen PMOS-Verlusttransistoren auf.
Die Komponenten des Ringoszillators 500 arbeiten kooperativ, um ein Signal zu oszillieren. In einer Ausführungsform weisen Oszillationen Inversionen eines Signalzustands auf. Verlustinverter 520 und 540 oszillieren oder invertieren einen Signalzustand, wobei zumindest ein Inversionsübergang durch eine Verlustcharakteristik eines Verlustinverters beeinflusst ist. In einer beispielhaften Implementierung haben die oszillationsansteigenden Übergänge und fallenden Übergänge asymmetrische Übergangsverzögerungen. In einer Ausführungsform sind die Verlustinverter 520 und 540 PMOS-Verlustinverter ähnlich zu dem Verlustinverter 220. Die Steuerkomponenten 510 und 530 können ein Signal steuern und das Signal auf einen Wert antreiben. In einer Ausführungsform weisen die Steuerkomponenten 510 und 530 jeweils eine NAND-Logikkomponente auf, wobei ein erster Eingang mit einer Aktivierung gekoppelt ist und ein invertierter zweiter Eingang mit dem Ringpfad gekoppelt ist. Ein Aktivierungssignal 503 kann verwendet werden, um NAND-Steuerlogikkomponenten 510 und 530 zu „aktivieren”. Es wird gewürdigt, dass ein unterschiedliches jeweiliges Aktivierungssignal verwendet werden kann, um jede der NAND-Logikkomponenten 510 und 530 zu „aktivieren”. Steuerkomponente 550 weist einen angesteuerten Inverter auf, der An- und Aus-Zustände in Antwort auf ein Ansteuerungssignal schaltet. Der angesteuerte Inverter 550 schaltet An- und Aus-Zustände in Antwort auf ein Ansteuerungssignal ohne Auswirkungen, die mit einem Verlusttransistor assoziiert sind. Ringoszillator 500 hat eine Aufspaltung 507 in den Ringpfad, die einen Ausgang 504 weiterleitet. Der Zustand des Ausgangs 504 ist ähnlich zu dem Zustand eines Eingangs zu dem Verlustinverter 520.
Es wird gewürdigt, dass eine Vielzahl von Steuerungen mit den Verlustinvertern verwendet werden kann. 6 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Verlustinverter-Eingangssteuerkonfiguration 600 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Die Verlustinverter-Eingangssteuerungskonfiguration 600 weist eine Steuerkomponente 610 und einen Verlustinverter 620 auf. Steuerkomponente 610 steuert den Eingang zu dem Verlustinverter 620. Es wird gewürdigt, dass Steuerkomponente 610 den Eingang zu dem Verlustinverter 620 in einer Vielzahl von Arten steuern kann. Steuerkomponente 610 kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Komponenten (zum Beispiel Logikgatter, An/Ausangesteuerte Inverter, etc.) aufweisen. Steuerkomponente 610 kann einen Zustand (zum Beispiel logischen Wert, High/Low-Spannung, etc.) eines Eingangs zu dem Verlustinverter 620 steuern. Steuerkomponente 610 kann einen Zeitablauf (zum Beispiel Synchronisieren mit anderen Eingängen, Triggern basierend auf eine Aktivierung, etc.) eines Eingangs zu dem Verlustinverter 620 steuern.
7 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Verlustinverter-Ausgangssteuerkonfiguration 700 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Die Verlustinverter-Ausgangssteuerungskonfiguration 700 weist eine Steuerkomponente 710 und einen Verlustinverter 720 auf. Steuerkomponente 710 steuert den Ausgang von dem Verlustinverter 720. Es wird gewürdigt, dass Steuerkomponente 710 den Ausgang von dem Verlustinverter 720 in einer Vielzahl von Arten steuern kann. Steuerkomponente 710 kann einen Zustand (zum Beispiel logischen Wert, High/Low-Spannung, etc.) eines Ausgangs von dem Verlustinverter 720 steuern. Steuerkomponente 710 kann einen Zeitablauf (zum Beispiel Synchronisieren mit anderen Ausgängen, Triggern basierend auf einer Aktivierung, etc.) eines Ausgangs von dem Verlustinverter 720 steuern.
Es wird gewürdigt, dass zumindest ein Verlustinverter und eine Steuerkomponente alleine oder in Kombination mit anderen Steuerkomponenten und Verlustinvertern implementiert werden können. 8 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Verlustinverter- und Steuerringkonfiguration 800 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Steuerringkonfiguration 800 weist Steuerkomponenten (zum Beispiel 811, 812 und 813) und Verlustinverter (zum Beispiel 821 und 822) auf. Steuerkomponenten 811, 812 und 813 können verwendet werden, um eine Vielzahl von unterschiedlichen Arten von Steuerungen (zum Beispiel Zustandsbestimmung, Zeitablauf, etc.) zu implementieren. Es wird gewürdigt, dass Steuerkomponenten 811, 812 und 813 Steuereingänge (zum Beispiel aktiviert, triggert, etc.) empfangen können, die die Steuerung lenken. In einer Ausführungsform empfängt die Steuerkomponente 811 den Steuereingang 809. In einer beispielhaften Implementierung weisen Steuerkomponenten 811 und 812 Logikgatter (zum Beispiel ähnlich 310, 330, 510, 530, etc.) auf und Steuerkomponente 813 weist einen An/Aus-angesteuerten Inverter (zum Beispiel ähnlich zu 350, 550, etc.) auf.
Es wird gewürdigt, dass es eine Vielzahl von Verlustinversionsstufen geben kann, deren Verzögerung überwiegend durch Verluststrom angesteuert wird. In einer Ausführungsform kann die Verlustinversionsstufe eine verlusthungrige Stufe sein, die nicht notwendigerweise ein Inverter ist. In einer Ausführungsform kann, statt nur eine der Stufen gesteuert zu haben, es beide von diesen gesteuert haben. In einer beispielhaften Implementierung würden beide N und P mit einer Verlustvorrichtung gesteuert werden. Es kann eine wirklich winzige Verallgemeinerung als einen Verluststrom ausgehungerten Inverter geben. Es kann einen Antriebsinverter und ein Durchlassgatter geben, das aus ist, wie ein Dreizustandsinverter, der im Wesentlichen aus ist.
Es wird gewürdigt, dass vorliegende Systeme und Verfahren in einer Vielzahl von Situationen oder Umgebungen implementiert werden können, um eine Vielzahl von Analysen zu vereinfachen. In einer Ausführungsform wird eine Signalübergangsverzögerung gemessen. Die Übergangsverzögerung kann einer Verzögerung von der Initiierung eines Inversionsübergangs zu dem Fertigstellen des Inversionsübergangs korrespondieren. Die Übergangsverzögerungen können asymmetrisch sein und eine Menge an Zeit, um ein Heraufziehen oder Übergangsansteigen fertigzustellen, kann unterschiedlich von einer Menge an Zeit sein, um ein Herabziehen oder Übergangsabfallen fertigzustellen (zum Beispiel schneller Ansteigübergang versus langsamer Abfallübergang, umgekehrt, etc.). Die Messung kann mit einer isolierten oder bestimmten Übergangsrichtung assoziiert sein (zum Beispiel Messung von Verzögerung, die mit einem langsam fallenden Übergang assoziiert ist, unterschiedlich von Verzögerung, die mit einem schnell ansteigenden Übergang assoziiert ist, umgekehrt, etc.). Die Verzögerungen können durch eine Vielzahl von Operationen eingeführt werden (zum Beispiel Verzögerung, die mit einer regulären Heraufzieh-Operation assoziiert ist, versus mit dem Warten für Verlustbedingungen auf einer Herabzieh-Operation, Verzögerung, die mit einer Vorladungsoperation assoziiert ist, versus eine Leseoperation, etc.). Das Anzeichen von Verzögerungsmessungen kann in einer Vielzahl von unterschiedlichen Analysen verwendet werden (zum Beispiel Analysen von Herstellungsprozesseinhaltung und Defekten, Verluststromleistungsverbrauch, etc.). Der Analyseprozess kann Analysieren eines Herstellungsprozesses und Betriebsparameter basierend auf der Menge an Verzögerungszeit, die mit einem Übergang assoziiert ist, aufweisen. In einer Ausführungsform kann der Analyseprozess das Bestimmen der Temperatur an dem Ort (den Orten) des einen oder der mehreren Verlustringoszillatoren während des Betriebs eines Chips aufweisen, der den einen oder die mehreren Verlustringoszillatoren aufweist. In einer Ausführungsform ist ein Verlustringoszillator in nächster Nähe zu einem Standardringoszillator angeordnet, und der Analyseprozess kann verwendet werden, um die Temperatur und Spannung an dem Ort des Verlustringoszillators und des Standardringoszillators während des Betriebs eines Chips zu bestimmen, der den Verlustringoszillator und den Standardringoszillator aufweist. In einer Ausführungsform können mehrere Paare eines Verlustringoszillators und Standardringoszillators in mehreren Orten eines Dies oder Chips implementiert werden und der Analyseprozess kann das Bestimmen der Temperatur und Spannung an diesen mehreren Orten während des Betriebs des Dies oder Chips aufweisen.
9 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verzögerungsmesssystems 900 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Das Verzögerungsmesssystem 900 weist eine erste Übergangsstufe 910, eine zweite Übergangsstufe 920 und eine Übergangsfertigstellungsdetektionskomponente 930 auf. Die erste Übergangsstufe 910 weist eine erste Prüfkomponente 911 und angesteuerten Inverter 912 auf und die erste Übergangsstufe 910 ist betreibbar, um zumindest einen Inversionsübergang zu verursachen. Die zweite Übergangsstufe 920 weist eine zweite Prüfkomponente 921 und angesteuerten Inverter 922 auf und die zweite Übergangsstufe 920 ist betreibbar, zumindest einen Inversionsübergang zu verursachen. Die Übergangsfertigstellungsdetektionskomponente 930 ist mit der ersten Prüfkomponente 911 und der zweiten Prüfkomponente 921 gekoppelt. Die Übergangsfertigstellungsdetektionskomponente 930 ist betreibbar, ein Anzeichen der Menge von Verzögerungszeit vom Initiieren eines Inversionsübergangs zum Fertigstellen des Inversionsübergangs zu detektieren. Es wird gewürdigt, dass Komponenten des beispielhaften Verzögerungsmesssystems 900 eine Vielzahl von unterschiedlichen Konfigurationen aufweisen können. Zusätzliche unterschiedliche beispielhafte Verzögerungsmesssystemkonfigurationen und -komponenten sind in späteren Abschnitten der vorliegenden Beschreibung beschrieben.
