[发明专利]用于使用集成热电冷却来减少片上系统的泄漏功率的系统和方法

说明书

本申请公开了用于减少片上系统(SoC)的泄漏功率的系统、方法、以及计算机程序。一个这种方法包括：对横跨片上系统(SoC)上的相应多个热电冷却器的多个温度差异进行监测。这些热电冷却器中的每一个热电冷却器专用于该SoC上的多个芯片部分中的相应一个芯片部分。基于所述多个温度差异，对这些热电冷却器进行控制，以使所述多个芯片部分和所述多个相应的专用热电冷却器的组合功耗的总和减到最小。

相关技术的描述

便携式计算设备(例如，蜂窝电话、智能电话、平板计算机、便携式数字助理(PDA)和便携式游戏控制台)继续提供不断扩大的功能和服务阵列，向用户提供对于信息、资源和通信的前所未有的访问水平。为了跟上这些服务增强步伐，这些设备变得更加强大、更加复杂。便携式计算设备现在通常包括嵌入在单一基片上的片上系统(SoC)和/或多个微处理器内核(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等等)，其允许用户执行复杂的和功率密集型软件应用。但是，增加的性能和功能要求对于管理电池寿命和功耗提出了显著的设计和操作挑战。

对于更多性能和功能的要求，驱使芯片制造商拓展到更小的硅工艺技术节点(例如，更小的尺寸、晶体管栅极长度等等)。但是，拓展到更小的硅技术节点会不利地增加泄漏对总功耗的贡献。随着工艺技术的不断缩小(接近和超过20nm)，泄漏功率仍然是一个显著问题。例如，由于更小的栅极长度和尺寸，晶体管泄漏增加。此外，更高的晶体管集中度意味着更高的功率密度，并且因此意味着更高的工作温度。芯片组泄漏功率随温度呈指数级增加。由于这种复合效应和工艺技术的进一步缩小，本领域需要用于减少SoC中的泄漏功率的改进系统和方法。

发明内容

本文公开了用于减少片上系统(SoC)的泄漏功率的系统、方法、以及计算机程序。一个实施例是一种用于减少SoC的泄漏功率的方法。一个这种方法包括：对横跨片上系统(SoC)上的相应多个热电冷却器的多个温度差异进行监测。这些热电冷却器中的每一个热电冷却器专用于该SoC上的多个芯片部分中的相应一个芯片部分。基于所述多个温度差异，对这些热电冷却器进行控制，以使所述多个芯片部分和所述多个相应的专用热电冷却器的组合功耗的总和减到最小。

另一个实施例是一种用于减少SoC的泄漏功率的系统。一个这种系统包括SoC和热电冷却器控制器。该SoC包括多个芯片部分。每一个芯片部分具有专用的和单独控制的热电冷却器。该热电冷却器控制器包括配置为执行以下操作的逻辑：对横跨该SoC上的相应热电冷却器中的每一个热电冷却器的温度差异进行监测；基于所述多个温度差异，对所述多个热电冷却器进行控制，以使该SoC上的所述多个芯片部分和所述多个相应的专用热电冷却器的组合功耗的总和减到最小。

另一个实施例包括一种体现在计算机可读介质中，并由处理器执行以用于减少片上系统(SoC)的泄漏功率的计算机程序。所述计算机程序包括配置为执行以下操作的逻辑：对横跨片上系统(SoC)上的相应多个热电冷却器的多个温度差异进行监测。这些热电冷却器中的每一个热电冷却器专用于该SoC上的多个芯片部分中的相应一个芯片部分。另外的逻辑被配置为：基于所述多个温度差异，对所述多个热电冷却器进行控制，以使所述多个芯片部分和所述多个相应的专用热电冷却器的组合功耗的总和减到最小。

附图说明

在附图中，除非另外指出，否则贯穿各个视图的相同附图标记指代类似的部件。对于利用诸如“102A”或“102B”之类的字母字符进行命名的附图标记而言，这些字母字符命名可以区分在同一附图中出现的两个类似部件或者组成部分。当一个附图标记旨在涵盖所有附图之中利用该相同附图进行标记的所有部件时，可以省略用于附图标记的字母字符命名。

图1a是一种片上系统(SoC)的实施例的示意图，其中该SoC包括用于优化热电冷却，以使SoC的整体功耗减到最小的专用热电冷却器阵列。

图1b是示出在相应的专用热电冷却器之下布置的多个芯片部分的图1a的SoC的示意图。

图2是示出一种示例性芯片部分和专用热电冷却器的图1a和图1b中的SoC的横截面图。