SOC芯片温度控制方法、系统及采集装置

技术领域

本公开涉及SOC芯片测试技术领域，尤其涉及一种SOC芯片温度控制方法、系统及温度采集装置。

背景技术

为确保芯片性能，SOC(System-on-a-Chip，片上系统)芯片需在特定的低温、高温环境下进行ATE(Automatic Test Equipment，自动化测试设备)测试。由于SOC芯片工作频率对温度敏感，为确保芯片的功耗和性能得到准确的测量，需保证测试环境的温度准确。因此，在进行芯片测试时候，需对当前温度进行采样后进行PID温度调节，从而实现比较准确的温控。

由于CPU(Central Processing Unit，中央处理器)/GPU(Graphics ProcessingUnit，图形处理器)/DPU(Data Processing Unit，数据处理器)等SOC芯片对数据处理的速度和吞吐量越来越大，芯片内部核(core)和缓存等数量设计增多，导致芯片本身尺寸增大。同时随便封装技术的提升，如chiplet(小晶片)封装，将多颗die(晶片)封装到一起，导致芯片变得更大。在芯片尺寸增大很多的情况，现有技术方案PID温度调节方案无法满足芯片温控需求，从而影响芯片性能的测试及分析。

发明内容

本公开的目的是提供一种用于芯片测试阶段的芯片温度控制系统、方法及装置，以提高芯片温度控制效果。

根据本公开的第一方面，提供一种SOC芯片温度控制系统，该系统包括：

温度采集装置，被配置为：获取被测SOC芯片的内部温度序列T(n)，内部温度序列T(n)中的第i个温度值T

多个温度控制装置，多个温度控制装置与各个温控分区一一对应，各个温度控制装置被配置为：根据接收到的温控分区测试温度对对应的温控分区进行第一阶段温度控制。

其中，温度采集装置可以被配置为：通过被测SOC芯片的温度管脚获取内部温度序列T(n)，温度管脚支持I2C总线协议，被测SOC芯片内置的T-Mon模块未插入扫描链。

为了确定温控分区测试温度，一种可能的实现方式中，温度采集装置被配置为：根据预先确定的测温点与SOC芯片温控分区的对应关系，从内部温度序列T(n)中查找被测SOC芯片各个温控分区对应的温度值；将被测SOC芯片各个温控分区各自对应的最大温度值确定为各个温控分区的温控分区测试温度。

为了确定温控分区测试温度，另一种可能的实现方式中，温度采集装置被配置为：

根据预先确定的测温点在各个温控分区的权重对内部温度序列T(n)中的温度值进行加权处理，得到每个温控分区各自对应的加权温度序列TW

从各个加权温度序列中查找最大温度值作为对应温控分区的温控分区测试温度。

在此基础上，温度控制装置包括加温头，每个温度控制装置的加温头在被测SOC芯片外壳上的接触位置坐标为(x

在上述任一实施例的基础上，温度采集装置还可以被配置为：被测SOC芯片上电前，通过设置于被测SOC芯片外壳上的温度传感器采集被测SOC芯片的实时壳温；将SOC芯片的实时壳温发送给各个温度控制装置；各个温度控制装置还被配置为：按照对应的温控分区进行第二阶段温度控制。

在上述任一实施例的基础上，温度采集装置还可以被配置为：被测SOC芯片下电后，通过设置于被测SOC芯片外壳上的温度传感器采集被测SOC芯片的实时壳温；将SOC芯片的实时壳温发送给各个温度控制装置；各个温度控制装置还被配置为：按照对应的温控分区进行第三阶段温度控制。