Das Anzeichen der Menge an Verzögerungszeit kann auf dem Ausgang der Übergangsfertigstellungsdetektionsvorrichtung basiert werden und kann auf einen Aspekt (zum Beispiel Heraufziehen versus Herabziehen, ansteigender Übergang versus fallender Übergang, etc.) einer asymmetrischen Verzögerung gerichtet sein. In einer Ausführungsform kann das Anzeichen einer Übergangsverzögerung Verzögerungen, die mit Übergängen in einer Richtung (zum Beispiel Heraufziehen, Ansteigen, etc.) assoziiert sind, von Verzögerungen, die mit Übergängen in einer anderen Richtung (zum Beispiel Herabziehen, Fallen, etc.) oder umgekehrt isolieren. 10 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Ablaufdiagramms einer Zählung von langsam fallenden Übergängen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Die ansteigenden Flanken des Zählsignals 1020 sind mit den langsam fallenden Übergängen des Übergangsfertigstellungsdetektionsvorrichtungsausgangssignals 1010 assoziiert. Die Zählung der langsam fallenden Übergänge kann verwendet werden, um eine langsam fallende Übergangsverzögerungszeit oder Zeit, um den langsam fallenden Übergang fertigzustellen, zu bestimmen. Es wird gewürdigt, das isolierte Angabe oder Messung einer Übergangsverzögerung, die mit einer Übergangsrichtung assoziiert ist, verwendet werden kann, um Überprüfung und Analyse von Charakteristika und Merkmalen, die mit den Prüfkomponenten assoziiert sind, zu verfeinern. Zusätzliche Beschreibungen von Überprüfung und Analyse von Charakteristika und Merkmalen, die mit den Prüfkomponenten assoziiert sind, wird in späteren Abschnitten dargelegt.
Es wird gewürdigt, dass eine Vielzahl von unterschiedlichen Komponenten in den Übergangsstufen und einer Übergangsfertigstellungsdetektionskomponente enthalten sein können. Übergangsstufe 910 und 920 können Heraufziehkomponenten und Herabziehkomponenten aufweisen. Eine Prüfkomponente kann einen Übergang selbst verursachen oder einen Übergang von einer anderen Komponente beeinflussen (zum Beispiel verzögern, ändern, etc.). Die Prüfkomponente 911 und Prüfkomponente 921 können Inverter sein. Ein Inverter kann ein Verlustinverter sein und eine Übergangsverzögerung haben, die primär eine Funktion des Verluststroms ist. Die Ausgänge der Übergangsstufen können invertiert werden, ob die Prüfkomponente 911 und Prüfkomponente 921 selbst ihre jeweiligen Eingänge invertieren oder nicht. In einer Ausführungsform können die Übergangsstufen einen Inverter mit einer Übergangsverzögerung aufweisen, die primär eine Funktion des Ansteuerstroms (zum Beispiel Sättigungsstrom, An-Strom, etc.) ist.
11 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verzögerungsmesssystems 1100 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Die Prüfkomponenten im Verzögerungsmesssystem 1100 sind Verlustinverter. Das Verzögerungsmesssystem 1100 weist eine erste Übergangsstufe 1110, zweite Übergangsstufe 1120, Übergangsfertigstellungsdetektionskomponente 1130 und Steuerkomponente 1150 auf. Übergangsstufe 1110 weist Verlustinverter 1111 und angesteuerten Inverter 1112 auf. Übergangsstufe 1120 weist Verlustinverter 1121 und angesteuerten Inverter 1122 auf. Übergangsfertigstellungsdetektionskomponente 1130 weist C-Element 1131 und angesteuerten Inverter 1132 auf.
In einer Ausführungsform sind Verlustinverter 1111 und 1121 konfiguriert, ein Signal zu übergehen, wobei ein Verluststrom einen Übergang des Signals beeinflusst. In einer beispielhaften Implementierung beeinflusst die Verluststromcharakteristik eine Übergangsverzögerung (zum Beispiel eine Verzögerung vom Beginnen eines Übergangs zum Fertigstellen des Übergangs, etc.). Die Beeinflussung kann das Verzögern des Übergangs aufweisen. Die Verluststromcharakteristik kann das Ansteigen oder Heraufziehen der Übergangsverzögerung oder das Abfallen oder Herabziehen der Übergangsverzögerung beeinflussen.
12 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Muller-C-Elements 1200 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Das Muller-C-Element 1200 weist NAND-Logikkomponenten 1230 und 1240, OR-Logikgatter 1210 und 1220 auf. Die Eingänge zu dem OR-Logikgatter 1210 sind invertiert. Das Muller-C-Element 1200 hat zwei Eingänge und einen Ausgang. Das Muller-C-Element 1200 ist betreibbar: Eine logische 0 auszugeben, wenn die zwei Eingänge beide eine logische 0 sind und fortzufahren, eine logische 0 auszugeben, bis die zwei Eingänge eine logische 1 sind; eine logische 1 auszugeben, wenn die zwei Eingänge beide eine logische 1 sind und fortzufahren, eine logische 1 auszugeben, bis die zwei Eingänge eine logische 0 sind. Der Ausgang ändert sich nicht, wenn: Beide Eingänge eine logische 0 sind und nur einer der Eingänge sich zu einer logischen 1 ändert; oder beide Eingänge eine logische 1 sind und nur einer der Eingänge sich auf eine logische 0 ändert.
13 ist ein Diagramm eines beispielhaften Zeitablaufgraphen 1300 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Der Zeitablaufgraph 1300 korrespondiert zu einer beispielhaften Implementierung des Verzögerungsmesssystems 1100 und stellt jeweilige Signalübergänge an Punkten 1171, 1172, 1173, 1174, 1175, 1177, 1178 und 1179 dar.
14 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verzögerungsmesssystems 1400 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Die Komponenten des Verzögerungsmesssystems 1400 sind ähnlich zu einer Ausführungsform des Verzögerungsmesssystems 1100, wenn NMOS-Verlustinverter die Prüfkomponenten sind. Das Verzögerungsmesssystem 1400 weist eine erste Übergangsstufe 1410, zweite Übergangsstufe 1420, Übergangsfertigstellungsdetektionskomponente 1430 und Steuerkomponente 1450 auf. Übergangsstufe 1410 weist Verlustinverter 1411 und angesteuerten Inverter 1412 auf. Übergangsstufe 1420 weist Verlustinverter 1421 und angesteuerten Inverter 1422 auf. Übergangsfertigstellungsdetektionskomponente 1430 weist C-Element 1431 und angesteuerten Inverter 1432 auf. In einer Ausführungsform weisen Verlustinverter 1411 und Verlustinverter 1421 NMOS-Verlustinverter ähnlich zu NMOS-Verlustinverter 1410 auf und C-Element 1431 weist ein C-Element ähnlich zu C-Element 1200 auf.
15 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Analysesystems 1500 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Das Analysesystem 1500 weist eine Verlustinversionskomponente 1510 und Analysekomponente 1520 auf. Es wird gewürdigt, dass die Verlustinversionskomponente 1510 eine Vielzahl von Verlustinversionsimplementierungen aufweisen kann. Verlustinversionskomponente 1510 kann zumindest einen Verlustinverter (zum Beispiel 100, 210, 220, etc.) aufweisen. Verlustinversionskomponente 1510 kann zumindest eine Steuerkomponente (zum Beispiel 310, 510, 610, 710, etc.) aufweisen. Es wird auch gewürdigt, dass Analysekomponente 1520 eine Vielzahl von Implementierungen aufweisen kann. Die Analysekomponente 1520 kann Komponenten auf dem Chip mit der Verlustinversionskomponente, Komponenten außerhalb des Chips von der Verlustinversionskomponente, Kombinationen von Komponenten auf und außerhalb des Chips aufweisen. Es wird auch gewürdigt, dass die Analysekomponente 1520 eine Vielzahl von unterschiedlichen Analysen durchführen kann. In einer beispielhaften Implementierung kann die Analyse Übergangsverzögerungen, Bestimmung von Verlustleistungsverbrauch, Herstellungsprozesserfüllung und Defekte, etc. aufweisen.
16 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Analysesystems 1600 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Das Analysesystem 1600 weist eine Verlustinversionskomponente 1610 und eine Analysekomponente 1620 auf. Die Verlustinversionskomponente 1610 weist einen Verlustoszillationsring auf, der AND-Gatter 1611 und 1613, Verlustinverter 1612 und 1614 und An/Aus-angesteuerte Inverter 1615 aufweist, die in einem Ring gekoppelt sind. Ausgang 1604 wird von der Verlustinversionskomponente 1610 zur Analysekomponente 1620 weitergeleitet. Analysekomponente 1620 weist einen Zähler 1621 und eine Verarbeitungskomponente 1622 auf.
17 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Analysesystems 1700 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Das Analysesystem 1700 weist eine Verzögerungsmesskomponente oder System 1710 und eine Analysekomponente 1720 auf. Das Verzögerungsmesssystem 1710 weist eine erste Übergangsstufe 1713, eine zweite Übergangsstufe 1714, eine Übergangsfertigstellungsdetektionskomponente 1715 und Steuerkomponente 1711 auf. Die erste Übergangsstufe 1731 weist eine erste Prüfkomponente 1713 und einen angesteuerten Inverter 1732 auf. Die zweite Übergangsstufe 1714 weist eine zweite Prüfkomponente 1741 und einen angesteuerten Inverter 1742 auf. Die Übergangsfertigstellungsdetektionskomponente 1715 weist ein C-Element 1751 und angesteuerten Inverter 1752 auf. Die Komponenten des Verzögerungsmesssystems 1710 sind ähnlich zu Komponenten des Verzögerungsmesssystems 900. Die Analysekomponente 1720 führt eine Analyse basierend auf dem Ausgang 1704 des Verzögerungsmesssystems 1710 durch. In einer Ausführungsform führt die Analysekomponente 1720 einen Analyseprozess ähnlich zu einem Analyseprozess von Block 1820 durch.
