Freescale Semiconductor应用笔记Document Number: AN5062
Rev 0, 02/2015

i.MX 6SoloX 产品使用寿命估算

内容

1 概述

1

概述........................................... ............................... 1

本文档说明了基于质量标准流程中使用的准则对 i.MX6SoloX 应用处理器进行产品寿命估算。

2

简介........................................... ............................... 1
2.1

文中所述的产品寿命为估算值，不代表特定产品的保证使用寿命。

2 简介
i.MX 6 系列包含大量的处理器，提供广泛的、跨多种质量标准等级的处理和多媒体功能。
本文档旨在通过器件的目标工作频率、处理器支持的最大结温(Tj)和如何通过这些参数来估算器件使用寿命，从而指导用户如何解读 i.MX 6SoloX 质量标准等级。
支持的每种质量标准等级（扩展级商业、工业和汽车）定义了在给定条件下处理器可用的上电小时数(PoH)，这些条
件包括：• 应用的目标频率（商业、工业和汽车）。
a. 目标频率由处理器内核复合体的输入电压决定(VDD_ARM_IN)。
b. 使用 LDO 启用或 LDO 绕过模式。
• 当使用 LDO 绕过模式时，目标电压不应设为数据手册中指定的最小值。所有电源管理 IC 均具有允许容差。目标电压必须设为高于最小指定电压以适应 PMIC 容© 2015 Freescale Semiconductor, Inc.

3器件质量标准等级和可用的 PoH... ............ 2
2.1.1

扩展级商业器件质量标准..............22.1.2

汽车质量标准................................. 4

2.1.3

工业器件质量标准......................... 6

复合用例......................................... ..........................8器件质量标准等级和可用的 PoH差。在本文档中，假设计算用的容差为+/-25mV。
• LDO 启用模式使用 i.MX 6 系列上的稳压器。这些稳压器特性良好，经设置后可输出精确的最小指定
电压。可通过 LDO 启用模式来延长上电小时数。
• 有效使用时间与待机时间的百分比。
a. 有效使用指的是处理器在活动模式下运行。
• 扩展级商业级别提供两种活动模式：996 MHz 和 792 MHz。
• 汽车和工业级别只有一种活动模式：792 MHz。
b. 在待机/DSM 模式下，数据手册对于 VDD_ARM_IN 和 VDD_SOC_IN 定义了较低的工作条件，以便降低
功耗和结温。在该模式下，电压和温度设的很低，因而在寿命计算时其影响可以忽略不计并作为器件掉电处理。
• 处理器结温(Tj)。
a. 对于不同的产品等级，其最大结温也不相同，例如：对于扩展级商业或工业为 105°C，对于汽车为125°C。最终测试保证了产品的最大温度。
b. 用户必须确保其器件经合适的温度管理，使结温不超过最大值。
本文档中提供的所有 PoH 估算数据均基于丰富的 i.MX 6 系列质量标准经验和测试。这些来自统计的估算值不应视为单个器件的寿命限值，也不应作为飞思卡尔对于器件实际寿命的保证。销售与保修条款与条件仍然适用。

2.1 器件质量标准等级和可用的 PoH
2.1.1 扩展级商业器件质量标准表 1. 扩展级商业器件质量标准的寿命估算ARM®内核速度

上电小时数[PoH]

ARM 内核结温[Tj](MHz)(Hrs)

工作电压(oC)(V)
情形 C1：启用 LDO

792 和 996

21,9001.225

105

情形 C2：绕过 LDO

792 和 996

13,2831.275

105

下列图片提供了根据 CPU 频率和结温估算 PoH 的指导。可直接从下列图表中读取 PoH 值，以确定在增加器件的估
算 PoH 时，需要对 CPU 频率和结温所做的补偿。

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Freescale Semiconductor, Inc.

器件质量标准等级和可用的 PoH

65,00060,00055,000上电小时数50,00045,00040,00035,00030,00025,00020,00015,00010,000
7075

8085

90

95100105结温(°C)
扩展级商业792 MHz (1.15V)

扩展级商业996 MHz (1.225V)

105°C - 最大指定温度合规任务剖面用例

图 1. i.MX 6SoloX 扩展级商业器件寿命估算（LDO 启用）

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器件质量标准等级和可用的 PoH

65,00060,00055,000上电小时数50,00045,00040,00035,00030,00025,00020,00015,00010,000

70

75

80

85

90

95

100

105

结温(°C)
扩展级商业792 MHz (1.18V)

扩展级商业996 MHz (1.275V)

105°C - 最大指定温度合规任务剖面用例

图 2. i.MX 6SoloX 扩展级商业器件寿命估算（LDO 绕过）

2.1.2 汽车质量标准
下表提供了汽车器件在典型使用条件下的 PoH 数值。

表 2. 汽车质量标准的寿命估算
ARM 内核速度

上电小时数[PoH]

ARM 内核工作电压结温[Tj]

(MHz)

(Hrs)

(V)(oC)情形 A1：启用 LDO

792

16,3801.225

125

情形 A2：绕过 LDO

792

16,3801.275

125

下列图片提供了根据 CPU 频率和结温估算 PoH 的指导。可直接从下列图表中读取 PoH 值，以确定在增加器件的估
算 PoH 时，需要对 CPU 频率和结温所做的补偿。

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4Freescale Semiconductor, Inc.

