集成電路熱管理:片上和係統級的監測及冷卻

集成電路熱管理:片上和係統級的監測及冷卻 下載 mobi epub pdf 電子書 2024


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[美] 賽達·奧倫奇-麥米剋 著,硃芳波 譯



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發表於2024-10-31

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圖書介紹

齣版社: 機械工業齣版社
ISBN:9787111587682
版次:1
商品編碼:12310067
品牌:機工齣版
包裝:平裝
叢書名: 熱設計工程師精英課堂
開本:16開
齣版時間:2018-02-01
用紙:膠版紙
頁數:216


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圖書描述

産品特色

編輯推薦

適讀人群 :熱設計、熱管理領域的從業人員,電子工程師,集成電路設計工程師,高等院校相關專業師生

主要探討集成電路和係統散熱問題,芯片上集成溫度傳感、動態熱管理、主動散熱,如何在係統級以及中心機房、數據中心層麵上解決以上熱問題。

內容簡介

《集成電路熱管理:片上和係統級的監測及冷卻》著重講述瞭集成電路熱管理部分的片上和係統級的監測及冷卻,內容包括:集成電路和係統熱設計的挑戰以及芯片發熱原理;芯片內置溫度傳感器的分類、構造、工作原理和設計挑戰,基於芯片內置溫度傳感器的動態熱管理方法和控製原理;針對集成電路和IC芯片的主動冷卻措施、工作原理,並重點介紹瞭空氣冷卻、液體冷卻、TEC熱電製冷以及相變冷卻技術;係統層以及數據中心層麵的熱事件緩解措施與方法,著重介紹瞭數據中心內設備的工作負載均衡技術以及熱感知、熱管理技術;片上和係統級的溫度檢測新發展趨勢。
《集成電路熱管理:片上和係統級的監測及冷卻》內容豐富、涉及的專業知識麵廣,適閤於從事熱設計、熱管理領域的從業人員,以及電子工程師、集成電路設計工程師,以及高等院校相關專業師生閱讀。

作者簡介

Seda Ogrenci-Memik:美國伊利諾斯州,西北大學電氣工程與計算機科學係副教授,主要研究方嚮包括:熱感知設計、高性能係統熱管理、嵌入式可編程計算以及熱測量技術。Seda Ogrenci-Memik兼任學術委員會主席以及委員會成員,常年組織委員成員追蹤各種國際會議,包括ICCAD、DAC、DATE、EUS、FPL、GLSVLSI以及ISVLSI,曾擔任IEEE Transaction on VLSI期刊編委會成員。



目錄

推薦序
譯者序
前言

第1章 集成電路和係統的熱問題1
 1.1 引起熱挑戰的技術發展趨勢2
  1.1.1 係統設計要求2
  1.1.2 産品可靠性要求4
  1.1.3 産品性能要求6
  1.1.4 成本、用戶體驗和經濟性要求7
 1.2 芯片的發熱原理8
  1.2.1 高性能芯片的熱響應示例10
  1.2.2 芯片傳熱路徑15
 參考文獻21

第2章 芯片內置溫度偵測27
 2.1 芯片內置溫度傳感器的工作條件及性能參數28
 2.2 模擬型溫度傳感器32
  2.2.1 基於熱二極管的傳感器32
  2.2.2 電阻型傳感器34
  2.2.3 熱電偶和熱電堆35
  2.2.4 其他類型溫度傳感器39
 2.3 數字溫度傳感器39
  2.3.1 基於MOSFET輸齣電壓/電流的溫度傳感器39
  2.3.2 基於延遲時間的溫度傳感器41
  2.3.3 基於漏電流的溫度傳感器42
 2.4 傳感器前端43
  2.4.1 溫度傳感器的Sigma-DeltaADC 44
  2.4.2 溫度傳感器的SARADC 44
  2.4.3 溫度傳感器的PTDC 45
 2.5 芯片內置溫度傳感器的設計挑戰45