根据本公开的第二方面，提供一种SOC芯片温度控制方法，该方法包括：

温度采集装置获取被测SOC芯片的内部温度序列T(n)，内部温度序列T(n)中的第i个温度值T

温度采集装置根据预先确定的测温点与SOC芯片温控分区的对应关系以及内部温度序列T(n)为所述各个温控分区确定温控分区测试温度；

温度采集装置将各个温控分区的温控分区测试温度分别发送给各个温控分区对应的温度控制装置；

各个温度控制装置分别根据接收到的温控分区测试温度对对应的温控分区进行第一阶段温度控制。

其中，温度采集装置获取被测SOC芯片的内部温度序列T(n)的实现方式可以包括：

温度采集装置通过被测SOC芯片的温度管脚获取内部温度序列T(n)，温度管脚支持I2C总线协议，被测SOC芯片内置的T-Mon模块未插入扫描链。

其中，温度采集装置根据预先确定的测温点与SOC芯片温控分区的对应关系以及内部温度序列T(n)为各个温控分区确定温控分区测试温度的实现方式有多种，其中一种可能的实现方式如下：温度采集装置根据预先确定的测温点与SOC芯片温控分区的对应关系，从内部温度序列T(n)中查找被测SOC芯片各个温控分区对应的温度值；将被测SOC芯片各个温控分区各自对应的最大温度值确定为各个温控分区的温控分区测试温度。

另一种可能的实现方式包括：温度采集装置根据预先确定的测温点在各个温控分区的权重对内部温度序列T(n)中的温度值进行加权处理，得到每个温控分区各自对应的加权温度序列TW

在上述任意方法实施例的基础上，还可以在被测SOC芯片上电前，温度采集装置通过设置于被测SOC芯片外壳上的温度传感器采集被测SOC芯片的实时壳温，将SOC芯片的实时壳温发送给各个温度控制装置；各个温度控制装置对对应的温控分区进行第二阶段温度控制。

在上述任意方法实施例的基础上，还可以在被测SOC芯片下电后，温度采集装置通过设置于被测SOC芯片外壳上的温度传感器采集被测SOC芯片的实时壳温，将SOC芯片的实时壳温发送给各个温度控制装置；各个温度控制装置对对应的温控分区进行第三阶段温度控制。

根据本公开的第三方面，提供一种SOC芯片温度采集装置，包括通信总线、数据处理模块和数据反馈模块。其中：

数据处理模块被配置为：通过通信总线获取被测SOC芯片的内部温度序列T(n)，内部温度序列T(n)中的第i个温度值T

数据反馈模块被配置为：将各个温控分区的温控分区测试温度分别发送给各个温控分区对应的温度控制装置，以便各个温度控制装置分别根据接收到的温控分区测试温度对对应的温控分区进行温度控制。

其中，数据处理模块可以被配置为：通过通信总线、从被测SOC芯片的温度管脚获取内部温度序列T(n)，温度管脚支持I2C总线协议，被测SOC芯片内置的T-Mon模块未插入扫描链。

为了确定温控分区测试温度，一种可能的实现方式中，数据处理模块被配置为：根据预先确定的测温点与SOC芯片温控分区的对应关系，从内部温度序列T(n)中查找被测SOC芯片各个温控分区对应的温度值；将被测SOC芯片各个温控分区各自对应的最大温度值确定为各个温控分区的温控分区测试温度。

为了确定温控分区测试温度，另一种可能的实现方式中，数据处理模块被配置为：

根据预先确定的测温点在各个温控分区的权重对内部温度序列T(n)中的温度值进行加权处理，得到每个温控分区各自对应的加权温度序列TW

附图说明

图1为本公开一个实施例的SOC芯片温度控制系统示意图；

图2为本公开一个实施例的被测SOC芯片内T-Mon模块的电路结构示意图；

图3为本公开一个实施例提供的SOC芯片温度控制方法流程图；

图4为本公开一个实施例提供的温度采集装置结构示意图。

具体实施方式

在介绍本公开实施例之前，应当说明的是：

本公开部分实施例被描述为处理流程，虽然流程的各个操作步骤可能被冠以顺序的步骤编号，但是其中的操作步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。

本公开实施例中可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个特征，但是这些特征不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个特征与另一个特征进行区分。

本公开实施例中可能使用了术语“和/或”，“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联特征的任意和所有组合。

