[发明专利]热约束式电压和频率缩放

说明书

公开了用于受时钟控制的电路(诸如集成电路中的处理器)的性能设置技术。此技术根据纳入了该集成电路的移动设备的总热阻来确定该受时钟控制的电路的最大功耗。该总热阻是该移动设备的系统热阻与该集成电路的器件热阻之和。

相关申请

本申请要求于2014年8月29日提交的美国临时申请No.62/043,716的权益，且要求于2015年8月26日提交的美国专利申请No.14/836,572的申请日的优先权，这两篇申请的全部内容由此通过援引纳入于此。

技术领域

本申请涉及电压和频率缩放，尤其涉及响应于热约束的电压和频率缩放。

背景技术

温度对于微处理器性能而言是关键的，尤其是在移动应用中。与台式应用形成对比，移动设备微处理器(诸如片上系统(SOC))没有风扇来辅助冷却，而是必须依赖于被动冷却。尽管不能通过使用风扇来主动冷却，但是移动设备处理能力继续迅速增长——例如，多核架构现在是惯例。从增长的处理能力所导致的热量可能将SOC推到其热极限。例如，集成电路的常见热极限是90℃。如若其中集成了处理器的半导体基板超过热极限，则处理器可能被不可逆地损坏。

尽管温度由此是对处理器性能的主要约束，但是通常使用的性能参数(诸如Dhrystone百万指令每秒(DMIPS))没有容易表征的温度依赖性。更一般而言，知识产权(IP)块的性能就不断提高的时钟速度和性能而言也受温度的约束。因此，本领域需要用于表征集成电路关于其热极限的性能的改进技术。

概述

提供了用于SOC的性能设置技术，其利用了热阻的概念。就热阻而言，移动设备(诸如蜂窝电话)可被视为包括系统。该系统将包括SOC，其为构成结果所得的系统的器件之一。但是该系统的热阻独立于其所包括的何种类型的SOC。SOC可以是高性能的，以使得其生成相当多的热量，或者其可以是相对简单的以使得其生成相对较少的热。但是SOC性能独立于它被纳入于其中的系统的热阻。例如，移动设备可包括充足的铜热屏蔽，其进而将热传导到铜蜂窝电话外壳。此类系统设计将容易从其所包括的任何SOC导热，以使得系统热阻将相对较低。另一方面，移动设备可能已经被设计成尽可能紧凑且廉价，以使得其主要包括塑料或其他绝缘材料。结果所得的系统则将具有相对较高的热阻。

除系统热阻以外，集成电路(诸如SOC)具有它自己的器件热阻。该器件热阻取决于电路配置以及还有用于相应集成电路的封装。可从系统热阻和器件热阻来确定总热阻。

总热阻决定当SOC在相应系统内消耗给定功率量时其将达到的温度。所公开的性能设置技术利用总热阻来确定SOC可消耗的功率量而不超过其热极限。SOC的性能设置由此由总热阻严格地确定。与现有技术中被用于确定给定移动设备SOC的最大性能设置的自组织(ad hoc)技术相比，此类确定是相当有利的。

可通过以下详细描述更好地领会这些以及其他有利特征。

附图简述

图1是示例系统热阻曲线和示例器件性能曲线的示图。

图2是示例系统热阻曲线及其与对应于为器件确定的性能设置的器件性能曲线的交叉的示图。

图3是根据本公开一实施例的用于使用热约束来确定性能设置的方法的流程图。

图4是用于执行图3的方法的示例系统。

详细描述