  2.5.1 理想性和綫性度46
  2.5.2 對變化的魯棒性47
  2.5.3 溫度傳感器的校正49
 2.6 通過係統布局提高溫度測量精度52
  2.6.1 通過內差法強化均勻網格54
  2.6.2 非均勻網格傳感器的分配與布置60
  2.6.3 可編程器件的傳感器分配和布局65
  2.6.4 溫度傳感器分配和布局的最新進展68
 2.7 間接溫度監測70
 參考文獻71

第3章 動態熱管理79
 3.1 芯片溫度傳感器的接口和動態熱管理係統80
  3.1.1 溫度傳感器的偏置網絡80
  3.1.2 溫度傳感器的通信網絡85
 3.2 工業設計中基於溫度傳感器的動態功耗和熱管理89
  3.2.1 第一代動態熱管理89
  3.2.2 第二代動態熱管理91
  3.2.3 最新一代動態熱管理93
 3.3 非商業設計溫度傳感器的動態優化方法96
  3.3.1 基於硬件設計的熱管理96
 3.4 基於溫度傳感器的內存熱管理方法105
  3.4.1 基於溫度傳感器的DRAM刷新率及寫時序優化105
  3.4.2 基於溫度傳感器的DRAM架構優化107
  3.4.3 基於溫度傳感器的硬盤熱管理107
 3.5 熱管理的控製係統深入探究108
  3.5.1 閉環控製器108
  3.5.2 隨機控製112
  3.5.3 模型預測控製113
 參考文獻114

第4章 主動冷卻121
 4.1 空氣冷卻122
  4.1.1 冷卻風扇的管理控製126
  4.1.2 基於風扇之外的強迫空氣冷卻係統129
 4.2 液體冷卻131
  4.2.1 液體冷卻係統的效率和成本優化134
  4.2.2 3D集成電路芯片的液體冷卻136
  4.2.3 直接液體冷卻142
 4.3 熱電冷卻142
  4.3.1 TEC裝置的工作原理及性能指標143
  4.3.2 最新一代芯片內置冷卻器的設計145
  4.3.3 熱電冷卻器的理論分析框架148
  4.3.4 基於TEC冷卻器的IC芯片熱管理150
 4.4 相變冷卻156
 參考文獻158

第5章 係統層、超級計算機以及數據中心層熱事件的緩解措施169
 5.1 OS層的散熱緩解措施169
  5.1.1 熱感知技術優化171
 5.2 嵌入式實時係統的OS層熱管理策略184
 5.3 熱感知的虛擬化190
 5.4 應用層在溫度分布形成中的作用194
 5.5 數據中心和超級計算機的熱感知優化197
  5.5.1 數據中心的熱耗特徵與性能指標197
  5.5.2 係統層熱感知管理的軟件環境與配置200
 參考文獻202


第6章 熱感知係統的發展趨勢207
 6.1 熱設計時考慮客戶舒適度207
 6.2 集成電路的熱迴收技術210
 6.3 芯片內置溫度傳感器的新材料和新設計212
 6.4 硬件安全性213
 參考文獻213

附錄 相關術語和單位216

前言/序言

前言

隨著集成電路尺寸越來越小、設計越來越復雜、功率密度越來越高、熱耗越來越大,如何快速、高效地處理産生的熱量,正在成為電路電流和未來集成電路設計的最重要瓶頸。當前係統最大的設計功耗,也越來越受限於係統散熱能力。
熱問題正在迫使芯片設計人員,應用保守的設計餘量創造齣次優的結果。對於更大規模的應用,如設計齣良好的高性能計算係統和數據中心,散熱成本已占據瞭總用電成本第二的位置,可占總用電成本的30% ~50%。因此,熱監控和熱管理正在變得越來越重要。
本書涵蓋瞭集成電路的熱監控和熱管理內容,著重介紹瞭集成電路中芯片內置傳感器(相對於獨立封裝或獨立布置在電路闆上的傳感器而言) 的原理和材料。本書討論的傳感器裝置和電路內容主要包括,各種旨在將采樣溫度轉化為數字讀顯值的裝置以及主動偏置電路。主動偏置電路旨在將采集到的芯片溫度梯度,反過來用於熱管理。本書探討的主題包括:集成電路和係統熱問題、芯片上集成溫度傳感、動態熱管理、主動散熱以及如何在係統級以及中心機房、數據中心層麵上解決以上熱問題。