In einer Ausführungsform, während eine Angabe eines Verluststroms gemessen wird, wird eine Analyse auf andere Aspekte über den Verluststrom hinaus gerichtet. In einer beispielhaften Implementierung ist die Analyse mehr mit einer verwandten aber unterschiedlichen Charakteristik beschäftigt. Die Beschäftigung oder Prüfung kann darauf gerichtet sein, was der statische Leistungsverbrauch der Vorrichtung ist. Es wird gewürdigt, dass es viel Analyse gibt, die getan werden kann, während die Verzögerung in der Frequenz überprüft wird. In einer Ausführungsform werden Komponentenkonfigurationen und Operationen in Spice simuliert und dann mit dem gemessenen Ergebnis mit vorliegenden Systemen verglichen. Wenn die physikalische Implementierung schneller läuft als die simulierte Version, dann gibt es ein Anzeichen, dass der Verlust höher ist als erwartet. In einer Ausführungsform wird der Unterschied zwischen dem PMOS- und NMOS-Verlust analysiert. Dies ist ähnlich zu asymmetrischen Situationen. Eine Sache, die vorher extrem herausfordernd in Begriffen von Ringoszillator war, ist, wie herauszufinden ist, wie viel einer Charakteristik (zum Beispiel Verzögerung, Leistungsverbrauch, etc.) mit NMOS-Komponenten assoziiert ist oder diesen zuzuschreiben ist und wie viel mit PMOS-Komponenten assoziiert ist oder diesen zuzuschreiben ist.
Es wird gewürdigt, dass vorliegende Systeme und Verfahren in einer Vielzahl von Situationen oder Umgebungen implementiert werden können. Vorliegende Systeme und Verfahren können Bestätigung von Chip-Erfüllung mit Designspezifikationen und Detektion von Herstellungsprozessregularitäten vereinfachen. Vorliegende Systeme und Verfahren können die Überprüfung und Analyse von asymmetrischen Charakteristiken vereinfachen. Der Ausgang von vorliegenden Systemen kann eine Wellenform aufweisen, die für einen Zähler akzeptierbar ist. In einer Ausführungsform gibt es einen 50%-Arbeitszyklusausgang ähnlich zu einem Takt, wobei Frequenz und Arbeitszyklus beide durch einen langsamen Übergang bestimmt werden, der verwendet werden kann, um einen Zähler anzusteuern. In einer Ausführungsform können eine Frequenz und Arbeitszyklus durch einen schnellen Übergang bestimmt werden. In einer beispielhaften Implementierung vereinfachen die vorliegenden Operationsüberprüfungsansätze Verwendung von relativ kleinen Ringoszillationen mit asymmetrischen Verzögerungsvorrichtungen, die genaue Polaritäten erreichen. Die vorliegenden Ansätze können auch ermöglichen, Messungen und Analysekomponenten (zum Beispiel Komponenten von Systemen 100, 300, 800, 1300 etc.) selektiv an- und abzuschalten, um weitere Bewahrung von Leistungsverbrauch zu vereinfachen. Die vorliegenden Ansätze vereinfachen mehr Überwachungsstrukturen instanziiert zu werden als herkömmliche Versuche und bei niedrigeren Verbrauchskosten. Die vorliegenden Ansätze vereinfachen auch näheres Überwachen von Prozess- und Betriebsparametern. In einer Ausführungsform können vorliegende Systeme und Verfahren Bestimmen der Temperatur bei dem Ort (den Orten) des einen oder der mehreren Verlustringoszillatoren während des Betriebs eines Chips vereinfachen, der den einen oder die mehreren Ringoszillatoren aufweist. In einer Ausführungsform können vorliegende Systeme und Verfahren vereinfachen, die Temperatur und Spannung an dem Ort eines Verlustringoszillators und eines Standardringoszillators während des Betriebs eines Chips zu bestimmen, der den Verlustringoszillator und Standardringoszillator aufweist. In einer Ausführungsform können mehrere Paare eines Verlustringoszillators und eines Standardringoszillators in mehreren Orten eines Dies oder Chips implementiert werden und vorliegende Systeme und Verfahren können vereinfachen, die Temperatur und Spannung an diesen mehreren Orten während des Betriebs des Dies oder Chips zu bestimmen.
18 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Analyseverfahrens 1800 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
In Block 1810 wird ein Verlustinversionsprozess durchgeführt. In einer Ausführungsform weist der Verlustinversionsprozess Heraufziehungen und Herabziehungen auf, wobei zumindest ein Übergang durch Verlustcharakteristika beeinflusst wird. In einer beispielhaften Implementierung weist der Verlustinversionsprozess Übergänge zwischen einem logischen 1-Zustand zu einem logischen 0-Zustand auf.
In Block 1820 wird ein Analyseprozess basierend auf dem Verlustinversionsprozess durchgeführt. Es wird gewürdigt, dass eine Vielzahl von unterschiedlichen Analysen durchgeführt werden kann. In einer Ausführungsform werden Übergangsverzögerungen beim Bestimmen einer Frequenz verwendet und die Frequenz kann zurück zu einem Anzeichen einer Verluststrombestimmung umgewandelt werden. In einer beispielhaften Implementierung ist die Verlustinvertergatterkapazität bekannt und eine RC-(Widerstands-/Kapazitäts-)Verzögerung kann verwendet werden, um den Strom zu bestimmen. In einer beispielhaften Implementierung kann eine Frequenzteilung oder Anpassung eine Funktion der Anzahl von Invertern in dem Ring sein. In einer Ausführungsform kann die Frequenz verwendet werden, um die Temperatur an den Orten des Ringoszillators während des Betriebs eines Chips zu bestimmen. In einer Ausführungsform kann die Frequenz verwendet werden, um die Temperatur und Spannung an dem Ort des Verlust- und Standardringoszillators während des Betriebs eines Chips zu bestimmen, der diese zwei Arten von Ringoszillatoren aufweist.
In einer Ausführungsform werden Ergebnisse von einem Ringoszillator, der einen Verlustinverter aufweist, mit einer Spice-Simulation der Schaltung verglichen. Wenn die aktuelle physikalische Implementierung schneller läuft, dann ist es ein Anzeichen, dass der Verlust höher ist als erwartet. In einer Ausführungsform können Ergebnisse von einem Ringoszillator, der einen Verlustinverter aufweist, verwendet werden, um die Temperatur an den Orten des Ringoszillators während des Betriebs eines Chips zu bestimmen, der den Ringoszillator aufweist. In einer Ausführungsform ist ein Ringoszillator, der einen Verlustinverter aufweist (Verlustringoszillator), in nächster Nähe zu einem Standardringoszillator angeordnet, und Ergebnisse von dem Verlustringoszillator und Ergebnisse von dem Standardringoszillator können zusammen verwendet werden, um die Temperatur und Spannung an dem Ort des Verlustringoszillators und des Standardringoszillators während des Betriebs eines Chips zu bestimmen, der den Verlustringoszillator und Standardringoszillator aufweist. In einer Ausführungsform können mehrere Paare eines Ringoszillators, der einen Verlustinverter aufweist (Verlustringoszillator), und eines Standardringoszillators in mehreren Orten eines Dies oder Chips implementiert werden, um die Temperatur und Spannung an diesen mehreren Orten während des Betriebs des Dies oder Chips zu bestimmen.
In einer Ausführungsform wird eine Simulation durchgeführt, in der die Prüfvorrichtung oder Verlustinverter mit einer Stromquelle in der Simulation ersetzt werden und Ströme, die in die Quelle gesetzt werden, werden durch verschiedene Werte hindurchgefegt. In einer beispielhaften Implementierung werden die Werte hindurchgefegt, bis die Frequenz mit dem übereinstimmt, was gemessen wurde, und das kann verwendet werden als ein Anzeichen, was der Strom auf diesen Verlustvorrichtungen ist. In einer beispielhaften Implementierung werden Charakteristika eines Verlustinverters auf Silizium mit einer simulierten idealen Stromquelle verglichen. In einer beispielhaften Implementierung wird der Ausgang der simulierten Stromquelle entworfen oder graphisch dargestellt versus die Frequenz, und wenn der Strom hoch ist, dann ist die Frequenz hoch. Der Graph kann verwendet werden, um eine gemessene Frequenz einer Verlustinversionskomponente mit einer idealen Graphsimulation zu vergleichen. Der Simulationsgraph kann verwendet werden, um die Korrelation zwischen Frequenz und Strom durchzuführen.
19 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verlustinversionsprozesses 1900 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. In einer Ausführungsform ist der Verlustinversionsprozess 1900 ähnlich zu dem Verlustinversionsprozess von Block 1810.
In Block 1910 wird ein Signal in einem ersten Zustand empfangen. Das Signal kann ein erstes logisches Zustandssignal sein (zum Beispiel eine Charakteristik des Signals korrespondiert zu einem ersten logischen Zustand, etc.). In einer Ausführungsform kann das erste logische Zustandssignal zu einer logischen 1 korrespondieren. In einer anderen Ausführungsform kann das erste logische Zustandssignal zu einer logischen 0 korrespondieren. In einer beispielhaften Implementierung kann das erste logische Zustandssignal zu einem heraufgezogenen oder hohen Spannungssignal korrespondieren. In einer anderen beispielhaften Implementierung kann das erste logische Zustandssignal zu einem herabgezogenen oder niedrigen Spannungssignal korrespondieren.
Im Block 1920 wird eine Charakteristik von zumindest einer Komponente geändert. In einer Ausführungsform ist die Komponente ein Transistor und eine Charakteristik des zumindest einen Transistors wird geändert. Der Transistor kann ein Heraufziehtransistor oder ein Herabziehtransistor sein. Ändern der Charakteristik des Transistors kann den Transistor an- oder abschalten. In einer Ausführungsform wird ein Spannungswert bei einem Gate des Transistors und eine Charakteristik (zum Beispiel Widerstand eines Kanals, etc.) geändert, um den Transistor an- oder abzuschalten. In einer beispielhaften Implementierung invertiert die Änderung in der Komponente den logischen Wert eines Signals.
