موضوع مقاله: عمر عملیاتی با دمای بالا | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # عمر عملیاتی با دمای بالا | مقدمه: عمر عملیاتی با دمای بالا یک آزمون قابلیت‌اطمینان است که برای تعیین قابلیت‌اطمینان ذاتی مدارهای مجتمع (آی‌سی) اعمال می‌شود. | ## بخش 1: عمر عملیاتی با دمای بالا | این آزمون آی‌سی را در دمای بالا، ولتاژ بالا و عملکرد پویا برای مدت زمان از پیش تعریف‌شده تحت تنش قرار می‌دهد. این آزمون استرس قابلیت اطمینان گاهی به‌عنوان آزمون طول‌عمر، آزمون عمر افزاره یا آزمون عیب‌پویی نامیده می‌شود و برای راه‌اندازی حالت‌های خراب احتمالی و ارزیابی طول‌عمر آی‌سی استفاده می‌شود. فرایند اچ‌تی‌اوال خوب باید از عملکرد اچ‌تی‌اوال آرام جلوگیری کند و همچنین از فشار بیش از حد آی‌سی جلوگیری می‌کند. این روش تمام بلوک‌های سازنده آی‌سی را پیر می‌کند تا حالت‌های خرابی مربوطه در یک آزمایش قابلیت‌اطمینان کوتاه تریگر و پیاده‌سازی شوند. یک چندبرابرکننده دقیق که به‌عنوان ضریب شتاب (AF) شناخته می‌شود، عملیات طولانی مدت را شبیه‌سازی می‌کند. برای آزمون استرس اچ‌تی‌اوال مؤثر، چندین متغیر باید در نظر گرفته شود: ضریب تغییروضعیت دیجیتال عملکرد ماژول‌های آنالوگ فعالیت حلقه ورودی/خروجی طراحی ناظر دمای محیط (Ta) دمای پیوند (Tj) تنش ولتاژ (Vstrs) ضریب شتاب (AF) مدت‌زمان آزمون (t) اندازه نمونه (SS) ضریب تغییروَضعیت دیجیتال ضریب تغییروَضعیت دیجیتال (دی‌تی‌اف) تعداد ترانزیستورهایی را نشان می‌دهد که در طول آزمون استرس نسبت به تعداد کل دروازه‌ها در بخش دیجیتال آی‌سی تغییر حالت می‌دهند. واحد زمان نسبت به فرکانس تغییروضعیت است و معمولاً توسط تنظیمات اچ‌تی‌اوال در محدوده ۱۰ تا ۲۰ مگاهرتز محدود می‌شود. عملکرد ماژول‌های آنالوگ روند اخیر ادغام هر چه بیشتر قطعات الکترونیکی در یک تراشه واحد به عنوان سامانه روی تراشه (SoC) شناخته می‌شود. فعالیت حلقه ورودی/خروجی رابط بین «جهان بیرون» و آی‌سی ازمیان حلقه ورودی/خروجی (I/O) ایجاد می‌شود. | ## بخش 2: عمر عملیاتی با دمای بالا | این حلقه شامل پایانه‌های ورودی/خروجی تغذیه، پایانه‌های ورودی/خروجی دیجیتال و پایانه‌های ورودی/خروجی آنالوگ است. ورودی/خروجی‌ها (معمولاً) از طریق بسته آی سی به «دنیای خارج» متصل می‌شوند و هر ورودی/خروجی دستورالعمل‌های دستوری خاص خود را اجرا می‌کند، به عنوان مثال، پایانه‌های JTAG، پایانه‌های منبع تغذیه آی‌سی و غیره. طراحی ناظر همان‌طور که قبلاً ذکر شد، هدف اصلی اچ‌تی‌اوال پیری نمونه‌ها توسط تنش دینامیکی در ولتاژ و/یا دمای بالا است. در طول عملیات اچ‌تی‌اوال، ما باید مطمئن شویم که آی سی فعال است، تغییروضعیت می‌دهد و دائماً کار می‌کند. دمای محیط (Ta) طبق استانداردهای جدک، اتاقک محیطی باید قادر به حفظ دمای مشخص شده در محدوده خطا سراسری ۵± درجه سانتیگراد درحالی که قطعات بارگذاری شده و بدون تغذیه هستند، باشد. اتاقک‌های محیطی امروزی قابلیت‌های بهتری دارند و می‌توانند پایداری دما را در محدوده سراسری ۳± درجه سانتی گراد از خود نشان دهند. دمای پیوند (Tj) آی‌سی‌های کم توان را می‌توان بدون توجه عمده به اثرات خودگرمایشی تحت فشار قرار داد. با این حال، به دلیل مقیاس‌بندی فناوری و تغییرات تولید، اتلاف انرژی در یک افزاره تولیدی واحد می‌تواند تا ۴۰ درصد متفاوت باشد. این تغییرات، علاوه بر آی‌سی با قدرت بالا، کنترل‌های دمای تماس پیشرفته را برای تسهیل سامانه‌های کنترل فردی برای هر آی‌سی ضروری می‌سازد. | ## بخش 3: عمر عملیاتی با دمای بالا | در برخی موارد ولتاژ بالاتری برای به‌دست آوردن شتاب طول‌عمر از ولتاژ و همچنین دما اعمال می‌شود. برای تعیین حداکثر تنش ولتاژ مجاز می‌توان روش‌های زیر را در نظر گرفت: تحمیل ۸۰٪ ولتاژ شکست. سطح اضافه ولتاژ ۱۴۰ درصد از حداکثر ولتاژ گاهی برای کاربردهای MIL و خودرو استفاده می‌شود. ضریب شتاب (AF) ضریب شتاب (ای‌اف) ضریب فزاینده‌ای است که طول‌عمر محصول در سطح تنش شتاب‌دار را به طول‌عمر در سطح تنش استفاده مرتبط می‌کند. مدل یا به‌طور معادل، مدل تزریق حفره آندی؛ مدل V، که در آن نرخ شکست نمایی نسبت به ولتاژ است آزادسازی هیدروژن آند برای مدل توزیع‌توانی مدت‌زمان آزمون (t) مدت زمان تست قابلیت اطمینان، طول عمر کافی دستگاه را تضمین می‌کند. به عنوان مثال، با انرژی فعال‌سازی ۰٫۷ الکترون‌ولت، ۱۲۵ درجه سانتی گراد دمای تنش و ۵۵ درجه سانتی گراد دمای استفاده، ضریب شتاب (معادله آرنیوس) ۷۸٫۶ است. عملکرد خوب صنعتی ۱۰۰۰ ساعت را در دمای پیوند ۱۲۵ درجه سانتی گراد را می‌طلبد اندازه نمونه (SS) چالش سامانه‌های ارزیابی قابلیت‌اطمینان و صلاحیت جدید، تعیین سازوکارهای شکست مربوطه برای بهینه‌سازی حجم نمونه است. طرح‌های نمونه از نظر آماری از ریسک سازنده، ریسک مصرف‌کننده و نرخ شکست مورد انتظار استخراج می‌شوند. | ## جمع‌بندی | طرح نمونه‌گیری متداول مورد استفاده صفر رَدی از ۲۳۰ نمونه برابر با سه رَدی از ۶۶۸ نمونه با فرض LTPD = ۱ و فاصله اطمینان ۹۰ درصد است.