溫度監(jiān)控系統(tǒng)及溫度監(jiān)控方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種溫度監(jiān)控系統(tǒng)及溫度監(jiān)控方法。所述溫度監(jiān)控系統(tǒng)用于對至少一個溫控對象進(jìn)行溫度監(jiān)控，所述溫度監(jiān)控系統(tǒng)包括：光源，用于發(fā)出入射光；至少一個熱光片，由熱光材料形成，分別緊靠于各所述溫控對象設(shè)置，每一個熱光片用于接收所述入射光并形成光信號；至少一個探測器，分別與所述熱光片對應(yīng)設(shè)置，用于探測由對應(yīng)的熱光片形成的光信號，并對所探測到的光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以獲得電信號；控制器，用于根據(jù)所述電信號分別計算各所述溫控對象的溫度，其中所述溫控對象為采用光互連技術(shù)的中央處理器中的內(nèi)核。本發(fā)明的溫度監(jiān)控系統(tǒng)及溫度監(jiān)控方法能夠精確地、及時有效地檢測并控制溫度。
【專利說明】溫度監(jiān)控系統(tǒng)及溫度監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種溫度監(jiān)控系統(tǒng)及方法，特別是涉及利用光熱變化關(guān)系進(jìn)行溫度檢測的溫度監(jiān)控系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計算機(jī)性能越來越強(qiáng)大，中央處理器(CPU)的集成度和運(yùn)行速度不斷提高、功耗不斷增大，及時有效地檢測并控制CPU的運(yùn)行溫度成為技術(shù)發(fā)展的瓶頸。
[0003]目前已存在通過在CPU外部貼附熱敏電阻來檢測CPU運(yùn)行溫度的方法(現(xiàn)有技術(shù)
一)。然而，該方法存在如下缺點(diǎn):
[0004]1、熱敏電阻是接觸式測溫元件，采用該方法檢測到的溫度是CPU表面溫度而不是CPU核心溫度。然而，由于CPU核心(die)所發(fā)出的熱量會由芯片封裝向外部散出，因此，CPU表面溫度與CPU核心溫度之間約有15°C至30°C的溫差，且該溫差因芯片封裝形式不同及環(huán)境溫度不同而難以確定。并且，采用該方法檢測到的溫度是由監(jiān)控芯片根據(jù)熱敏電阻的阻值變化計算得出，如果熱敏電阻與CPU之間的接觸不夠緊密，那么CPU的熱量就不能有效地傳遞至熱敏電阻，使得所檢測出的溫度會有很大的誤差。
[0005]2、由于CPU核心溫度變化后，需經(jīng)過一段時間才能傳遞到CPU表面，使得CPU表面溫度變化十分遲鈍，升溫速度遠(yuǎn)不及CPU核心溫度，因此，CPU表面溫度的變化不能及時地反映出CPU核心溫度的變化而形成了時間滯后的問題，導(dǎo)致反應(yīng)不靈敏，有時無法起到及時有效的保護(hù)作用。
[0006]3、由于該方法的反應(yīng)不靈敏、又要及時保護(hù)CPU，因此，可能經(jīng)常出現(xiàn)因強(qiáng)行關(guān)閉CPU而導(dǎo)致重要數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象。
[0007]此外，還存在通過在CPU內(nèi)植入熱敏二極管來檢測CPU運(yùn)行溫度的方法(現(xiàn)有技術(shù)
二)。然而，該方法與現(xiàn)有技術(shù)一相比，檢測及時性有所改善，但仍存在如下缺點(diǎn):
[0008]1、溫度檢測精度還有待提聞。
[0009]2、無法應(yīng)用于多核CPU。理由是，在多核和光互連的三維堆疊結(jié)構(gòu)中，光互連上的很多光器件也會發(fā)熱，溫度分布可能極為不均、且溫變復(fù)雜，該方法可能因反應(yīng)靈敏性不夠而存在誤差，無法保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種溫度監(jiān)控系統(tǒng)及方法，能夠準(zhǔn)確地、及時有效地檢測并控制溫度。
[0011]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種溫度監(jiān)控系統(tǒng)，用于對至少一個溫控對象進(jìn)行溫度監(jiān)控，所述溫度監(jiān)控系統(tǒng)包括:光源，用于發(fā)出入射光；至少一個熱光片，由熱光材料形成，分別緊靠于各所述溫控對象設(shè)置，每一個熱光片用于接收所述入射光并形成光信號；至少一個探測器，分別與所述熱光片對應(yīng)設(shè)置，用于探測由對應(yīng)的熱光片形成的光信號，并對所探測到的光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以獲得電信號；控制器，用于根據(jù)所述電信號分別計算各所述溫控對象的溫度，其中所述溫控對象為采用光互連技術(shù)的中央處理器中的內(nèi)核。
[0012]結(jié)合第一方面，在第一種可能的實(shí)施方式中，所述光信號為所述入射光經(jīng)由所述熱光片透射出的透射光。
[0013]結(jié)合第一方面，在第二種可能的實(shí)施方式中，所述光信號為所述入射光經(jīng)由所述熱光片反射回的反射光。
[0014]結(jié)合第一方面，在第三種可能的實(shí)施方式中，所述溫度監(jiān)控系統(tǒng)還包括:檢測用熱光片，由熱光材料形成，與所述溫控對象分開設(shè)置，用于接收所述入射光并形成光信號；檢測用探測器，與所述檢測用熱光片對應(yīng)設(shè)置，用于探測由所述檢測用熱光片形成的光信號，并對所探測到的光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以獲得電信號，其中，所述控制器通過將所述檢測用探測器獲得的電信號與所述探測器獲得的電信號進(jìn)行對比，以確定由所述入射光變化引起的溫度變化。