Im Block 1930 wird ein Signal in einem zweiten Zustand ausgegeben, wobei eine Verzögerung zwischen dem Empfangen des ersten logischen Zustandssignals und dem Ausgeben des zweiten logischen Zustandssignals durch einen Verluststrom beeinflusst ist. Das Signal kann ein zweites logisches Zustandssignal sein. In einer Ausführungsform ist der zweite logische Zustand der Gegensatz oder Inverse des ersten logischen Zustands. In einer beispielhaften Implementierung ist der erste logische Zustand eine logische 1 und der zweite logische Zustand ist eine logische 0. In einer anderen beispielhaften Implementierung ist der erste logische Zustand eine logische 0 und der zweite logische Zustand ist eine logische 1. In einer Ausführungsform erhöht ein Verluststrom die Verzögerung oder macht sie länger, als sie andernfalls brauchen würde, wenn der Verluststrom nicht den Übergang beeinflussen würde.
20 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Analyseprozesses 2000 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. In einer Ausführungsform ist der Analyseprozess 2000 ähnlich zu dem Analyseprozess von Block 1820.
In Block 2010 wird ein Anzeichen, das mit einer Verlustcharakteristik assoziiert ist, empfangen. In einer Ausführungsform weist das Anzeichen Übergänge in einem Signal auf, in dem zumindest eine Übergangsverzögerung durch eine Verlustcharakteristik beeinflusst ist.
Im Block 2020 wird eine Übergangsverzögerungszeit bestimmt, wobei die Übergangsverzögerungszeit durch eine Verlustcharakteristik beeinflusst ist.
Im Block 2030 werden Charakteristika einer Vorrichtung basierend auf der Übergangsverzögerungszeit analysiert. Es wird gewürdigt, dass eine Vielzahl von Charakteristika analysiert werden können. In einer Ausführungsform kann ein Ausgang (können Ausgänge) von einem oder mehreren Verlustringoszillatoren verwendet werden, um die Temperatur an dem Ort (den Orten) des einen oder der mehreren Verlustringoszillatoren während des Betriebs eines Chips zu bestimmen, der den einen oder die mehreren Verlustringoszillatoren aufweist. In einer Ausführungsform ist ein Verlustringoszillator in nächster Nähe zu einem Standardringoszillator angeordnet, und Ausgang von dem Verlustringoszillator und Ausgang von dem Standardringoszillator können zusammen verwendet werden, um die Temperatur und Spannung an dem Ort des Verlustringoszillators und Standardringoszillators während des Betriebs eines Chips zu bestimmen, der den Verlustringoszillator und den Standardringoszillator aufweist. In einer Ausführungsform können mehrere Paare eines Verlustringoszillators und eines Standardringoszillators in mehreren Orten eines Dies oder Chips implementiert werden, um die Temperatur und Spannung an diesen mehreren Orten während des Betriebs des Dies oder Chips zu bestimmen.
21 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 2100 in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, um Temperatur und Spannung an einem Ort eines Dies oder Halbleitervorrichtung zu bestimmen. Obwohl spezifische Operationen in 21 offenbart sind, sind solche Operationen Beispiele. Das Verfahren 2100 mag nicht alle der Operationen, die durch 21 dargestellt sind, aufweisen. Auch kann das Verfahren 2100 verschiedene andere Operationen und/oder Variationen der gezeigten Operationen aufweisen. In ähnlicher Weise kann die Sequenz der Operationen des Flussdiagramms 2100 modifiziert werden. Es wird gewürdigt, dass nicht alle der Operationen im Flussdiagramm 2100 durchgeführt werden mögen. In verschiedenen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Operationen des Verfahrens 2100 durch Software, Firmware, Hardware oder irgendeine Kombination davon durchgeführt werden, aber ist nicht darauf beschränkt. Verfahren 2100 kann Prozesse von Ausführungsformen der Erfindung aufweisen, die durch einen Prozessor (Prozessoren) und elektrische Komponenten unter der Steuerung von computer- oder rechenvorrichtungslesbaren und ausführbaren Anweisungen (oder Code) durchgeführt werden können. Die computer- oder rechenvorrichtungslesbaren und ausführbaren Anweisungen (oder Code) können beispielsweise in Datenspeicherungsmerkmalen wie computer- oder rechenvorrichtungsverwendbarer flüchtiger Speicher, computer- oder rechenvorrichtungsverwendbarer nicht-flüchtiger Speicher, und/oder computer- oder rechenvorrichtungsverwendbarer Massendatenspeicher liegen. Jedoch können die computer- oder rechenvorrichtungslesbaren und ausführbaren Anweisungen (oder Code) in irgendeiner Art von computer- oder rechenvorrichtungslesbarem Medium oder Speicher liegen.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren 2100 verwendet werden, um genaue Temperatur und Spannung an jedem Sensorort auf einem Die oder Halbleitervorrichtung zu bestimmen, während der Chip arbeitet. Somit können unter fast irgendeiner Arbeitslast zeitabhängige thermische und Spannungsabfall-Heat-Maps des Dies erzeugt werden. Daher kann diese Information verwendet werden, um die Hotspot-Migration sowie statische Spannungsabfälle auf dem Die zu beobachten. Zusätzlich beachte man, dass solche Information für zahlreiche Anwendungen verwendet werden kann, wie (aber nicht beschränkt auf): Implementierung von effizienten thermischen Lösungen, akkurate PVT (Prozess, Spannung und Temperatur) Evaluierungen, Vorrichtungszuverlässigkeitsstudie, und ähnliches. Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren 2100 (in einer Ausführungsform) immun auf Spannungsrauschen ist und aktuell die Spannung an jedem Sensorort berechnet oder bestimmt. In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 2100 als Teil einer Analysekomponente (zum Beispiel 1520, 1620 und/oder 1720) wie hierin beschrieben implementiert werden, aber ist nicht auf eine solche beschränkt.
Innerhalb des Verfahrens 2100 können zwei Arten von Sensoren als Funktionen von Temperatur und Spannung als unabhängige Variablen modelliert werden. In einer Ausführungsform werden diese Funktionen verwendet, um die Temperatur (und Spannung) unter Verwendung des Frequenzwerts des korrespondierenden Sensors (zum Beispiel Ringoszillator) zu berechnen. Indem diese Technik verwendet wird, kann die Knotentemperatur und -spannung basierend auf Daten bestimmt werden, die von den zwei Sensoren empfangen werden. Auf diese Weise kann das Verfahren 2100 verwendet werden, um genaue Temperatur und Spannung an jedem Sensorort auf einem Die oder Halbleitervorrichtung zu bestimmen, während der Chip arbeitet.
Bei Operation 2102 von 21 können zwei Arten von Sensoren als Funktionen von Temperatur und Spannung als unabhängige Variablen modelliert werden. In einer Ausführungsform kann das Modellieren die Charakterisierung jedes Sensors unter einem Bereich von stabilisierter Temperatur und Spannungsbedingungen beinhalten, während ein Die oder Chip arbeitet. Es wird darauf hingewiesen, dass Operation 2102 in einer breiten Vielzahl von Arten implementiert werden kann.
Beispielsweise kann in einer Ausführungsform bei Operation 2102 die zwei Arten von Sensoren in nächster Nähe zueinander als Teil eines Dies oder Halbleitervorrichtung (zum Beispiel Graphikprozessoreinheit (GPU), Zentralverarbeitungseinheit (CPU), Prozessor, Mikroprozessor und ähnliches) platziert werden. In einer Ausführungsform beachte man, dass die zwei Sensoren nicht direkt nebeneinander in nächster Nähe sein müssen. In einer Ausführungsform kann bei Operation 2102 einer der Sensoren als ein Ringoszillator implementiert sein, der empfindlich auf Temperatur ist, während der andere Sensor als ein Ringoszillator implementiert sein kann, der empfindlich auf Spannung ist. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform der temperaturempfindliche Ringoszillator mit einem Verlustringoszillator (zum Beispiel 100, 300 oder 500), der aus spezialisierten stromhungrigen Invertern zusammengesetzt ist, implementiert sein, während der spannungsempfindliche Ringoszillator (zum Beispiel 2400 von 24) mit einem Ringoszillator implementiert sein kann, der aus Invertern minimaler Größe zusammengesetzt ist, aber sind nicht auf solche beschränkt. In einer Ausführungsform wird darauf hingewiesen, dass der spannungsempfindliche Ringoszillator mit einem allgemeinen (oder Standard oder normalen oder Nichtverlust-)Ringoszillator mit einer ungeraden Anzahl von Invertern implementiert werden kann. Man beachte, dass in einer Ausführungsform beide der Ringoszillatoren empfindlich auf Temperatur sowie Spannung sein können, aber ihre relative Empfindlichkeit auf Temperatur und Spannung ist in Natur orthogonal. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform der Verlustringoszillator sehr empfindlich auf Temperatur und weniger empfindlich auf Spannung sein, während der andere Ringoszillator sehr empfindlich auf Spannung und weniger empfindlich auf Temperatur sein kann.
Es wird angemerkt, dass in einer Ausführungsform bei Operation 2102 von 21, je größer der Unterschied in Temperaturempfindlichkeit und Spannungsempfindlichkeit zwischen den zwei Ringoszillatoren ist, der Prozess 2100 ein genaueres Ergebnis mit einer geringeren Anzahl von Iterationen erzeugen kann. Es wird darauf hingewiesen, dass in einer Ausführungsform ein temperaturempfindlicher Sensor und ein spannungsempfindlicher Sensor als ein Verlustringoszillator und ein Standardringoszillator jeweils implementiert werden können. Von daher, wenn es eine Änderung in der Spannung für beide Ringoszillatoren gibt, wird die Frequenz des Standardringoszillators eine dramatischere Änderung als die Frequenz des Verlustringoszillators aufweisen. Des Weiteren, wenn es eine Änderung in der Temperatur für beide Ringoszillatoren gibt, wird die Frequenz des Verlustringoszillators eine dramatischere Änderung als die Frequenz des Standardringoszillators aufweisen.