应当理解的是，当描述两个部件的连接关系或通信关系时，除非明确指明两个部件之间直接连接或直接通信，否则，两个部件的连接或通信可以理解为直接连接或通信，也可以理解为通过中间部件间接连接或通信。

为了使本公开实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本公开的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本公开的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本公开旨在解决对于大尺寸SOC芯片温控过程中芯片受热均衡性问题，提出一种对被测SOC芯片分区域单独进行温控的多点温控方案。

如图1所示，本公开实施例提供一种SOC芯片温度控制系统，该系统包括温度采集装置101(又称为温度采集卡)和多个温度控制装置102(又称为恒温装置)，用于在芯片测试过程中，对被测SOC芯片进行温度控制。

其中，被测SOC芯片内置有T-Mon(Thermal Monitor，热监视器)模块。T-Mon模块包括控制器、温度传感器和测温点，原本用于出厂后的芯片在工作过程中检测芯片结温，以根据芯片结温调节风扇。在芯片测试阶段，T-Mon模块无法在测试模式下工作。本公开实施例对现有T-Mon模块的电路结构进行了改进，如图2所示，本公开提供的T-Mon模块包括：控制器、温度传感器、多个测温点、MUX(multiplexer，数据选择器)、J-TAG接口和I2C接口(又称温度管脚)。其中，测温点的数量和位置可以根据实际需求设置，本公开对此不作限定。本公开提供的T-Mon模块未插入扫描链，因此，在测试模式下，T-Mon模块仍然可以工作。为了在测试阶段能够将T-Mon模块检测到的芯片结温发送出去，本公开实施例提供的技术方案增加了MUX及I2C接口。T-Mon模块采集到的被测SOC芯片的内部温度序列T(n)通过MUX，有I2C接口输出。其中，内部温度序列T(n)中的第i个温度值Ti由被测SOC芯片内置的T-Mon模块的第i个测温点采集，i＝1,2,……,n，n为T-Mon模块的测温点数量。

其中，被测SOC芯片被划分为多个温控分区，对应于温控分区，被测SOC芯片接触温度控制装置加温头的外壳表面也划分为多个区域。那么，温度控制装置与温控分区一一对应，每个温度控制装置负责一个温控分区的温度控制。实际应用中，可以根据需要以及实际情况进行温控分区的划分。

针对内置有图2所示T-Mon模块的被测SOC芯片，温度采集装置被配置为：获取被测SOC芯片的内部温度序列T(n)，根据预先确定的测温点与SOC芯片温控分区的对应关系以及内部温度序列T(n)为每个温控分区确定温控分区测试温度，将每个温控分区的温控分区测试温度分别发送给每个温控分区对应的温度控制装置。相应的，温度控制装置被配置为：根据接收到的温控分区测试温度对对应的温控分区进行第一阶段温度控制。

作为举例而非限定，温度控制装置进行PID温度控制。

本公开中，温度采集装置中保存有被测SOC芯片的温控分区与测温点的对应关系。

在一种可能的温控分区划分方式中，每个温控分区中均设置有至少一个测温点，那么，温度采集装置中保存每个温控分区与该温控分区内设置的至少一个测温点的对应关系。作为举例而非限定，预先确定了每个测温点的序号、温控分区的序号、温度控制装置的标识，关联保存温控分区的序号、该温控分区内设置的测温点的序号以及该温控分区对应的温度控制装置的标识。

在此基础上，为了确定温控分区测试温度，一种可能的实现方式中，温度采集装置被配置为：根据预先确定的测温点与SOC芯片温控分区的对应关系，从内部温度序列T(n)中查找被测SOC芯片各个温控分区对应的温度值；将被测SOC芯片各个温控分区各自对应的最大温度值确定为各个温控分区的温控分区测试温度。例如，根据预先保持的对应关系，查找到与温控分区j对应的多个测温点的序号；根据查找到的测温点的序号，从内部温度序列T(n)中查找对应的多个温度值；从查找到的多个温度值中选择最大温度值作为温控分区j的温控分区测试温度。

