芯片运行状态监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术提供一种芯片运行状态监测系统及监测方法，其中监测系统包括：电压频率传感器，用于运行电压以及输出测试频率；存储器，用于存储多个工作电压，以及各工作电压相对应的频率范围；识别器，用于判断运行电压是否为工作电压，还用于判断所述测试频率是否位于与所述工作电压相对应的频率范围内。监测方法包括：获取所述运行电压以及测试频率；判断所述运行电压是否为工作电压；判断所述测试频率是否位于与所述工作电压相对应的频率范围内。本发明专利技术利用了能反映相关联区块内器件运行快慢的测试频率与相关联区块内器件运行快慢、运行电压、晶片温度之间的关系，采用温度频率传感器替代现有技术中三个传感器的设计，减小了芯片监测系统的面积。

【技术实现步骤摘要】
芯片运行状态监测系统及监测方法
本专利技术涉及一种芯片设计领域，特别涉及一种芯片运行状态监测系统及监测方法。
技术介绍
半导体器件的性能容易随着使用条件、周围环境的变化而发生改变。例如，半导体器件的阈值电压、饱和电流、漏电流等的性能特征通常会随着所述器件使用时的电压以及环境温度的改变而改变。在现有的片上系统(SystemonChip，SoC)设计中，普遍采用芯片监测系统对芯片状态进行监测。参考图1，示出了现有技术一种监测系统的示意图。所述监测系统为工艺、电压、温度传感器100(Process/Voltage/TemperatureSensor,PVT传感器)监测系统，包括：工艺传感器110，用以感测相关联区块的进程运行情况，以克服加工过程中不同晶片(die)之间的工艺浮动。工艺传感器110通过一定电压、温度下所输出的频率表征在相应电压、温度条件下芯片运行进程的情况。电压传感器120用以感测相关联区块的运行电压，防止在不同电压控制区域压降问题的出现。电压传感器120主要包括模数转换器121(Analog-to-DigitalConverter，ADC)，用以输出相关联区块运行电压的数字信号。温度传感器130用以感测相关联区块的晶片温度，以避免过热现象的出现。温度传感器130能输出与芯片温度高低相对应的包括对温度高低敏感的测温器件131以及模数转换器132，通过模数转换器132输出芯片温度的数字信号。存储器140内存储所述芯片各种运行情况下电压、温度范围等。监测时，芯片处于运行中，工艺传感器110感测芯片内不同区块的进程运行情况；电压传感器120和温度传感器130分别监测芯片内器件电压和温度。当电压或者温度超出存储区140内存储相应进程运行情况下电压或者温度的范围时，芯片执行相应的指令，以补偿所述温度和电压的至少一个变量，从而使芯片运行恢复正常。但是所述基于PVT传感器的监测系统所占用的面积比较大。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种芯片运行状态监测系统及其监测方法，以缩小芯片运行状态监测系统的面积。为解决上述问题，本专利技术提供一种芯片运行状态监测系统，所述芯片包括至少一个区块，被监测的区块为相关联区块，包括：电压频率传感器，与所述相关联区块相连，用于感测所述相关联区块的运行电压，还用于输出能反映所述相关联区块内器件运行快慢的测试频率；存储器，用于存储所述相关联区块的多个工作电压，以及各工作电压相对应的能表征所述相关联区块内器件运行快慢的频率范围；识别器，与所述存储器和所述电压频率传感器相连，用于判断所述电压频率传感器感测的运行电压是否为存储器中存储的工作电压，在所述运行电压不是所述工作电压时，判断所述相关联区块运行异常；所述识别器还用于在运行电压为所述工作电压时，判断电压频率传感器输出的测试频率是否位于与所述工作电压相对应的频率范围内，在所述测试频率不位于所述频率范围内时，判断芯片内相关联区块运行异常。可选的，所述电压频率传感器包括：逆变环形振荡器，用于输出能表征所述相关联区块内器件运行快慢的测试频率；参考电路，用于产生参考电压；模数转换器，与所述参考电路以及所述相关联区块相连，用于输出与所述相关联区块的运行电压相对应的数字信号。