In einer Ausführungsform bei Operation 2102 kann Charakterisierung durch den Verlustringoszillator (zum Beispiel 100, 300 oder 500) und dem Standardringoszillator (zum Beispiel 2400) unter einem Bereich von stabilisierten Temperatur- und Spannungsbedingungen durchgeführt werden. Beispielsweise ist in einer Ausführungsform als Teil der Charakterisierung ein Chip oder Die auf eine bekannte Temperatur (zum Beispiel 25°C) gesetzt und die Spannung ist auf einen bekannten Wert (zum Beispiel 0,9 V) gesetzt. Dann wird die Zählung (oder Frequenz) sowohl des Verlustringoszillators als auch des Standardringoszillators unter diesen Bedingungen bestimmt. Sobald die Zählung für jeden gemessen ist, können diese Daten durch den Speicher in Assoziation mit der bekannten Temperatur, Spannung und korrespondierendem Ringoszillator gespeichert werden. Nach dem kann die Spannung für den Chip oder Die auf einen anderen bekannten Wert (zum Beispiel 1,0 V) gesetzt werden, während die Temperatur gehalten wird, bei dem vorherigen Wert (zum Beispiel 25°C) auf den sie gesetzt wurde. Dann wird die Zählung (oder Frequenz) für sowohl den Verlustringoszillator als auch den Standardringoszillator unter diesen geänderten Bedingungen bestimmt. Sobald die Zählung für jeden gemessen ist, können diese Daten durch den Speicher in Assoziation mit der bekannten Temperatur, Spannung und korrespondierendem Ringoszillator gespeichert werden. Dieser Prozess kann für verschiedene Spannungswerte wiederholt werden. Sobald alle der gewünschten Spannungswerte bei der festgeschriebenen (oder bekannten) Temperatur durchgeführt wurden, kann dann die Temperatur auf einen unterschiedlichen Wert (zum Beispiel 35°C) geändert werden. Sobald der neue Temperaturwert festgeschrieben ist, können alle die gewünschten Spannungswerte gesetzt werden, und dann wird die Zählung (oder Frequenz) für sowohl den Verlustringoszillator als auch den Standardringoszillator unter diesen Bedingungen bestimmt. Alle diese Bedingungen und Zählungen können durch den Speicher in Assoziation mit dem bestimmten Ringoszillator gespeichert werden. Man beachte, dass in einer Ausführungsform dieser Prozess für eine gewünschten Bereich an Temperaturwerten in graduellen Schritten (zum Beispiel 25°C, 35°C, 45°C, 55°C, 65°C, ... 105°C) und einem gewünschten Bereich von Spannungswerten in graduellen Schritten (zum Beispiel 0,9 V, 1,0 V, ... 1,2 V) durchgeführt werden kann. Auf diese Weise sind in einer Ausführungsform bei einer bekannten Temperatur und bekannten Spannung die vorhergesagte Zählung (oder Frequenz) des Verlustringoszillators und die vorhergesagte Zählung (oder Frequenz) des Standardringoszillators bekannt. Zusätzlich kann ein Zählungs-(oder Frequenz-)Wert des Verlustringoszillators mit einer bekannten Temperatur und/oder bekannten Spannung assoziiert werden. Des Weiteren kann ein Zählungs-(oder Frequenz-)Wert des Standardringoszillators mit einer bekannten Temperatur und/oder bekannten Spannung assoziiert werden. Es wird angemerkt, dass Operation 2102 in irgendeiner Weise ähnlich zu der hierin beschriebenen implementiert werden kann, aber nicht auf eine solche beschränkt ist.
Bei Operation 2104 von 21 kann eine Knotentemperatur und Spannung basierend auf Daten bestimmt werden, die von den zwei Sensoren empfangen werden. Es wird angemerkt, dass Operation 2104 in einer breiten Vielfalt von Arten implementiert werden kann. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform ein kreuzgekoppeltes Modell bei Operation 2104 verwendet werden, das Daten verwendet, die von den zwei Sensoren empfangen werden, und iterativ sich der aktuellen Knotentemperatur und Spannung annähert. In einer Ausführungsform kann bei Operation 2104 ein iteratives Lösen von bivariaten Gleichungen (jede einen Sensor darstellend) durchgeführt werden, um Knotentemperatur und Spannung abzuleiten oder zu bestimmen.
Es wird angemerkt, dass in einer Ausführungsform bei Operation 2104 ein globaler Triggermechanismus, der auf einem Chip implementiert ist, verwendet werden kann, um alle Sensoren (zum Beispiel die zwei Ringoszillatoren) um ungefähr oder im Wesentlichen dieselbe Zeit (oder zu derselben Zeit) während eines funktionellen Tests zu triggern. In einer Ausführungsform können alle Sensoren (zum Beispiel die zwei Ringoszillatoren) konfiguriert sein, um für die exakt selbe Dauer (oder im Wesentlichen ähnliche Dauer) zu laufen, wenn sie getriggert sind. Man beachte, dass während der Halbleiterchip in einer Ausführungsform einen funktionellen Test läuft, jede der Zählungen der Ringoszillatoren bei Operation 2104 ausgelesen werden und in Frequenzwerte übersetzt werden. In einer Ausführungsform kann eine Schaltung implementiert werden, die Messungen über einen gesamten Chip oder Die durchführt, indem alle der Sensoren bei ungefähr oder im Wesentlichen derselben Zeit (oder zu derselben Zeit) gestartet und gestoppt werden.
Beispielsweise ist 22 ein Blockdiagramm 2200 des iterativen Lösens von bivariaten Gleichungen (jede einen Sensor darstellend), um Knotentemperatur und Spannung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung abzuleiten. 21 und 22 sind in Kombination beschrieben, um ein besseres Verständnis von Operation 2104 bereitzustellen. Man beachte, dass innerhalb von 22 eine Normaler-Ringoszillator(RO)-Funktion oder Modell 2202 und eine Verlustringoszillator(RO)-Funktion oder Modell 2204 in einer breiten Vielzahl von Arten implementiert werden kann. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform die Verlustringoszillator(RO)-Funktion oder Modell 2204 durch die folgende Gleichung L dargestellt werden: L_RO = f_L(T, v) = a₀ + a₁T + a₂v + a₃Tv + a₄T² + a₅v² + a₆T²v + a₇Tv² und die normale (oder Standard) Ringoszillator(RO)-Funktion oder Modell 2202 kann durch die folgende Gleichung SRO dargestellt werden: S_RO = f_N(V, t) = a₀ + a₁t + a₂V + a₃tV + a₄t² + a₅V² + a₆t²V + a₇tV²
In einer anderen Ausführungsform kann die Verlustringoszillator(RO)-Funktion oder Modell 2204 durch die folgende Gleichung L dargestellt werden: L_RO = f_L(T, v) = A₀T + A₁v + A₂T² + A₃v² + A₄Tv... und die normale (oder Standard) Ringoszillator(RO)-Funktion der Modell 2202 kann durch die folgende Gleichung SRO dargestellt werden: S_RO = f_N(V, t) = A₀t + A₁V + A₂t² + A₃V² + A₄tV...
Es wird darauf hingewiesen, dass eine breite Vielzahl von Funktionen oder Formeln oder Gleichungen verwendet werden kann, um die normale Ringoszillator(RO)-Funktion oder Modell 2202 und eine Verlustringoszillator(RO)-Funktion oder Modell 2204 zu modellieren. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform irgendetwas verwendet werden, das am besten die gesammelten Daten modelliert (zum Beispiel irgendeine Oberflächenfunktion, die am besten zu dem Modell mit dem geringsten Fehler passt). In einer Ausführungsform kann eine Regressionsanalyse für die normale Ringoszillator(RO)-Funktion oder Modell 2202 und eine Verlustringoszillator(RO)-Funktion oder Modell 2204 verwendet werden.
In einer Ausführungsform kann bei Operation 2104 angenommen werden, dass alle der Knoten bei Raumtemperatur sind (zum Beispiel Initialbedingung (T = 25°C) und dieser Wert 2210 kann in die normale Ringoszillator(RO)-Funktion oder Modell 2202 eingegeben werden. Von daher kann bei Operation 2104 das Standardringoszillatormodell 220 die gemessene Frequenz und Temperatur in Spannung 2206 umwandeln. In einer Ausführungsform bildet bei Operation 2104 die berechnete Spannung 2206 einen Eingang zu dem Verlustringoszillator(RO)-Modell 2204, dass die gemessene Frequenz und Spannung in Temperatur 2208 umwandelt. In einer Ausführungsform kann dieser Prozess bei Operation 2104 wiederholt werden, bis die berechnete oder bestimmte Temperatur 2208 und Spannung 2206 zu einem statischen Wert zusammenlaufen (zum Beispiel 0 delta zwischen Iterationen), aber ist nicht auf ein solches beschränkt. In einer anderen Ausführungsform kann dieser Prozess bei Operation 2104 für eine endliche Anzahl von Iterationen wiederholt werden, um Temperatur 2208 und Spannung 2206 zu berechnen oder zu bestimmen, aber ist nicht auf ein solches beschränkt. In einer Ausführungsform beachte man, dass die bestimmte Temperatur 2208 und Spannung 2206 ihre eigene Wichtigkeit haben, da Leute auf statischen Spannungsabfall sowie Temperatur in manchen Anwendungen schauen werden. Zusätzlich für die Temperatur die Anwendung sein, was der heißeste Spot auf dem Die oder Chip ist, da man so viele von diesen lokalisieren kann (zum Beispiel ein Paar eines Standardringoszillators und eines Verlustringoszillators) auf einem Die oder Chip, aufgrund ihrer kleinen Größe.
In einer Ausführungsform kann Operation 2104 als ein Systemtest eines Dies oder Chips oder Halbleitervorrichtung implementiert werden, aber ist nicht auf eine solche beschränkt. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform der Systemtest ein Laufen irgendeiner Anwendung (zum Beispiel Spiel, Programm und ähnliches) auf dem Die oder Chip oder Halbleitervorrichtung bei Operation 2104 aufweisen, und dann Bestimmen des heißesten Spots oder Bereichs in dem Die oder Chip oder Halbleitervorrichtung. Zusätzlich kann diese bestimmte Information verwendet werden, um eine oder mehrere Abkühllösungen für den Die oder Chip oder Halbleitervorrichtung zu aktivieren oder zu triggern. Auf diese Weise aktiviert Operation 2104 genaues Vorhersagen oder Bestimmen der Temperatur an irgendeinem Ort in dem Chip (oder Die oder Halbleitervorrichtung), wenn er irgendeine Funktion durchführt. Operation 2104 kann in irgendeiner Weise ähnlich zu der hierin beschriebenen implementiert werden, aber ist nicht auf eine solche beschränkt.