在另一种可能的温控分区划分方式中，可能有部分温控分区中未设置有测温点。这种情况下，一个实施例中，对于未设置有测温点的温控分区，不保存相应的对应关系，且不为该温控分区设置温度控制装置。相应的，温度采集装置可以参照上述实施例的方式确定设置有测温点的温控分区的温控分区测试温度。

另一个实施例中，按照预定的规则确定每个测温点与每个温控分区之间的对应关系权重(即测温点在温控分区的权重)，通过对应关系权重反映测温点与温控分区的对应关系。测温点与温控分区距离越远，该测温点检测到的温度与温控分区的相关性越弱，因此，测温点与温控分区之间的对应关系权重与测温点到温控分区中点的距离之间成负相关的关系。本公开不对对应关系权重的具体确定规则进行限定，实际应用中，可以根据需要设定规则。作为举例而非限定，预先确定了温控分区的序号、每个温控分区对应的权重序列、温度控制装置的标识，关联保存温控分区的序号、对应的权重序列以及该温控分区对应的温度控制装置的标识。其中，温控分区j对应的权重序列W(nj)中的权重w

在此基础上，为了确定温控分区测试温度，温度采集装置可以被配置为：根据预先确定的测温点在各个温控分区的权重对内部温度序列T(n)中的温度值进行加权处理，得到每个温控分区各自对应的加权温度序列TW

对于未设置有测温点的温控分区，仍然会因为芯片内部器件发热而产生温度变化。针对这些温控分区进行温度控制，有助于提升芯片整体温控效果。

温度控制装置的加温头在温控分区上的接触位置也会影响温控效果。为进一步提升温控效果，一个实施例中，每个温度控制装置的加温头在被测SOC芯片外壳上的接触位置坐标为(x

其中，X-Y坐标系为被测SOC芯片外壳所在平面的平面坐标系。

其中，测温点的横坐标中值到温控分区j的中点横坐标的距离有正负之分，若测温点的横坐标中值在温控分区的中点横坐标左侧，则距离为负，否则，距离为正。

其中，测温点的横坐标中值是指所有测温点的横坐标的中值。

其中，测温点的纵坐标中值到温控分区j的中点纵坐标的距离有正负之分，若测温点的纵坐标中值在温控分区的中点纵坐标之下，则距离为负，否则，距离为正。

其中，测温点的纵坐标中值是指所有测温点的纵坐标的中值。

在上述任一实施例的基础上，温度采集装置还可以被配置为：被测SOC芯片上电前，通过设置于被测SOC芯片外壳上的温度传感器采集被测SOC芯片的实时壳温；将SOC芯片的实时壳温发送给各个温度控制装置；各个温度控制装置还被配置为：按照对应的温控分区进行第二阶段温度控制。

在上述任一实施例的基础上，温度采集装置还可以被配置为：被测SOC芯片下电后，通过设置于被测SOC芯片外壳上的温度传感器采集被测SOC芯片的实时壳温；将SOC芯片的实时壳温发送给各个温度控制装置；各个温度控制装置还被配置为：按照对应的温控分区进行第三阶段温度控制。

本公开实施例中，第一阶段温度控制、第二阶段温度控制、第三阶段温度控制中的“第一”、“第二”、“第三”并不代表温度控制的时序关系，仅用于区分不同的温度控制阶段。

本公开实施例提供的系统至少具备以下技术效果：

能够实现分区域多点温控，使得大芯片在测试过程中能够实现更精准的温控，芯片各区域温度一致性高、受热均衡；

温控分区面积小于芯片整体面积，在更小的面积内实施温控的效率提高，能够更快速的实现温度调整；

分区域独立PID温控，大规模大尺寸的SOC芯片受热均衡，芯片的AVFS或DVFS等性能测试更准确；

大规模大尺寸的SOC芯片受热均衡，在均衡的温度条件下，获取到更准确的芯片特性参数，之后通过测试条件的调整(如动态调整测试向量)，能够提高测试良率，避免好的芯片over kill。