[0015]結(jié)合第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，在第四種可能的實(shí)施方式中，所述檢測用熱光片由與所述熱光片相同的熱光材料形成，所述控制器還用于利用所述檢測用探測器的探測結(jié)果對所述探測器的探測結(jié)果進(jìn)行校正。
[0016]結(jié)合第一方面以及第一方面的第一至四種可能的實(shí)施方式中的任一種，在第五種可能的實(shí)施方式中，所述溫度監(jiān)控系統(tǒng)還包括分束器，所述分束器用于將所述入射光分為多束，以分別對應(yīng)各所述熱光片以及所述檢測用熱光片。
[0017]結(jié)合第一方面以及第一方面的第一至五種可能的實(shí)施方式中的任一種，在第六種可能的實(shí)施方式中，所述溫度監(jiān)控系統(tǒng)還包括微透鏡，所述微透鏡設(shè)置于所述光源和所述熱光片之間，用于匯聚所述入射光。
[0018]結(jié)合第一方面以及第一方面的第一至六種可能的實(shí)施方式中的任一種，在第七種可能的實(shí)施方式中，所述溫度監(jiān)控系統(tǒng)還包括至少一個波導(dǎo)，所述波導(dǎo)設(shè)置于所述光源與所述熱光片之間，用于將所述入射光引導(dǎo)至各所述熱光片。
[0019]結(jié)合第一方面以及第一方面的第一至七種可能的實(shí)施方式中的任一種，在第八種可能的實(shí)施方式中，所述溫度監(jiān)控系統(tǒng)還包括:顯示器，用于顯示所述溫控對象的溫度；報警器，用于在所述溫控對象的溫度高于預(yù)定閾值時，發(fā)出警報。
[0020]結(jié)合第一方面以及第一方面的第一至八種可能的實(shí)施方式中的任一種，在第九種可能的實(shí)施方式中，所述熱光片分別貼附于各所述溫控對象。
[0021]結(jié)合第一方面以及第一方面的第一至八種可能的實(shí)施方式中的任一種，在第十種可能的實(shí)施方式中，所述熱光片為硅片，通過在各所述內(nèi)核的表面用沉淀法生長一層厚度為1um至20um的娃片來形成所述熱光片。
[0022]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種溫度監(jiān)控方法，用于對溫控對象進(jìn)行溫度監(jiān)控，所述溫度監(jiān)控方法包括如下步驟:通過熱光片接收由光源發(fā)出的入射光并形成光信號，其中，所述熱光片由熱光材料形成，并緊靠于所述溫控對象設(shè)置；對所述光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以獲得電信號；根據(jù)所述電信號計算所述溫控對象的溫度，其中所述溫控對象為采用光互連技術(shù)的中央處理器中的內(nèi)核。
[0023]結(jié)合第二方面，在第一種可能的實(shí)施方式中，所述光信號為由所述熱光片透射出的透射光或由所述熱光片反射回的反射光。[0024]結(jié)合第二方面或第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，在第二種可能的實(shí)施方式中，對所述電信號進(jìn)行濾波和鎖相放大處理。
[0025]結(jié)合第二方面，在第三種可能的實(shí)施方式中，還包括如下步驟:根據(jù)所述溫度對所述溫控對象進(jìn)行散熱冷卻處理。
[0026]由于本發(fā)明中用于傳遞熱量的熱光片緊靠于溫控對象設(shè)置，且本發(fā)明利用光熱變化關(guān)系來計算溫控對象的溫度，因此，所檢測出的溫度更為精確。并且，由于本發(fā)明利用光信號而非電信號來傳輸溫度信息，因此，能更及時有效地進(jìn)行溫度檢測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的溫度監(jiān)控系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2A、圖2B分別示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的吸收式和反射式的示意圖。
[0029]圖3示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的溫度監(jiān)控系統(tǒng)300的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖4示出根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的溫度監(jiān)控系統(tǒng)400的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖5示出根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的溫度監(jiān)控系統(tǒng)500的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖6示出將根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的溫度監(jiān)控系統(tǒng)集成到計算機(jī)的CPU中的架構(gòu)圖。