In einer Ausführungsform wird angemerkt, das Verfahren 2100 von 21 implementiert werden kann, um mit irgendeiner Anzahl von Sensorpaaren zu arbeiten, die einen temperaturempfindlichen Sensor und einen spannungsempfindlichen Sensor aufweisen. In einer Ausführungsform wird darauf hingewiesen, dass, wenn ein temperaturempfindlicher Sensor und ein spannungsempfindlicher Sensor als ein Verlustringoszillator und ein Standardringoszillator jeweils implementiert sind, sie den Vorteil einer kleinen Größe haben, wodurch ermöglicht wird, dass sie in mehreren Orten eines Chips, Dies oder Halbleitervorrichtung implementiert werden. In einer Ausführungsform beachte man, dass, da der Gesamtbereich eines Verlustringoszillators und Zählers (im digitalen Messen der Frequenz involviert) in Kombination mit einem Standardringoszillator und Zähler (beim digitalen Messen der Frequenz involviert) mehrere Male kleiner ist als die Größe des thermischen Diodenschaltkreises ist, eher preiswert über einen Die oder Chip verteilt werden kann. Man beachte, dass besseres Verständnis von Chip-Schaltkreisverhalten und genauere Abfühlfähigkeiten über den Die oder Chip billigere und effizientere thermische Lösungen zusammen mit dem Erzeugen von zeitvariierenden thermischen und Spannungsabfall-Heat-Maps des Dies oder Chips ermöglichen können.
23 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 2300 in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zum Kalibrieren von Intra-Die-Prozessvariationen (PV). Obwohl spezifische Operationen in 23 offenbart sind, sind solche Operationen Beispiele. Das Verfahren 2300 mag nicht alle der Operationen, die durch 23 dargestellt sind, aufweisen. Auch kann das Verfahren 2300 verschiedene andere Operationen und/oder Variationen der gezeigten Operationen aufweisen. In ähnlicher Weise kann die Sequenz der Operationen des Flussdiagramms 2300 modifiziert werden. Es wird gewürdigt, dass nicht alle der Operationen im Flussdiagramm 2300 durchgeführt werden mögen. In verschiedenen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Operationen des Verfahrens 2300 durch Software, Firmware, Hardware oder irgendeine Kombination davon durchgeführt werden, aber ist nicht darauf beschränkt. Verfahren 2300 kann Prozesse von Ausführungsformen der Erfindung aufweisen, die durch einen Prozessor (Prozessoren) und elektrische Komponenten unter der Steuerung von computer- oder rechenvorrichtungslesbaren und ausführbaren Anweisungen (oder Code) durchgeführt werden können. Die computer- oder rechenvorrichtungslesbaren und ausführbaren Anweisungen (oder Code) können beispielsweise in Datenspeicherungsmerkmalen wie computer- oder rechenvorrichtungsverwendbarer flüchtiger Speicher, computer- oder rechenvorrichtungsverwendbarer nicht-flüchtiger Speicher, und/oder computer- oder rechenvorrichtungsverwendbarer Massendatenspeicher liegen. Jedoch können die computer- oder rechenvorrichtungslesbaren und ausführbaren Anweisungen (oder Code) in irgendeiner Art von computer- oder rechenvorrichtungslesbarem Medium oder Speicher liegen.
Bei Operation 2302 kann ein Prüfkomponenten(CUT)-Ringoszillator(RO)-Wert bei zwei unterschiedlichen Spannungs- und Temperatur-(v, t)Punkten gemessen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass Operation 2302 in einer breiten Vielzahl von Arten implementiert werden kann. Beispielsweise kann der gemessene CUT RO-Wert bei Operation 2302 eine Zählungsausgabe durch den CUT RO nach einer definierten Zeitperiode oder Dauer sein. In einer Ausführungsform kann bei Operation 2302 ein erster gemessener Wert (oder Zählung) des CUT ROs bei einer ersten Temperatur (t1) und ersten Spannung (v1) durch CUT1 dargestellt werden, während ein zweiter gemessener Wert (oder Zählung) des CUT RO bei einer zweiten Temperatur (t2) und zweiten Spannung (t2) durch CUT2 dargestellt werden. Zusätzlich kann bei Operation 2302 ein erster Referenzwert (oder Zählung), der von einem Modell bei der ersten Temperatur (t1) und der ersten Spannung (v1) abgeleitet wird, durch REF1 dargestellt werden, während ein zweiter Referenzwert (oder Zählung), der von dem Modell bei der zweiten Temperatur (t2) und der zweiten Spannung (v2) abgeleitet wird, durch REF2 dargestellt werden. Man beachte, dass Operation 2302 in irgendeiner Weise ähnlich zu der hierin beschriebenen implementiert werden kann, aber nicht auf eine solche beschränkt ist.
Bei Operation 2304 von 23 können die Verschiebe- und Skalierungsfaktoren berechnet oder bestimmt werden. Es wird angemerkt, dass Operation 2304 in einer breiten Vielzahl von Arten implementiert werden kann. Beispielsweise können in einer Ausführungsform die Verschiebungs- (b) und Skalierungsfaktoren (m) unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet oder bestimmt werden: m = (CUT2 – CUT1)/(REF2 – REF1) b = (CUT2 – m·REF2) wobei CUT1, CUT2, REF1 und REF2 oben mit Bezug auf Operation 2302 definiert sind. Man beachte, dass Operation 2304 in irgendeiner Weise ähnlich zu der hierin beschriebenen implementiert werden kann, aber nicht auf eine solche beschränkt ist.
Bei Operation 2306 kann das Referenzmodell transformiert werden, um ein Prüfkomponentenmodell abzuleiten. Man beachte, dass Operation 2306 in einer breiten Vielzahl von Arten implementiert werden kann. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform das Referenzmodell (RO_REF) bei Operation 2306 transformiert werden, um ein Prüfkomponentenmodell (RO_CUT) abzuleiten, unter Verwendung der folgenden Gleichung: RO_CUT(t, v) = m·RO_REF(t, v) + b wobei m und b oben mit Bezug auf Operation 2304 definiert sind. Es wird darauf hingewiesen, dass Operation 2306 in irgendeiner Weise ähnlich zu der hierin beschriebenen implementiert werden kann, aber nicht auf eine solche beschränkt ist.
24 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Standard-(oder normalen)Ringoszillators 2400 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. In einer Ausführungsform kann der Ringoszillator 2400 als ein Nicht-Verlust-Ringoszillator bezeichnet werden, aber ist nicht auf einen solchen beschränkt. Ringoszillator 2400 weist angesteuerte Inverter 2420, 2440 und 2450 und Steuerlogikkomponenten 2410 und 2430 auf. Die Komponenten sind in Reihe in einem Ringpfad gekoppelt. Angesteuerter Inverter 2420 weist einen NMOS-Transistor und einen PMOS-Transistor auf.
Die Komponenten des Ringoszillators 2400 arbeiten kooperativ, um ein Signal zu oszillieren. In einer Ausführungsform weisen Oszillationen Inversionen eines Signalzustands auf. Angesteuerte Inverter 2420, 2440 und 2450 schalten Zustände in Antwort auf ein Ansteuerungssignal an und aus. Die Steuerlogikkomponenten 2410 und 2430 können ein Signal steuern und das Signal auf einen Wert ansteuern. Ein Aktivierungssignal 2403 kann verwendet werden, um Steuerlogikkomponenten 2410 und 2430 zu „aktivieren”.
Während die vorliegende Ausführungsform des Oszillationsrings 2400 mit demselben Aktivierungssignal 2403 gezeigt ist, dass die Logikkomponenten 2410 und 2430 „aktiviert”, wird gewürdigt, dass ein unterschiedliches jeweiliges Aktivierungssignal verwendet werden kann, um jede der Logikkomponenten 2410 und 2430 zu „aktivieren”. Angesteuerte Inverter 2450 schaltet Zustände in Antwort auf ein Ansteuerungssignal an und ab. Ringoszillator hat eine Aufspaltung 2407 in dem Ringpfad, die einen Ausgang 2404 weiterleitet. Der Zustand des Ausgangs 2404 ist ähnlich zu dem Zustand eines Eingangs zu dem Inverter 2420.
25 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verlustinverterbildungsprozesses 2500 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Block 2510 wird eine Heraufziehkomponente hergestellt. In einer Ausführungsform weist die Heraufziehkomponente einen An/Ausangesteuerten Transistor auf. In einer beispielhaften Implementierung weist die Heraufziehkomponente einen MOS-Transistor auf.
In Block 2520 wird eine Herabziehkomponente hergestellt. In einer Ausführungsform weist die Herabziehkomponente einen An/Aus-angesteuerten Transistor auf. In einer beispielhaften Implementierung weist die Herabziehkomponente einen MOS-Transistor auf.
Im Block 2530 wird eine Verlustkomponente, die einen Heraufzieh- oder Herabziehübergang beeinflusst, hergestellt. In einer Ausführungsform weist die Verlustkomponente einen Verlusttransistor auf, der auf den Aus-Zustand angesteuert wird. In einer beispielhaften Implementierung ist der Verlusttransistor Größenordnungen (zum Beispiel drei Mal, zehn Mal, zwölf Mal, etc.) größer als ein Heraufzieh- oder Herabziehtransistor, der in Blöcken 2510 oder 2520 hergestellt wird. Der Verlustinverter kann Verlustcharakteristika haben, die groß oder stark genug sind, die Verlustcharakteristika von zumindest einem der Transistoren, die in Blöcken 2510 oder 2520 hergestellt werden, zu überwinden. Der Verlusttransistor kann ein Multifinger sein (zum Beispiel eine Mehrzahl von Verlusttransistoren, die zusammen kurzgeschlossen sind, etc.). In einer beispielhaften Implementierung weist eine Verlustkomponente zehn Finger von jeweils 1/2 Mikron auf. Der Verlusttransistor kann groß genug sein, um die Streuungskapazität zu entladen, ohne ein Ansteuern auf Heraufzieh- oder Herabziehkomponente von Blöcken 2510 oder 2520 zu überwältigen.
