中科银河芯丨小身材，大智慧，国产数字温度传感器的新趋向

中科银河芯

北京中科银河芯科技有限公司是依托中科院微电子所雄厚的人才和科研技术资源成立的创新驱动型企业。公司是专业从事集成电路设计的高科技企业，致力于温度、湿度、水分、压力、等传感芯片以及单总线类芯片的设计开发。公司目前从事两方面业务，芯片设计和设计服务。在芯片设计方面公司致力于传感器类芯片及单总线类芯片的设计、开发、销售并提供相关技术咨询和技术服务；设计服务方面，公司为客户提供芯片开发、方案开发、软件开发等个性化定制服务。公司产品服务于汽车电子、消费电子、工业领域、智能制造领域、通信领域以及物联网领域。公司目前的主要产品线为温度传感器系列、温湿度传感器系列、单总线系列、压力与信号调理系列。

公司是国家高新企业，中关村高新企业，海淀区胚芽企业，中关村金种子企业，而且获得2019年中国最具投资价值企业50强，2020年最具创新精神IC设计企业奖。我们本着“锐意进取，求实创新”的理念，以为中国传感芯片的崛起而努力创新为使命！坚持专注创新、精益求精，致力于成为国际一流的半导体芯片设计公司。

前言

温度的变化影响着环境、家居产品、工业设备、汽车、服务器、电脑等诸多行业。如今，越来越多的智能产品都与温度息息相关，并且对温度参数的监测和控制提出了极高要求。而温度传感器也正在智能化的加持下，不断从模拟式向数字式，集成化向智能化、网络化方向演进，小型化、集成化和低功耗已经成为数字温度传感器IC的核心特质。根据赛迪顾问2021年对全球30多家工业智能传感器企业的统计分析，排名前十的传感器类型分别是压力、液位、温度、光电、编码器、接近、超声波、流量、视觉/图像、振动。从企业分布来看，美国企业的产品类型主要集中在编码器、振动、温度、超声波传感器；日韩企业主要集中在视觉/图像、编码器和接近传感器；欧洲企业主要集中在流量、接近、超声波传感器；中国企业则主要集中在压力、温度和加速度传感器。

作为国内领先的中高端环境传感器IC提供商，中科银河芯日前面向高端电子设备、服务器、数据中心等板级测温场景，以及消费类电子、环境、工业和仪器仪表温度监测应用，最新推出了高精度数字温度传感器GX112。出色的性能、小尺寸、量身定制的通信功能，使得GX112一经推出便成为当前最贴合通信需求的一款智能温度传感器爆品。

数字智能温度传感器成主流

GX112是一款高精度、低功耗、可替代NTC/PTC热敏电阻的数字温度传感器，在-40°C至+125°C的正常工作范围内，可提供≤±0.5°C的典型温度精度，并具有良好的温度线性度。当被用于一些特定场景时，GX112还可提供扩展测温模式，将测温范围扩展为-55°C至+150°C。GX112的额定工作电压范围为1.4V~5.5V，在整个工作范围内典型平均静态电流为7µA（测温频率4Hz），集成在芯片内部的12位ADC分辨率低至0.0625°C，温度转换时间最快可达26ms。

同时，GX112还有针对于通信的特殊功能：SMBus ALERT总线上多个不同地址位的GX112，主机可通过发送命令甄别哪个ALERT引脚被激活（即产生过温状态），被激活引脚的GX112会返回其地址。若此时多个GX112的ALERT引脚同时被激活，则地址位较小的GX112将优先返回其地址，从而可为高端电子设备、服务器、数据中心等板级测温场景带来新的应用价值及解决方案。

封装：SOT563(GX112S)
封装：DFN6(GX112D)

下图展示了GX112在额定电压下的测温误差曲线。可以清楚的看出，与竞品相比，GX112精度范围控制在0.2%左右，误差曲线非常集中，体现出了极高的稳定性。

GX112在额定电压下的测温误差曲线

GX112采用小体积1.6mm×1.6mm的SOT563/DFN6封装，兼容SMBus和I2C接口，在一条总线上可最多挂载四个从机，并具有SMBus报警功能。报警功能的温度值可由主机处理器通过对芯片内部的配置寄存器进行设置，从而将GX112配置为多种不同工作模式，适用于不同场景的报警信号可在温度超过阈值时通过芯片的ALERT引脚输出并提醒用户。

连续转换模式：此模式下，GX112将以一定的速率持续地转换温度，GX112支持0.25Hz、1Hz、4Hz和8Hz的测温速率选择。测温速率越高，测温时的平均功耗越大。
扩展模式：若需使用GX112测量高于128℃的温度，则需将GX112配置为扩展模式，此时GX112输出13bits有效位数来表示温度。若此时仍使用正常模式测温，则温度输出均为7FF。
关断模式：此模式下，GX112仅保持通信接口的正常工作，内部其他电路全部关断，从而将电流功耗降至0.5μA（典型值）。该模式便于在不使用芯片时最大程度地降低功耗。
单次转换模式：即One Shot模式。若需开启该模式，须先将GX112配置为关断模式。当One Shot结束后，GX112将重新返回至关断模式。通过将芯片持续地配置为该模式，可使GX112以更快的测温速率工作，每秒可转换30余次。
高速通信：Fast mode下以0~400KHz的频率通信，发送高速模式命令后，开启high speed mode，通信频率可达2.85MHz。

解决系统温度监测挑战

众所周知，电路中的热问题可能会影响系统性能和损坏昂贵的部件。对于许多系统设计来说，精准监测PCB板、处理器(CPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、DSP、ASIC等关键组件的温度，都是为了使设计人员能够在提高性能的同时保持在安全限制内，或者是利用温度数据来动态调整芯片性能。

而为了实现高效的温度监测，高性能处理器内部通常都内置集成温度传感器，但其精度往往较低，加之高性能处理器本身具有复杂的电路并会引起自发热，因此会产生随温度增加的温度误差。所以，在不少应用中，额外添加外部温度传感器可以提高管芯温度精度并提升系统性能。使用NTC热敏电阻是一种常用的监测处理器温度的方法，但测量精度不佳，并会导致必要的热安全裕度增大；另一种方法是处理器通过专用引脚与直接位于处理器管芯上的温度传感器相连，因此具有更高的精度，并能以与NTC相同的方法集成到系统中。得益于1.6mm x 1.6mm封装，GX112可以靠近处理器使用。与集成在处理器内部温度传感器的精度相比，GX112器件的0.2%精度可以最大限度提高性能。

结语

GX112的推出正处于国产替代的进行时，但中科银河芯的产品标准绝非是使用低价策略进行替代，而是依据市场需求设计出高于替代性能的更优质产品，将高精度、低功耗、高稳定性、小体积、智能化特性集于一身，为系统设计人员提供更简洁的电路设计，更方便快捷的数据读取，以及更多的选型方案。

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