可选的，所述参考电路为带隙基准电路。可选的，所述模数转换器为逐次逼近寄存器型的模数转换器。可选的，所述存储器为非易失性存储器。可选的，所述识别器包括：电压识别器，与所述存储器和所述模数转换器相连，用于根据所述模数转换器输出的数字信号判断所述运行电压是否为存储器中存储的所述工作电压，还用于在所述运行电压不是所述工作电压时，判断所述相关联区块运行异常；频率识别器，与所述存储器、所述逆变环形振荡器以及所述电压识别器相连，用于在所述运行电压是所述工作电压时，判断所述测试频率是否位于所述存储器中存储的与所述工作电压相对应的频率范围内，还用于在所述测试频率不位于所述频率范围内时，判断所述相关联区块运行异常。可选的，所述存储器内存储的与工作电压相对应的频率范围包括：在对应工作电压下，对所述相关联区块内器件运行快慢进行测量所获得的直接测量值。可选的，所述监测系统还包括：处理器，与所述识别器和所述芯片相连，用于在识别器判断所述相关联区块运行异常时执行指令，以使所述相关联区块恢复正常。可选的，在识别器判断所述运行电压低于所述存储器内存储的工作电压最小值时，所述处理器控制所述相关联进入休眠状态。可选的，在识别器判断所述测试频率低于所述工作温度相对应频率范围的最小值时，所述处理器启动降温设备。可选的，所述处理器为中央处理器。可选的，所述电压频率传感器实时感测所述运行电压，并且实时输出所述测试频率；所述识别器实时判断所述运行电压是否为存储器中存储的所述相关联区块的所述工作电压；在所述运行电压为所述工作电压时，实时判断所述测试频率是否位于与所述工作电压相对应的频率范围内。本专利技术还提供一种芯片运行状态的监测方法，所述芯片包括至少一个区块，被监测的区块为相关联区块，包括：获取所述相关联区块的运行电压以及能表征所述相关联区块内器件运行快慢的测试频率；判断所述运行电压是否为所述相关联区块的工作电压，在所述运行电压不是所述工作电压时，判断所述相关联区块运行异常；在判断所述运行电压为所述工作电压时，判断所述测试频率是否位于与所述工作电压相对应的频率范围内，在所述测试频率不位于所述频率范围内时，判断所述相关联区块运行异常。可选的，所述获取所述相关联区块的运行电压以及能表征所述相关联区块内器件运行快慢的测试频率的步骤包括：实时获取所述相关联区块的运行电压以及能表征所述相关联区块内器件运行快慢的测试频率；判断所述运行电压是否为所述相关联区块的工作电压的步骤包括：实时判断所述运行电压是否为所述相关联区块的工作电压；在判断所述运行电压为所述工作电压时，判断所述测试频率是否位于与所述工作电压相对应的频率范围内的步骤包括：实时判断所述测试频率是否位于与所述工作电压相对应的频率范围内。可选的，所述获取所述相关联区块的运行电压以及能表征所述相关联区块内器件运行快慢的测试频率的步骤之前，所述监测方法还包括：使所述相关联区块在工作电压下运行，并对所述相关联区块内器件运行快慢进行测量，以获得与所述工作电压相对应的频率范围的直接测量值。可选的，所述监测方法还包括：在运行电压低于所述工作电压最小值时，所述相关联进入休眠状态。可选的，所述监测方法还包括：在测试频率小于所述工作电压相对应频率范围的最小值时，启动降温设备。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：综述，本专利技术所提供的芯片运行状态监测系统，利用了能表征相关联区块内器件运行快慢的测量频率与相关联区块内器件的运行快慢、测量电压、晶片温度之间的关系，采用电压频率传感器替代现有技术中的三个传感器的设计，省去了部分传感器，减小了芯片监测系统的面积。进一步，由于本专利技术中用以识别芯片内相关联区块运行状态的工作电压和频率范围，是针对芯片内相关联区块的直接测量值，采用直接量测数据作为识别标准，能够精确反应相关联区块的相关参数，减少了由于工艺变化和电路设计本身产生的影响，因此本专利技术所提供的芯片监测方法对芯片内相关联区块运行状态的识别更加准确。