26 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verzögerungsmesssystems 2600 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Verzögerungsmesssystem 2600 weist Speicherzellen als die Testvorrichtungen auf. Verzögerungsmesssystem 2600 weist eine erste Übergangsstufe 2610, zweite Übergangsstufe 2620, Übergangsfertigstellungsdetektionskomponente 2630 und Steuerkomponente 2650 auf. Übergangsstufe 2610 weist eine Dummy-Zufallszugriffsspeicher(RAM)-Spalte mit Empfänger in Testkomponente 2611 und angesteuerten Inverter 2612 auf. Übergangsstufe 2620 weist Dummy-RAM-Spalte mit Empfänger in Testkomponente 2621 und angesteuerten Inverter 2622 auf. Übergangsfertigstellungsdetektionskomponente 2630 weist C-Element 2631 und angesteuerten Inverter 2632 auf.
In einer Ausführungsform invertiert die Dummy-RAM-Spalte mit Empfänger in Testkomponenten 2611 und 2612 den Ausgang nicht selbst, sondern führt eine Verzögerung zu den jeweiligen Inversionsübergängen an dem Ausgang von den Übergangsstufen ein. In einer beispielhaften Implementierung invertieren die angesteuerten Inverter 2612 und 2622 das Signal und Dummy-RAM-Spalte mit Empfänger in Testkomponenten 2611 und 2612 verursachen eine Verzögerung an dem Übergang des Signals an dem Ausgang der Übergangsstufen 2610 und 2620 mit Bezug auf den Signalzustand an dem Eingang der Übergangsstufen 2610 und 2620. Es wird gewürdigt, dass die Verzögerung, die durch die Dummy-RAM-Spalte mit Empfänger eingeführt wird, zu der Phase einer Speicheroperation korrespondieren kann. In einer Ausführungsform korrespondieren Verzögerungen, die durch die Dummy-RAM-Spalte mit Empfänger eingeführt werden, zu einer Bitzeilen-Vorladungsphase und einer Lesephase. In einer beispielhaften Implementierung sind Verzögerungen, die durch unterschiedliche Phasen der Dummy-RAM-Spalte mit Empfänger eingeführt werden, asymmetrisch mit Bezug aufeinander. Eine Vorladungsphase kann eine lange oder langsame Verzögerung einführen und die Lesephase kann eine kurze oder schnelle Phase einführen oder umgekehrt.
27 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verzögerungsmessverfahrens 2700 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Block 2710 wird ein erster Inversionsübergang durchgeführt. Die erste Inversion kann eine logische Zustandsinversion (zum Beispiel Heraufziehen, Herabziehen, etc.) aufweisen.
In Block 2720 wird ein zweiter Inversionsübergang durchgeführt. In einer Ausführungsform haben der erste Inversionsübergang und der zweite Inversionsübergang eine asymmetrische Verzögerungscharakteristik. In einer beispielhaften Implementierung ist der erste Inversionsübergang relativ schnell verglichen mit dem relativ langsamen zweiten Inversionsübergang.
In Block 2730 wird ein Übergangsfertigstellungsmessprozess, der mit dem zweiten Inversionsübergang assoziiert ist, durchgeführt. In einer Ausführungsform misst der Übergangsfertigstellungsmessprozess eine Anzeige der Menge an Verzögerungszeit von Initiieren des zweiten Inversionsübergangs zum Fertigstellen des zweiten Inversionsübergangs. In einer beispielhaften Implementierung kann der Übergangsfertigstellungsmessprozess auch eine Anzeige der Menge an Verzögerungszeit vom Initiieren des zweiten Inversionsübergangs zum Fertigstellen des zweiten Inversionsübergangs messen. Die Anzeige der Menge an Verzögerungszeit kann eine Zählung basierend auf dem Ausgang eines Übergangsfertigstellungs-Detektionsprozesses sein.
28 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Übergangsfertigstellungs-Detektionsprozesses 2800 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Block 2810 werden die Logikwerte von zwei Eingängen untersucht.
Im Block 2820 wird eine logische 0 ausgegeben, wenn beide der zwei Eingänge eine logische 0 sind, und fortfahren, die logische 0 auszugeben, bis beide Eingänge eine logische 1 sind.
In Block 2830 wird eine logische 1 ausgegeben, wenn beide der zwei Eingänge eine logische 1 sind und fortfahren, die logische 1 auszugeben, bis beide Eingänge eine logische 0 sind. In einer Ausführungsform des Fertigstellungs-Detektionsprozesses 2800 ändert der Ausgang den logischen Zustand nicht, wenn ein Eingang eine logische 1 ist und der andere Eingang eine logische 0 ist.
29 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Analyseverfahrens 2900 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Block 2910 wird ein Inversionsprozess durchgeführt. In einer Ausführungsform weist der Inversionsprozess Heraufziehungen und Herabziehungen auf. Der Inversionsprozess kann Übergänge zwischen einem logischen 1-Zustand und einem logischen 0-Zustand aufweisen. Der Inversionsprozess kann die Einführung einer Verzögerung in einem Ausgang des Inversionsübergangs aufweisen. Die Verzögerung kann asymmetrisch mit Bezug auf die Richtung des Übergangs sein (zum Beispiel schnell ansteigende Übergang versus langsam fallender Übergang, langsam heraufziehender Übergang versus schnell herabziehender Übergang, umgekehrt, etc.).
In Block 2920 wird ein Analyseprozess basierend auf einer Verzögerung durchgeführt, die mit dem Inversionsprozess assoziiert ist. Es wird gewürdigt, dass eine Vielzahl von unterschiedlichen Analysen durchgeführt werden kann. In einer Ausführungsform wird eine Anzeige, die mit einer Zeitverzögerung assoziiert ist, empfangen und eine Übergangsverzögerungszeit wird bestimmt. In einer beispielhaften Implementierung ist die Übergangsverzögerung mit einem Aspekt (zum Beispiel steigend versus fallend, Heraufziehen versus Herabziehen, etc.) von asymmetrischen Übergängen assoziiert. In einer Ausführungsform werden Charakteristika einer Vorrichtung basierend auf der Übergangsverzögerungszeit analysiert. Es wird gewürdigt, dass eine Vielzahl von Charakteristika analysiert werden kann (zum Beispiel Herstellungsprozesseinhaltung und Defekte, Verluststromleistungsverbrauch, etc.). Der Vorrichtungsanalyseprozess kann Analysieren eines Herstellungsprozesses und Betriebsparameter basierend auf der Menge an Verzögerungszeit aufweisen.
Es wird angemerkt, dass höhere Energiedichten und ansteigend anspruchsvolle Kühllösungen ein Haupterzeugnis von innovativen Graphikprozessoreinheiten (GPUs) geworden sind, da Verlust und Aktivleistungsdichten sich erhöht haben. Besseres Verständnis von Temperatur auf dem Die und Temperaturvariationen über den Chip während verschiedenen Modi von Operationen wurden mehr und mehr wichtig. Unglücklicherweise ist ein gemeinsamer auf dem Die-Temperatursensor, der eine thermische Diode verwendet, ungeheuer groß und im Allgemeinen außerhalb der heißesten am Dichtesten gepackten Abschnitte auf dem Chip platziert. Thermische-Lösungsteams haben somit auf entweder IR-Spektroskopie des blanken freigelegten Siliziums (ohne Wärmesenke) oder Simulation auf thermischer Analyse zu vertrauen, von denen beide ungenau sind. Erhöhte Leistungsdichten sowie konservative Margen um der Hotspot-Unsicherheit Rechnung zu tragen, haben zu Kühllösungen geführt, die eine signifikante Menge an dem Gesamtleistungsverbrauch sowie Boardkosten beitragen.
In einer Ausführungsform kann ein verlustempfindlicher Ringoszillator (zum Beispiel 100, 300 oder 500) implementiert werden, der extreme Temperaturempfindlichkeit aufweist und in einem Bereich hundert Mal kleiner als eine thermische Diode und korrespondierender Schaltkreis implementiert werden kann. In einer Ausführungsform kann der Verlustringoszillator (zum Beispiel 100, 300 oder 500) aus einem verdrehter Verluststrom begrenzter Inverter und einem C-Element-Ringoszillatordesign wie hierin beschrieben bestehen, aber ist nicht auf ein solches beschränkt. In einer Ausführungsform können entweder der Herabziehstrom oder Verzögerung durch den Verluststrom einer Aus-NMOS-Vorrichtung in dem NLEAK-Inverter begrenzt sein oder der Heraufziehstrom oder Verzögerung kann durch den Verluststrom eines Off-PMOS-Vorrichtung in einem PLEAK-Inverter begrenzt sein. Man beachte, dass in einer Ausführungsform die verluststrombegrenzte Verzögerung so groß ist, dass sie die Ringoszillatorfrequenz dominiert, was digital mit einem Zähler gemessen werden kann. Da Verluststrom eine sehr starke Abhängigkeit von Temperatur hat und relativ unempfindlich auf Spannung ist, kann diese Art von Verlustringoszillator als ein exzellenter Temperatursensor in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen dienen.
In einer Ausführungsform, da der Gesamtbereich des Verlustringoszillators und Zählers, der in einer digitalen Messung der Frequenz involviert ist, hundert Mal kleiner als die Größe des thermischen Diodenschaltkreises ist, kann er preiswert über den Chip verteilt werden. Man beachte, dass besseres Verständnis des Chip-Schaltkreisverhaltens und genauere Abfühlfähigkeiten über den Chip billigere und effizientere thermische Lösungen ermöglichen können. Zusätzlich kann dies direkt auf niedrigere Boardkosten und höhere Leistung pro Watt übertragen werden.
