[发明专利]一种利用FPGA嵌入式环形振荡器测量温度分布的装置和方法

说明书

本发明公开了一种利用FPGA嵌入式环形振荡器测量温度分布的装置和方法，该装置包括被测芯片、FPGA核心板、USB转串口、串口线、温箱、PC机和串口传输软件；温箱通过USB转串口、串口线与PC机连接；FPGA核心板设置在温箱中；被测芯片与FPGA连接，串口传输软件设置在PC机中。利用FPGA内部资源搭建的可重构环形振荡器的延迟与温度的对应关系实现探测温度。被探测温度可以转换成一个随温度比例变化的时间信号，输出的频率被一个带扫描回路的计数器读出，然后通过串口传回到电脑的上位机，得到被测芯片各个不同位置的温度。通过不断扫描环形振荡器得到温度分布，改变传感器位置多次测量最终得到芯片的整体温度分布。

技术领域

本发明公开了一种利用FPGA嵌入式环形振荡器测量温度分布的方法和实现装置,涉及半导体测量技术领域。

背景技术

纵观集成电路的发展，随着制造工艺的提升，使得芯片的集成度大大增加，逻辑门数大大提高，芯片产生的功耗越来越大，造成芯片上的温度越来越高，电路的可靠性不断下降。因此了解芯片运行时的温度分布极其重要。但目前现有的技术测量芯片温度分布要么费用过于昂贵且具有破坏性，要么针对某种芯片特性采用特殊的测量手段，不具有普遍性，无法测量所有芯片的温度分布。针对现有技术的缺陷本发明提出利用FPGA嵌入式环形振荡器测量外部芯片的温度分布。

本发明利用FPGA内部资源搭建的可重构环形振荡器的延迟与温度的对应关系实现探测温度。被探测温度可以转换成一个随温度比例变化的时间信号，输出的频率被一个带扫描回路的计数器读出，然后通过串口传回到电脑的上位机，得到被测芯片各个不同位置的温度。通过不断扫描环形振荡器得到温度分布，改变传感器位置多次测量最终得到芯片的整体温度分布。

发明内容

本发明的目的在于利用FPGA内部的资源搭建可重构的智能温度传感器测量外部芯片的温度分布。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种利用FPGA嵌入式环形振荡器测量温度分布的装置，该装置包括被测芯片101、FPGA核心板102、USB转串口200、串口线201、温箱300、PC机400和串口传输软件401；温箱300通过USB转串口200、串口线201与PC机400连接；FPGA核心板102设置在温箱300中；被测芯片101与FPGA102连接，串口传输软件401设置在PC机400中。

所述的被测芯片101是FPGA的芯片；

将搭建有智能温度传感器模块的FPGA102放在温箱300中，通过串口线201来连接串口200将信号传输给温箱外部的PC机400，以此进行智能温度传感器的校准曲线的测量。

将被测芯片101与FPGA102激光减薄封装并紧密贴紧，被测芯片101使用自身的可配置逻辑资源模拟热源，正常运作。FPGA核心板102通过USB串口转换接头200以及串口线201接入PC机400。