In this work, we propose an on-chip thermal monitoring system with a temperature sensing area of only 64μm2 by using metal resistors. Unlike previous works that have stand-alone temperature sensors with-out considering its distance to the read-out unit, the proposed system has multiple sensors at different dis-tances from the read-out unit, enabled by a replica compensated interconnect. We also propose a tempera-ture-independent time-domain read-out circuit with background calibration that exploits the temperature stability of a crystal oscillator. Implemented in 65nm CMOS and measured across 60 sensors in 10 chips, the proposed thermal monitoring system achieves +2/-2°C error over 0°C ~ 100°C after a one-point calibration at 25°C with conversion rate of 10kS/s.
이 논문에서, 우리는 메탈 저항을 이용한 64μm2의 센싱 면적을 가지는 온칩 온도 모니터링 시스템을 제안하였다. 리드아웃 회로와 센서간의 거리를 고려하지 않았던 이전의 연구들과는 다르게, 이번 연구에서는 레플리카 컴펜세이티드 인터커넥션을 이용하여, 제안된 시스템은 리드아웃과 다양한 거리로 떨어진 여러 개의 온도센서를 가지도록 설계되었다. 우리는 크리스탈 오실레이터의 온도에 대한 안정성을 이용한 백그라운드 캘리브레이션을 통해 온도에 대한 영향을 제거해준 시간기반 리드아웃 회로도 제안하였다. 이 시스템은 65nm CMOS 공정으로 제작되었고 10개의 칩에서 총 60개의 센서가 측정되었으며, 제안된 시스템은 10kS/s의 컨버젼 레이트로 25도씨에서의 원포인트 캘리브레이션이 이루어졌으며 온도범위 0에서 100도에서 +2/-2°C의 에러를 보였다.
