芯片结温测试

芯片结温测试主要用于评价芯片在实际工作状态下的内部温度水平，常见于AI服务器、GPU服务器、CPU服务器以及采用冷板、浸没式或其他液冷方式进行散热的高功率计算设备。测试过程中根据芯片类型和封装结构选择适用的结温测量方法，通过获取芯片结温或与结温相关的可测参数，分析不同功耗和冷却条件下的温度变化。

芯片结温直接影响器件的工作稳定性、热降频风险及长期运行状态。仅测量芯片表面或冷却液温度，并不能完全代表芯片内部结温；测量方法、功耗状态、冷却条件和测试位置发生变化，都可能造成结果差异。开展芯片结温测试，可以在规定工况下获得具有对应测试条件的结温数据，并用于温度性能验证和异常复测。

适用产品

芯片结温测试适用于工作过程中产生明显热量且对结温具有明确控制要求的计算及电子产品，具体测量方法应根据芯片型号、封装形式和可获得的温度参数确定。

AI服务器GPU芯片
服务器CPU芯片
数据中心高功率计算芯片
AI加速器及计算加速芯片
采用液冷冷板散热的芯片组件
液冷服务器中的高功率芯片及相关器件

检测项目

芯片结温测试应根据芯片能够提供的温度监测功能及测试条件选择测量方式。对于支持片上温度传感器的芯片，可以读取内部温度监测数据；对于不具备直接结温读取条件的产品，则需要依据经确认的测试方法进行间接评估。

检测项目	测试内容/方法	主要验证目的
芯片结温测试	在规定功耗和冷却工况下运行芯片，通过芯片内部温度监测功能或经确认的结温测量方法获取温度数据。	获得规定工作状态下的芯片结温，评价芯片热状态。
不同功耗结温测试	设置不同芯片功耗或工作负载，分别记录对应工况下的结温及冷却参数。	分析芯片功耗变化对结温的影响。
冷却流量对结温影响测试	在其他条件基本一致的情况下改变液冷回路流量，连续记录芯片结温和冷却液温度等参数。	评价冷却流量变化与芯片结温之间的关系。
芯片结温稳定性测试	芯片持续运行至规定稳定状态，连续记录结温变化曲线及对应运行参数。	判断芯片结温是否达到稳定状态，并评价温度波动情况。
结温与冷却液温度关联测试	同步记录芯片结温、冷却液入口及出口温度，在对应工况下进行数据对比。	分析芯片结温与液冷系统运行温度之间的对应关系。
高负载结温测试	按照规定负载运行芯片，记录高负载状态下结温峰值、稳定值及持续变化过程。	评价高热负载条件下的芯片温度状态及异常升温情况。

标准依据

芯片结温属于半导体器件热特性参数，实际测试方法与芯片封装、内部温度传感器及功耗测量方式密切相关。测试时应优先依据芯片数据手册、产品技术规范、封装相关测试方法或项目测试协议确定具体测量方式和结果判定条件。

标准编号	标准名称	适用范围
JEDEC JESD51-1	集成电路热测试方法和数据报告通用标准	适用于集成电路热测试及相关数据报告的通用要求，可用于芯片热特性测试方法选择时的参考。
JEDEC JESD51-14	单芯片热测试瞬态双界面法测量结到外壳热阻	适用于采用瞬态双界面法测量单芯片结到外壳热阻的场景，可用于芯片结温及热阻相关测试分析。
JEDEC JESD51-2	自然对流条件下半导体器件热测试环境	适用于规定热测试环境下半导体器件热性能测试；实际液冷芯片测试是否适用需结合产品结构和测试目的确认。

上述标准主要涉及半导体器件热测试及热特性评价，并非针对所有液冷芯片直接规定结温限值。实际测试应结合具体芯片型号、封装方式、数据手册规定、液冷系统条件及项目技术要求确定测试方法。对于通过内部温度传感器读取结温的芯片，应同时确认传感器数据定义及其与实际结温之间的对应关系。

测试要点

芯片结温测试对芯片功耗、负载状态、温度测量方法和液冷条件较为敏感。尤其需要区分芯片内部结温、封装表面温度以及冷却液温度，避免使用不同物理位置的温度数据直接替代结温进行结果判断。

关注事项	常见问题	说明	解决方案
结温测量方法	将芯片表面温度直接作为结温	芯片结温位于器件内部，封装表面温度还会受到封装热阻和环境换热影响，两者存在温差，直接替代可能造成温度判断偏差。	优先确认芯片内部温度监测功能或适用的结温测量方法，并明确测试数据代表的实际温度位置。
芯片功耗	实际功耗与设定负载不一致	芯片发热量与实际功耗密切相关，功耗变化会直接影响结温，因此不同功耗条件下的数据不能简单进行横向比较。	记录测试期间实际功耗或经确认的功耗参数，并保持负载条件一致。
液冷流量	冷却液流量波动	液冷流量变化会影响冷却能力和芯片温度，流量不稳定时结温可能持续变化，导致稳定值和峰值判断受到影响。	确认循环泵、阀门和管路状态，在规定流量范围内稳定运行后进行正式数据采集。
冷却液入口温度	入口温度随时间变化	入口温度变化会直接改变芯片与冷却介质之间的温差，使同一功耗下的结温发生变化。	控制并记录冷却液入口温度，将结温数据与对应入口温度进行关联分析。
负载稳定性	测试过程中工作负载持续变化	负载变化会造成芯片功耗和发热量变化，使结温处于动态状态，可能无法得到具有代表性的稳定温度。	确认测试负载模式和持续时间，待负载达到规定状态后开始正式记录。
温度稳定性	过早结束测试	芯片具有热惯性，液冷系统和封装结构也需要一定时间达到新的热平衡，过早停止可能记录到瞬态温度而非稳定结温。	根据测试协议设定稳定判定条件，连续观察结温变化，满足稳定条件后再进行结果计算。
结果复测	重复测试结温差异明显	功耗、流量、入口温度、环境条件或测试方法发生变化，都可能造成结温差异，不能仅根据单次数据判断芯片异常。	复核测试工况和测量方法，在一致条件下重新测试，并比较结温及相关运行参数。