3x3 Distributed Digital LDO with thermal-aware current regulation for an SoC thermal management in 28nm CMOS
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 Sung-Wan Hong
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000082618
- UCI I804:11029-000000082618
- 본문언어 영어
- 저작권 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록(요약문)
고집적화가 가속되는 현대 SoC에서는 빠르고 안정적인 집적회로 내부의 전력 공급의 중요성이 더욱 커지고 있다. 다수의 LDO를 SoC 내부에 배치하는 방식은 전력 그리드의 기생 저항 문제를 완화한다. 하지만 기존의 분산형 LDO 구조들은 전력 그리드의 기생 성분, 글로벌 제어를 통한 전류 균등화 기법을 활용했지만 이는 여전히 발열 부위 주변의 로컬 LDO가 전류를 공급한다는 점에서 열 폭주와 시스템 오작동의 위험을 완전히 제거하지 못한다. 본 논문에서는 실시간 온도 정보를 기반으로 각 로컬 LDO의 전류를 능동적으로 조절하는 열 인식 분산형 디지털 LDO를 제안한다. 발열 부위의 LDO의 전류를 감소시키고 상대적으로 온도가 낮은 부위의 LDO 전류로 이를 보충함으로써, 시스템의 국소 발열을 완화하고 SoC 전반의 열 균형을 향상한다. 이를 통해 고집적 시스템의 전력 안정성과 열적 신뢰성을 동시에 확보하고자 한다.
more초록(요약문)
As integration density continues to increase in modern SoCs, the need for fast and reliable on-chip power delivery has become more critical. Deploying multiple LDOs within the SoC helps alleviate issues caused by the parasitic resistance of the power grid. However, existing distributed LDO architectures—despite employing grid parasitic, global control, or current-balancing schemes—still cannot prevent local LDOs near thermally stressed regions from delivering current. As a result, the risks of thermal runaway and system malfunction remain. This paper proposes a thermal-aware distributed digital LDO that actively adjusts the current supplied by each local LDO based on real-time temperature information. By reducing the current of LDOs located in hot regions and compensating through increased current from cooler regions, the proposed architecture mitigates localized heating and improves the overall thermal balance of the SoC. Through this mechanism, both power stability and thermal reliability can be enhanced in high-density integrated systems.
more목차
감사의 글 IV
Abstract IX
요 약 X
I. Introduction 1
1.1 Motivation 1
1.2 Conventional Distributed Digital LDOs and Their Limitations 3
1.3 Objectives and Organization of the Thesis 5
II. Theory of Conventional Distributed Digital LDO 6
2.1 Fundamentals of Digital LDO 6
2.2 Fundamental of Distributed Digital LDO 14
2.3 Prior works of Distributed Digital LDO 16
2.3.1 Voltage balancing Distributed Digital LDO 16
2.3.2 Current balancing Distributed Digital LDO 18
2.3.3 PGS Re-Used Distributed Digital LDO 20
III. Proposed Thermal-aware Distributed Digital LDO 22
3.1 Topology of the proposed LDO 22
3.2 Design of Temperature sensor for SoC 26
3.3 System Control Topology 33
3.4 Local LDO Topology 38
IV. SIMULATION AND VERIFICATION 42
4.1 Simulation setup 42
4.2 Simulation Results and Analysis 43
V. CONCLUSION 48
References 51