基于与系统实施例相同的发明构思，本公开实施例还提供一种SOC芯片温度控制方法，如图3所示，该方法包括：

步骤301、温度采集装置获取被测SOC芯片的内部温度序列T(n)。

其中，内部温度序列T(n)中的第i个温度值T

步骤302、温度采集装置根据预先确定的测温点与SOC芯片温控分区的对应关系以及内部温度序列T(n)为各个温控分区确定温控分区测试温度。

步骤303、温度采集装置将每个温控分区的温控分区测试温度分别发送给各个温控分区对应的温度控制装置。

步骤304、各个温度控制装置分别根据接收到的温控分区测试温度对对应的温控分区进行第一阶段温度控制。

其中，温度采集装置获取被测SOC芯片的内部温度序列T(n)的实现方式可以包括：

温度采集装置通过被测SOC芯片的温度管脚获取内部温度序列T(n)，温度管脚支持I2C总线协议，被测SOC芯片内置的T-Mon模块未插入扫描链。

其中，温度采集装置根据预先确定的测温点与SOC芯片温控分区的对应关系以及内部温度序列T(n)为各个温控分区确定温控分区测试温度的实现方式有多种，其中一种可能的实现方式如下：温度采集装置根据预先确定的测温点与SOC芯片温控分区的对应关系，从内部温度序列T(n)中查找被测SOC芯片各个温控分区对应的温度值；将被测SOC芯片各个温控分区各自对应的最大温度值确定为各个温控分区的温控分区测试温度。

另一种可能的实现方式包括：温度采集装置根据预先确定的测温点在各个温控分区的权重对内部温度序列T(n)中的温度值进行加权处理，得到每个温控分区各自对应的加权温度序列TW

在上述任意方法实施例的基础上，还可以在被测SOC芯片上电前，温度采集装置通过设置于被测SOC芯片外壳上的温度传感器采集被测SOC芯片的实时壳温，将SOC芯片的实时壳温发送给各个温度控制装置；各个温度控制装置对对应的温控分区进行第二阶段温度控制。

在上述任意方法实施例的基础上，还可以在被测SOC芯片下电后，温度采集装置通过设置于被测SOC芯片外壳上的温度传感器采集被测SOC芯片的实时壳温，将SOC芯片的实时壳温发送给各个温度控制装置；各个温度控制装置对对应的温控分区进行第三阶段温度控制。

基于与上述系统实施例相同的发明构思，本公开还提供一种SOC芯片温度采集装置，如图4所示，该装置包括通信总线401、数据处理模块402和数据反馈模块403。其中：

数据处理模块402被配置为：通过通信总线401获取被测SOC芯片的内部温度序列T(n)，内部温度序列T(n)中的第i个温度值T

数据反馈模块403被配置为：将各个温控分区的温控分区测试温度分别发送给每个温控分区对应的温度控制装置，以便各个温度控制装置分别根据接收到的温控分区测试温度对对应的温控分区进行温度控制。

其中，数据处理模块402可以被配置为：通过通信总线401、从被测SOC芯片的温度管脚获取内部温度序列T(n)，温度管脚支持I2C总线协议，被测SOC芯片内置的T-Mon模块未插入扫描链。

为了确定温控分区测试温度，一种可能的实现方式中，数据处理模块402被配置为：根据预先确定的测温点与SOC芯片温控分区的对应关系，从内部温度序列T(n)中查找被测SOC芯片各个温控分区对应的温度值；将被测SOC芯片各个温控分区各自对应的最大温度值确定为各个温控分区的温控分区测试温度。

为了确定温控分区测试温度，另一种可能的实现方式中，数据处理模块402被配置为：

根据预先确定的测温点在各个温控分区的权重对内部温度序列T(n)中的温度值进行加权处理，得到每个温控分区各自对应的加权温度序列TW

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本公开的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本公开范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变型而不脱离本公开的精神和范围。这样，倘若本公开的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。