[0033]圖7示出將根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的溫度監(jiān)控系統(tǒng)集成到多核CPU中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖8示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的溫度監(jiān)控方法800的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下將對本發(fā)明的實(shí)施例給出詳細(xì)的參考。盡管本發(fā)明通過這些實(shí)施方式進(jìn)行闡述和說明，但需要注意的是本發(fā)明并不僅僅只局限于這些實(shí)施方式。相反，本發(fā)明涵蓋權(quán)利要求所定義的發(fā)明精神和發(fā)明范圍內(nèi)的所有替代物、變體和等同物。
[0036]另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的【具體實(shí)施方式】中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒有這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。在另外一些實(shí)例中，對于大家熟知的方法、手續(xù)、元件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。
[0037]如上所述，CPU溫升不僅影響CPU技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，還直接影響CPU的穩(wěn)定性和使用壽命。然而迄今為止，還沒有一種CPU散熱系統(tǒng)能保證永不失效。失去了散熱系統(tǒng)這個保護(hù)傘的“芯”，往往會在幾秒鐘內(nèi)永遠(yuǎn)停止“跳動”，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。及時有效地進(jìn)行溫度監(jiān)控變得尤為重要。而根據(jù)本發(fā)明的溫度監(jiān)控系統(tǒng)及方法利用熱光材料對光的吸收會隨溫度的變化而變化的屬性，基于熱光材料的光熱變化關(guān)系來檢測溫度，從而能更及時有效地進(jìn)行溫度檢測。以下將結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的溫度監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
[0038]圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的溫度監(jiān)控系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，溫度監(jiān)控系統(tǒng)100可用于對溫控對象I進(jìn)行溫度監(jiān)控。溫度監(jiān)控系統(tǒng)100包括:光源101、熱光片102、探測器103以及控制器104。其中，光源101、熱光片102及探測器103之間為光耦合，探測器103和控制器104之間通過電信號連接。
[0039]光源101可為激光源或發(fā)光二極管等發(fā)光器件，用于發(fā)出入射光。
[0040]熱光片102由熱光材料形成，并緊靠于溫控對象I設(shè)置，用于接收光源101發(fā)出的入射光并形成光信號。其中，熱光片102所形成的光信號可以為:入射光經(jīng)由熱光片102透射出的透射光(以下稱為吸收式)，或入射光經(jīng)由熱光片102反射回的反射光(以下稱為反射式)。形成熱光片102的熱光材料可為GaAs、CdTe、單晶硅或其他熱光系數(shù)比較大的聚合物。
[0041]原理上，反射式和吸收式的效果是一樣的，但由于吸收式只需光一次通過熱光片，而反射式需要光兩次通過熱光片(即，進(jìn)入熱光片并由熱光片返回)，因此，吸收式的結(jié)構(gòu)相對簡單，而反射式的工藝相對復(fù)雜，反射式中的熱光片需要更薄。圖2A、圖2B分別示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的吸收式和反射式的示意圖。
[0042]由于熱光片102的透射率會隨其溫度變化而變化，且熱光片102緊靠于溫控對象I設(shè)置，能傳遞溫控對象I的熱量，因此，從熱光片102透射出的透射光的強(qiáng)度與溫控對象I的溫度之間存在對應(yīng)的變化關(guān)系。該變化關(guān)系將在之后詳細(xì)說明。
[0043]探測器103探測由熱光片102形成的光信號，例如，從熱光片102透射出的透射光，并對所述光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以獲得電信號。由此，所述電信號與溫控對象I的溫度之間也存在對應(yīng)的變化關(guān)系。
[0044]控制器104利用熱光片102的透射率與溫度之間的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)由探測器103獲得的電信號計算熱光片102的溫度。并且，控制器104還可以根據(jù)所述溫度對溫控對象I進(jìn)行散熱冷卻處理。例如，若所述溫度超過預(yù)定的閾值，則進(jìn)行散熱冷卻處理。所述預(yù)定的閾值可基于溫控對象I需要進(jìn)行散熱冷卻處理時的溫度來確定。由于形成熱光片102的熱光材料種類以及熱光片102與溫控對象I之間的距離均可能影響溫控對象I與熱光片102之間的溫度關(guān)系，因此，在確定所述閾值時需要考慮上述因素。所述散熱冷卻處理包括但不限于:加快風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、降低所述中央處理器的工作電壓和工作頻率或關(guān)閉中央處理器等。以下詳細(xì)說明控制器104根據(jù)所述電信號計算溫度的原理。