Vorliegende Systeme und Verfahren können Überprüfung und Analyse von Verlustcharakteristika vereinfachen. In einer Ausführungsform ist die verluststrombegrenzte Verzögerung so groß, dass sie die Ringoszillatorfrequenz dominiert, was digital mit einem Zähler gemessen werden kann. In einer Ausführungsform gibt es einen 50% Arbeitszyklusausgang ähnlich zu einem Takt, wobei Frequenz und Arbeitszyklus beide durch einen langsamen Übergang bestimmt sind, was verwendet werden kann, um einen Zähler anzusteuern. In einer beispielhaften Implementierung vereinfachen die vorliegenden Operationsüberprüfungsansätze die Verwendung von relativ kleinen Ringoszillationen mit asymmetrischen Verzögerungsvorrichtungen, die genaue Polaritäten erreichen. Die vorliegenden Ansätze können auch Operationsüberprüfungskomponenten ermöglichen, selektiv an- und abgeschaltet zu werden, was weitere Bewahrung von Leistungsverbrauch vereinfacht. Die vorliegenden Ansätze vereinfachen, dass mehr Überwachungsstrukturen instanziiert werden als herkömmliche Ansätze und zu niedrigeren Bereichskosten. Die vorliegenden Ansätze vereinfachen auch näheres Überwachen von Prozess- und Betriebsparametern. Vorliegende Verlustinversionssysteme und Verfahren können Bestätigung von Chip-Erfüllung mit Designspezifikationen und Detektion von Herstellungsprozess-Irregularitäten vereinfachen. In einer Ausführungsform können Ausgang (Ausgänge) von einem oder mehreren Verlustringoszillatoren verwendet werden, um die Temperatur an dem Ort (den Orten) des einen oder der mehreren Verlustringoszillatoren während des Betriebs eines Chips zu bestimmen. In einer Ausführungsform ist ein Verlustringoszillator in nächster Nähe zu einem Standardringoszillator angeordnet, und Ausgang von dem Verlustringoszillator und Ausgang von dem Standardringoszillator können zusammen verwendet werden, um die Temperatur und Spannung an dem Ort des Verlustringoszillators und Standardringoszillators während des Betriebs eines Chips zu bestimmen.
Teilbereiche der detaillierten Beschreibung sind in Begriffen eines Verfahrens dargestellt und diskutiert. Obwohl Schritte und Abfolgen davon in Figuren offenbart sind, die hierin die Operationen dieses Verfahrens beschreiben, sind solche Schritte und Abfolgen beispielhaft. Ausführungsformen sind gut geeignet, verschiedene andere Schritte oder Variationen der genannten Schritte in dem Flussdiagramm der Figur hierin durchzuführen, und in einer anderen Sequenz als der dargestellten und hierin beschriebenen.
Manche Teilbereiche der detaillierten Beschreibung sind in Begriffen von Prozeduren, Schritten, Logikblöcken, Verarbeitung und anderen symbolischen Darstellungen von Operationen an Datenbits dargestellt, die innerhalb eines Computerspeichers durchgeführt werden können. Diese Beschreibungen und Darstellungen sind die Mittel, die der Fachmann in den Datenverarbeitungstechniken verwendet, um die Substanz seiner Arbeit zu anderen Fachmännern am Effektivsten zu übermitteln. Eine Prozedur, computerausgeführter Schritt, Logikblock, Prozess, etc. ist hier, und im Allgemeinen, konzipiert, eine selbstkonsistente Sequenz von Schritten oder Anweisungen zu sein, die zu einem gewünschten Ergebnis führen. Die Schritte weisen physikalische Manipulationen von physikalischen Quantitäten auf. Üblicherweise, obwohl nicht notwendigerweise, nehmen diese Quantitäten die Form von elektrischen, magnetischen, optischen oder Quant-Signalen an, die fähig sind, gespeichert, übertragen, kombiniert, verglichen und anderweitig in einem Computersystem manipuliert zu werden. Es hat sich manchmal als geeignet erwiesen, prinzipiell aus Zwecken der allgemeinen Verwendung, diese Signale als Bits, Werte, Elemente, Symbole, Charaktere, Begriffe, Zahlen oder ähnliches zu bezeichnen.
Es sollte im Kopf behalten werden, dass jedoch alle diese und ähnliche Begriffe mit den geeigneten physikalischen Quantitäten zu assoziieren sind und lediglich geeignete Begriffe sind, die auf diese Quantitäten angewendet werden. Sofern nicht spezifisch anderweitig als aus den folgenden Diskussionen ersichtlich bezeichnet, wird gewürdigt, dass immer Diskussionen, die Begriffe wie „Verarbeiten”, „Berechnen”, „Kalkulieren”, „Bestimmen”, „Anzeigen”, „Zugreifen”, „Schreiben”, „Aufweisen”, „Speichern”, „Übertragen”, „Übergehen”, „Assoziieren”, „Identifizieren” oder ähnliches, sich auf die Aktion und Prozesse eines Computersystems oder einer ähnlichen elektronischen Rechnervorrichtung beziehen, die Daten, die als physikalische (elektronische) Quantitäten innerhalb der Register und Speicher des Computersystems dargestellt sind, in andere Daten, die ähnlich wie physikalische Quantitäten innerhalb der Speicher oder Register des Computersystems dargestellt sind, oder andere solche Informationsspeicher, Übertragungs- oder Anzeigevorrichtungen manipulieren und transformieren.
Manche Ausführungsformen können in dem allgemeinen Zusammenhang von computerausführbaren Anweisungen, wie Programmmodulen, ausgeführt durch ein oder mehrere Computer oder andere Vorrichtungen, beschrieben werden. Im Allgemeinen weisen Programmmodule Routinen, Programme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen, etc. auf, die bestimmte Aufgaben durchführen oder bestimmte abstrakte Datentypen implementieren. Üblicherweise kann die Funktionalität der Programmmodule wie gewünscht in verschiedenen Ausführungsformen kombiniert oder verteilt werden.

Claims

Verfahren, welches aufweist: Modellieren von zwei Arten von Sensoren, die Teil einer Halbleitervorrichtung sind; und Bestimmen einer Temperatur und Spannung basierend auf Daten, die von den zwei Sensoren empfangen werden, wobei ein erster Sensor der zwei Sensoren einen ersten Ringoszillator mit einer Leckstromkomponente aufweist, wobei ein zweiter Sensor der zwei Sensoren einen zweiten Ringoszillator ohne eine Leckstromkomponente aufweist, wobei das Bestimmen das Verwenden eines kalibrierten ersten Modells, das den ersten Sensor darstellt, und eines kalibrierten zweiten Modells, das den zweiten Sensor darstellt, aufweist, wobei das erste Modell eine Abhängigkeit der Daten des ersten Sensors von der Temperatur und von der Spannung beschreibt, wobei das zweite Modell eine Abhängigkeit der Daten des zweiten Sensors von der Temperatur und von der Spannung beschreibt, wobei das erste Modell und das zweite Modell kreuzgekoppelt sind, wobei das Bestimmen das iterative Lösen der kreuzgekoppelten ersten und zweiten Modelle umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Ringoszillator einen Leckstrominverter aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der Leckstrominverter eine Heraufziehkomponente, die Leckstromkomponente und eine Herabziehkomponente aufweist.
System, welches aufweist: einen ersten Sensor; einen zweiten Sensor; eine Analysekomponente, die gekoppelt ist, um einen Ausgang von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Sensor zu empfangen, wobei die Analysekomponente zum Durchführen eines Verfahrens eingerichtet ist, welches aufweist: Modellieren des ersten und des zweiten Sensors, die Teil einer Halbleitervorrichtung sind; und Bestimmen einer Temperatur und Spannung basierend auf Daten, die von dem ersten und dem zweiten Sensor empfangen werden, wobei der erste Sensor einen ersten Ringoszillator mit einer Leckstromkomponente aufweist, wobei der zweite Sensor einen zweiten Ringoszillator ohne eine Leckstromkomponente aufweist, wobei das Bestimmen das Verwenden eines kalibrierten ersten Modells, das den ersten Sensor darstellt, und eines kalibrierten zweiten Modells, das den zweiten Sensor darstellt, aufweist, wobei das erste Modell eine Abhängigkeit der Daten des ersten Sensors von der Temperatur und von der Spannung beschreibt, wobei das zweite Modell eine Abhängigkeit der Daten des zweiten Sensors von der Temperatur und von der Spannung beschreibt, wobei das erste Modell und das zweite Modell kreuzgekoppelt sind, wobei das Bestimmen das iterative Lösen der kreuzgekoppelten ersten und zweiten Modelle umfasst.
System gemäß Anspruch 4, wobei der zweite Ringoszillator einen Leckstrominverter aufweist.
System gemäß Anspruch 5, wobei der Leckstrominverter eine Heraufziehkomponente, die Leckstromkomponente und eine Herabziehkomponente aufweist.
System gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Analysekomponente einen Zähler und eine Verarbeitungskomponente, die mit dem Zähler gekoppelt ist, aufweist.
Verfahren, welches aufweist: Modellieren eines spannungsempfindlichen Sensors und eines temperaturempfindlichen Sensors, die Teil einer Halbleitervorrichtung sind, wobei der spannungsempfindliche Sensor und der temperaturempfindliche Sensor in nächster Nähe sind; und Bestimmen einer Temperatur und Spannung basierend auf Daten, die von dem spannungsempfindlichen Sensor und dem temperaturempfindlichen Sensor empfangen werden, wobei das Bestimmen das Verwenden eines kalibrierten ersten Modells, das den temperaturempfindlichen Sensor darstellt, und eines kalibrierten zweiten Modells, das den spannungsempfindlichen Sensor darstellt, aufweist, wobei der erste Sensor einen ersten Ringoszillator umfasst, wobei der zweite Sensor einen zweiten Ringoszillator umfasst, wobei das erste Modell eine Abhängigkeit der Daten des ersten Sensors von der Temperatur und von der Spannung beschreibt, wobei das zweite Modell eine Abhängigkeit der Daten des zweiten Sensors von der Temperatur und von der Spannung beschreibt, wobei das erste Modell und das zweite Modell kreuzgekoppelt sind, wobei das Bestimmen das iterative Lösen der kreuzgekoppelten ersten und zweiten Modelle umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der temperaturempfindliche Sensor den ersten Ringoszillator mit einer Leckstromkomponente aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der spannungsempfindliche Sensor den zweiten Ringoszillator ohne eine Leckstromkomponente aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der zweite Ringoszillator einen Leckstrominverter aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei der Leckstrominverter eine Heraufziehkomponente, die Leckstromkomponente und eine Herabziehkomponente aufweist.