器件质量标准等级和可用的 PoH

120,000

上电小时数

100,000

80,00060,00040,00020,000

7075

80

85

90

95

100

105

110

115

120125结温(°C)
汽车792 MHz (1.15V)

125°C - 最大指定温度合规任务剖面用例

图 3. i.MX 6SoloX 汽车寿命估算（LDO 启用模式）

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5器件质量标准等级和可用的 PoH

120,000

上电小时数

100,000

80,00060,00040,00020,0007075808590

95

100105110115120125

结温(°C)
汽车792 MHz (1.18V)

125°C - 最大指定温度合规任务剖面用例

图 4. i.MX 6SoloX 汽车寿命估算（LDO 绕过模式）

2.1.3 工业器件质量标准下表提供了工业器件在典型使用条件下的 PoH 数值。

表 3. 工业器件质量标准寿命估算

情形 I1：启用 LDO

ARM 内核速度

上电小时数[PoH]

ARM 内核工作电压结温[Tj]

(MHz)

(Hrs)

(V)

(oC)

792

112,970

1.150

105

下列图片提供了根据 CPU 频率和结温估算 PoH 的指导。可直接从下列图表中读取 PoH 值，以确定在增加器件的估
算 PoH 时，需要对 CPU 频率和结温所做的补偿。

i.MX 6SoloX 产品使用寿命估算, Rev 0, 02/2015
6Freescale Semiconductor, Inc.

器件质量标准等级和可用的 PoH

140,000

120,000

上电小时数

100,000

80,00060,00040,00020,000707580

工业792 MHz (1.15V)85

结温(°C)

105°C - 最大指定温度

9095100105合规任务剖面用例

图 5. i.MX 6SoloX 工业器件寿命估算（LDO 启用模式）

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复合用例

140,000

120,000

上电小时数

100,000

80,00060,00040,00020,000707580

工业792 MHz (1.18V)85

结温(°C)

105°C - 最大指定温度

9095100105合规任务剖面用例

图 6. i.MX 6SoloX 工业器件寿命估算（LDO 绕过模式）

3 复合用例在一些应用中，恒定的工作用例不能提供目标 PoH。此时，使用多种工作条件变得具有优势。该方法提供了一些运行在较低性能用例时的寿命优势，同时还保证了系统能力以根据应用要求使用最高性能状态。
方案 1：在具有不同电压的两种功率状态下切换。
在该方案中，系统在全功率状态下使用 996 MHz，在降低的功率状态下使用 792 MHz。在计算时，假设温度在两种模式中处于恒定状态。如果系统 50%的上电时间处于 996 MHz，50%的上电时间处于 792 MHz；将两个 POH（如下图所示）按比例整合得到：61,500 x 0.5 + 29,000 x 0.5 = 45,250 PoH。

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复合用例65,00060,00061,500 PoH

55,000上电小时数50,00045,00040,00035,00030,00029,000 PoH
25,00020,00015,00010,00070758085结温(°C)

扩展级商业792 MHz (1.15V)90扩展级商业996 MHz (1.225V)

95

100105105°C - 最大指定温度

图 7. 多功率状态用例
方案 2：在具有不同温度的两种功率状态下切换。
该方案假设系统可以通过降低性能来实现温度下降，而同时维持电压为恒定状态。该温度变化可以通过改变频率或简单地减少 ARM 内核或处理器单元上的负载来实现。该用例对于需要利用 i.MX 6 系列的完整汽车温度范围的客户来说非常有用。在该方案中，系统 30%的上电时间处于 90°C，70%的上电时间处于 100°C（如下图所示）。将两个POH 整合得到：53,290 x 0.3 + 29,000 x 0.7 = 36,287 PoH。

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复合用例

65,00060,00053,290 PoH

55,000上电小时数50,000
45,00040,00035,00030,00025,00029,000 PoH

20,00015,000
10,000707580扩展级商业792 MHz (1.15V)85

结温(°C)

90扩展级商业996 MHz (1.225V)

95

100

105105°C - 最大指定温度

图 8. 多温度用例
方案 3：使用 3 个或更多功率状态。
该方案显示了如何将该策略扩展到两个以上功率状态。虽然本示例只包含三种功率状态，对于可以结合的实际功率状态数没有限制。在本方案中使用的功率状态为 996 MHz (105°C)、792 MHz (105°C)和 792 MHz (100°C)。每种状态使用三分之一的时间。将这些功耗状态整合得到：62,000 x 0.34 + 47,000 x 0.33 + 22,000 x 0.33 = 43,850 PoH。

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复合用例65,00062,000 PoH

60,00055,00047,000 PoH

上电小时数50,00045,000
40,00035,00030,00025,00022,000 PoH

20,00015,00010,000707580扩展级商业792 MHz (1.15V)85

结温(°C)

90扩展级商业996 MHz (1.225V)

95

100

105

105°C - 最大指定温度

图 9. 多功率多温度用例

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