附图说明图1是现有技术芯片监测系统(PVT传感器)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片运行状态监测系统，所述芯片包括至少一个区块，被监测的区块为相关联区块，其特征在于，所述监测系统包括：电压频率传感器，与所述相关联区块相连，用于感测所述相关联区块的运行电压，还用于输出能反映所述相关联区块内器件运行快慢的测试频率；存储器，用于存储所述相关联区块的多个工作电压，以及各工作电压相对应的能表征所述相关联区块内器件运行快慢的频率范围；识别器，与所述存储器和所述电压频率传感器相连，用于判断所述电压频率传感器感测的运行电压是否为存储器中存储的工作电压，在所述运行电压不是所述工作电压时，判断所述相关联区块运行异常；所述识别器还用于在运行电压为所述工作电压时，判断电压频率传感器输出的测试频率是否位于与所述工作电压相对应的频率范围内，在所述测试频率不位于所述频率范围内时，判断芯片内相关联区块运行异常。

【技术特征摘要】
1.一种芯片运行状态监测系统，所述芯片包括至少一个区块，被监测的区块为相关联区块，其特征在于，所述监测系统包括：电压频率传感器，与所述相关联区块相连，用于感测所述相关联区块的运行电压，还用于输出能反映所述相关联区块内器件运行快慢的测试频率；存储器，用于存储所述相关联区块的多个工作电压，以及各工作电压相对应的能表征所述相关联区块内器件运行快慢的频率范围；识别器，与所述存储器和所述电压频率传感器相连，用于判断所述电压频率传感器感测的运行电压是否为存储器中存储的工作电压，在所述运行电压不是所述工作电压时，判断所述相关联区块运行异常；所述识别器还用于在运行电压为所述工作电压时，判断电压频率传感器输出的测试频率是否位于与所述工作电压相对应的频率范围内，在所述测试频率不位于所述频率范围内时，判断芯片内相关联区块运行异常。2.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述电压频率传感器包括：逆变环形振荡器，用于输出能表征所述相关联区块内器件运行快慢的测试频率；参考电路，用于产生参考电压；模数转换器，与所述参考电路以及所述相关联区块相连，用于输出与所述相关联区块的运行电压相对应的数字信号。3.如权利要求2所述的监测系统，其特征在于，所述参考电路为带隙基准电路。4.如权利要求2所述的监测系统，其特征在于，所述模数转换器为逐次逼近寄存器型的模数转换器。5.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述存储器为非易失性存储器。6.如权利要求2所述的监测系统，其特征在于，所述识别器包括：电压识别器，与所述存储器和所述模数转换器相连，用于根据所述模数转换器输出的数字信号判断所述运行电压是否为存储器中存储的所述工作电压，还用于在所述运行电压不是所述工作电压时，判断所述相关联区块运行异常；频率识别器，与所述存储器、所述逆变环形振荡器以及所述电压识别器相连，用于在所述运行电压是所述工作电压时，判断所述测试频率是否位于所述存储器中存储的与所述工作电压相对应的频率范围内，还用于在所述测试频率不位于所述频率范围内时，判断所述相关联区块运行异常。7.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述存储器内存储的与工作电压相对应的频率范围包括：在对应工作电压下，对所述相关联区块内器件运行快慢进行测量所获得的直接测量值。8.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括：处理器，与所述识别器和所述芯片相连，用于在识别器判断所述相关联区块运行异常时执行指令，以使所述相关联区块恢复正常。9.如权利要求8所述的监测系统，其特征在于，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨家奇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31