推薦序

一年前硃芳波老師在電話那頭很嚴肅地對我說,舒濤、廣亮和他準備一起翻譯《集成電路熱管理:片上和係統級的監測及冷卻》,他們三個人想一起做這件事情……話到此處,一下子讓我想到瞭劉關張結義欲建功立業的場景。三個人在一起可以做的事情很多,他們選擇瞭這麼一件耗時、費力的事情。但我想這其中最主要的原因還是他們對熱管理技術的專注和熱愛。相同的專業背景和行業從業經曆使他們走到瞭一起,這也成為書籍翻譯品質的保證。

《集成電路熱管理:片上和係統級的監測及冷卻》全書結構非常清晰,以集成電路熱量産生為起始,以元件升溫、高溫影響和傳熱路徑為引子,讓讀者充分瞭解到熱管理的重要性和必要性。之後圍繞溫度偵測、動態熱管理、冷卻方式和數據中心冷卻等內容進行瞭詳細論述。嚴謹和科學的計算公式、詳盡的知名企業熱管理技術講解和寶貴的熱管理設計經驗都可以在書中找到。本書對初涉此領域的從業人員展開瞭一幅熱管理的畫捲,同時也對從業多年的熱管理“老司機”輕輕地訴說著專業性的技術。

本書就如同三位譯者呈現給我國熱管理行業的一份特殊禮物。行業從業人員可以從中汲取到自己關注的內容,無論是深入的理論、前沿的技術抑或是寶貴的經驗。好在硃芳波說要送我一本,否則我肯定會去購買一本。

上海熱領科技技術主管 李波


譯者序

近年來,由於設備和元器件的集成度越來越高、功率密度越來越大,熱設計變得越來越重要。熱設計工程師承擔的工作職責也越來越多,正如當下熱詞“一專多能”所描述的那樣,為瞭能設計齣一款性能卓越的産品,熱設計工程師除瞭需要掌握熱專業相關的知識外,還需要瞭解硬件、軟件算法、係統架構等專業領域的內容。

目前市麵上的熱設計類書籍大部分是以熱專業為主的書籍。本書原作者以一個學者的眼界,撰寫瞭一本以熱監控和熱管理為主綫,從電子、軟件算法、芯片封裝角度展開討論,揭示瞭熱監控和熱管理背後的專業知識。根據譯者多年的從業經驗,本書可以作為一本拓寬熱設計工程師知識領域的專業類書籍,除瞭基本的熱管理之外,它還會引導讀者瞭解更多關於硬件、軟件算法、芯片封裝類的知識。



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用戶評價

評分

這本書是以故事的形式談一些熱設計中的常見問題,外文直譯過來很多句子就顯得特彆生硬,有些幽默的點也失去精髓,當然這是個人觀點,並不耽誤從中瞭解熱設計的知識

評分

SolidWorks案例,用其它軟件不適用的要注意

評分

幫彆人買的,沒有光盤,其他還不錯。

評分

工具書,是熱設計工程實踐應用的必選讀物

評分

京東自營,必屬精品。

評分

很全麵的電子産品知識介紹,適閤有一些設計經驗的人看。

評分

隻有這一本關於floefd的書,看著還行吧

評分

幫同事賣的,京東的東西都還不錯,習慣性好評瞭。

評分

新書,京東就是放心。書質量很好。

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