Анализ рынка современных интегральных микросхем. Дифференциальный подход оценки надежности по стандартизированным методикам. Технология создания алгоритма методики оценки безотказности интегральных микросхем по конструктивно-технологическим параметрам.
Аннотация к работе
ВедениеМетодика была апробирована и проведено сравнение результатов полученных оценок на примере пяти интегральных микросхем различных международных производителей с другими методиками (из справочников «Надежность ЭРИ ИП» редакции 2006г., «MIL-HDBK-217F» и «RIAC-HDBK-217Plus»). Прогнозирование безотказности проведено на примере пяти интегральных микросхем крупнейших международных производителей электронной компонентной базы: Texas Instruments, Xilinx, Microchip, Atmel, Microsemi (Actel). Прогнозирование безотказности проводится на примере пяти интегральных микросхем крупнейших международных производителей электронной компонентной базы: Texas Instruments, Xilinx, Microchip, Atmel, Microsemi (Actel). Особенностью цифровых ИС является высокая сложность выполняемых ими функций, поэтому количество компонентов в одной микросхеме может исчисляться сотнями тысяч и даже миллионами. В 1990-х годах, со стремительным развитием конкурирующих платформ центральных процессоров ПЭВМ внедрение новых технологий значительно ускорилось: вначале 1990-х процессоры (например, ранние Pentium и Pentium Pro) изготавливали по технологии 0,5-0,6 мкм (500-600 нм), затем технология позволила перейти к 250-350 нм.Для отдельных групп сложных изделий, суммарный поток отказов которых складывается из независимых потоков отказов составных частей ЭРИ (например, кристалла и корпуса интегральных микросхем), математическая модель расчета интенсивности отказов имеет вид: где ? б.с.г j - исходная (базовая) интенсивность отказов j-го потока отказов; Коэффициенты, входящие в математические модели расчета интенсивности отказов групп ЭРИ, условно можно разделить на две группы (таблица 1.3): - первая группа коэффициентов является общей для моделей большинства классов и групп изделий и характеризует режимы и условия их эксплуатации, уровень качества производства ЭРИ; Методика справочника «Надежность ЭРИ ИП «редакции 2006 г.содержит сведения, предназначенные для использования при расчетах показателей надежности аппаратуры, и сведения о показателях надежности групп ЭРИ, применяемых при разработке, производстве и эксплуатации аппаратуры, приборов, устройств и оборудования военного назначения. В справочнике RIAC-HDBK-217Plus приводится модель для расчета эксплуатационной интенсивности отказов интегральных микросхем в различных типах корпуса приводится: где: - прогнозируемая интенсивность отказов, 1/ч.; - коэффициент повышения интенсивности отказов; - базовая интенсивность отказов в режиме работы, 1/ч; - коэффициент, зависящий от рабочего цикла (время работы); - коэффициент, зависящий от температурного режима (время работы); - интенсивность отказа в режиме хранения, 1/ч.; - коэффициент, зависящий от рабочего цикла (время хранения); - коэффициент, зависящий от температурного режима (время хранения) и влажности; - интенсивность отказов, зависящая от количества циклов, 1/ч.; - коэффициент, зависящий от количества циклов; - коэффициента, зависящий от разности температур в режиме работы и хранения; - интенсивность отказов паяных соединений, 1/ч.; - коэффициент, зависящий от разности температур паяных соединений в режиме работы и хранения; - интенсивность отказов изза повышенных электрических нагрузок, 1/ч. где: - постоянная степени повышения интенсивности отказов, зависящая от типа ИМС и приведенная в таблице справочника [6]; - год выпуска ИМС. где: - отношение времени работы к общему времени работы и хранения аппаратуры, в которую входит оцениваемая ИМС, в процентах; В последнем случае в формуле (1.10) необходимо заменить на (температуру корпуса ИМС). где: - тепловое сопротивление кристалл-окружающая среда, в °С/Вт; - рассеиваемая мощность, в Вт. где: - тепловое сопротивление кристалл-корпус, в °С/Вт; - рассеиваемая мощность, в Вт. где: - отношение времени работы к общему времени работы и хранения аппаратуры, в которую входит оцениваемая ИМС, в процентах; - табличное значение из справочника [6] для негерметизированной ИМС в пластиковом корпусе. где: - энергия активации в режиме хранения, в ЭВ; - температура окружающей среды в режиме хранения, в °С; - относительная влажность, в процентах. где: - количество включений аппаратуры, в которую входит оцениваемая ИМС, в течение одного календарного года; - табличное значение из справочника [6] для негерметизированной ИМС в пластиковом корпусе. где: - температуры окружающей среды в режиме работы, в °С; - величина возрастания температуры окружающей среды, в °С; - температуры окружающей среды в режиме хранения, в °С; - табличное значение из [7] для негерметизированной ИМС в пластиковом корпусе. где: - температуры окружающей среды в режиме работы, в °С; - величина возрастания температуры окружающей среды, в °С; - температуры окружающей среды в режиме хранения, в °С.Далее был произведен расчет эксплуатационной интенсивности отказов по указанным выше методикам при помощи программного комплекса АСОНИКА-К и АСОНИКА-К-ИС. Затем были произведены расчеты при помощи данной программы и составлена итоговая, сравнительная диаграмма. 1.