[0045]由于本發(fā)明中的熱光材料為半導(dǎo)體材料，因此，可基于半導(dǎo)體材料的光熱變化關(guān)系來計算熱光片的溫度變 化。考慮到硅的熱光效應(yīng)明顯，因此下面以硅片作為熱光片為例，說明根據(jù)探測器測量到的透射光強(qiáng)、利用以下的4個表達(dá)式來計算硅片溫度的過程:
【權(quán)利要求】
1.一種溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，用于對至少一個溫控對象進(jìn)行溫度監(jiān)控，所述溫度監(jiān)控系統(tǒng)包括: 光源，用于發(fā)出入射光； 至少一個熱光片，由熱光材料形成，分別緊靠于各所述溫控對象設(shè)置，每一個熱光片用于接收所述入射光并形成光信號； 至少一個探測器，分別與所述熱光片對應(yīng)設(shè)置，用于探測由對應(yīng)的熱光片形成的光信號，并對所探測到的光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以獲得電信號； 控制器，用于根據(jù)所述電信號分別計算各所述溫控對象的溫度， 其中所述溫控對象為采用光互連技術(shù)的中央處理器中的內(nèi)核。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述光信號為所述入射光經(jīng)由所述熱光片透射出的透射光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述光信號為所述入射光經(jīng)由所述熱光片反射回的反射光。
4.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度監(jiān)控系統(tǒng)還包括: 檢測用熱光片，由熱光材料形成，與所述溫控對象分開設(shè)置，用于接收所述入射光并形成光信號； 檢測用探測器，與所述檢測用熱光片對應(yīng)設(shè)置，用于探測由所述檢測用熱光片形成的光信號，并對所探測到的光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以獲得電信號， 其中，所述控制器通過將所述檢測用探測器獲得的電信號與所述探測器獲得的電信號進(jìn)行對比，以確定由所述入射光變化引起的溫度變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測用熱光片由與所述熱光片相同的熱光材料形成，所述控制器還用于利用所述檢測用探測器的探測結(jié)果對所述探測器的探測結(jié)果進(jìn)行校正。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度監(jiān)控系統(tǒng)還包括分束器，所述分束器用于將所述入射光分為多束，以分別對應(yīng)各所述熱光片以及所述檢測用熱光片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度監(jiān)控系統(tǒng)還包括微透鏡，所述微透鏡設(shè)置于所述光源和所述熱光片之間，用于匯聚所述入射光。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度監(jiān)控系統(tǒng)還包括至少一個波導(dǎo)，所述波導(dǎo)設(shè)置于所述光源與所述熱光片之間，用于將所述入射光引導(dǎo)至各所述熱光片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度監(jiān)控系統(tǒng)還包括: 顯示器，用于顯示所述溫控對象的溫度； 報警器，用于在所述溫控對象的溫度高于預(yù)定閾值時，發(fā)出警報。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述熱光片分別貼附于各所述溫控對象。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述熱光片為硅片，通過在各所述內(nèi)核的表面用沉淀法生長一層厚度為1um至20um的硅片來形成所述熱光片。
12.一種溫度監(jiān)控方法，其特征在于，用于對溫控對象進(jìn)行溫度監(jiān)控，所述溫度監(jiān)控方法包括如下步驟: 通過熱光片接收由光源發(fā)出的入射光并形成光信號，其中，所述熱光片由熱光材料形成，并緊靠于所述溫控對象設(shè)置； 對所述光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以獲得電信號； 根據(jù)所述電信號計算所述溫控對象的溫度， 其中所述溫控對象為采用光互連技術(shù)的中央處理器中的內(nèi)核。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的溫度監(jiān)控方法，其特征在于，所述光信號為由所述熱光片透射出的透射光或由所述熱光片反射回的反射光。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的溫度監(jiān)控方法，其特征在于，還包括如下步驟:對所述電信號進(jìn)行濾波和鎖相放大處理。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的溫度監(jiān)控方法，其特征在于，還包括如下步驟:根據(jù)所述溫度對所述溫控對象進(jìn)行散熱冷卻處理。
【文檔編號】G06F11/30GK104035853SQ201310073199
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月7日
【發(fā)明者】鄧湘元, 劉耀達(dá), 郝沁汾 申請人:華為技術(shù)有限公司