你也許會覺得我這個智商高達181的帥哥是個不識情趣的人,，但其實并非如此。我喜歡在晚上讀點輕松的東西,，例如Kreck 與 Lück合著的《諾維科夫猜想》,，或者是卡沃·米德 (Carver Mead)的《集合電動力學(xué)》等。
這些巨著非常引人入勝,，我相信你一定也深有同感,。
這讓我對半導(dǎo)體的可靠性有了一點小小的聯(lián)想,。不過我得在此聲明,，我剛剛喝了點葡萄酒，所以我的想法可能會受到酒精的影響啊,。
前面提到過的卡沃·米德 ,，他的成就眾多，其中之一就是在1960年代,，當(dāng)戈登·摩爾(Gordon Moore)尚任職于飛兆半導(dǎo)體公司時,，對摩爾定律 (即集成電路上的晶體管密度約每兩年便會翻一番) 所作出的貢獻。
1965年,，戈登·摩爾剛剛開始進行他的數(shù)據(jù)繪制工作,，按年份把芯片上晶體管的數(shù)目以對數(shù)的形式繪制出來。它們都是一些不起眼的手繪圖?，F(xiàn)在我還保留了一些,。
有一天,，我們談到這些手繪圖。
他說：“你正在研究當(dāng)物體極為微型化時發(fā)生的電子隧道效應(yīng),，對嗎,？”
“是的。”
“那不是會限制晶體管尺寸進一步縮小嗎,？”
“的確是,。”
“那么，可以達到多??？”
戈登追問這些非常簡單問題的方式，讓你確實覺得你應(yīng)該知道所有答案,，然而我并不知道,。我說：“好的，我得去想一想”,。從那天以后,，我就一直在思考這個問題。
- 摘自Carver Mead在2006年 Telecosm 大會上的演講
摩爾定律的推動力在于,，在我們制造出更小晶體管的同時,，它們的制造成本也越來越低，而且工作性能也越來越高,。這不是很了不起嗎,？那么，工作性能更高意味著什么呢,？ 這意味著這些晶體管的功耗會更低,，開關(guān)速度也更快。正是這個小小的奇跡,，推動了數(shù)字化革命的驚人進步,。
在創(chuàng)業(yè)50多年之后，飛兆半導(dǎo)體今天已是功率管理和便攜式技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)廠商,，而我們的工廠仍繼續(xù)以最先進的晶體管光刻技術(shù)提供各種領(lǐng)先的產(chǎn)品,。
像我們這樣能夠為客戶不斷改進產(chǎn)品、同時又逐年降低價格的企業(yè)并不多,。一般來說,，如果你在大賣場購買廉價品牌的貨品，你對商品的質(zhì)量,、功能,、可靠性的期望值就會降低。倘若你低價買了一輛汽車,，你就會有心理準備,，它不會像高檔品牌那么舒服,，也不會那么安全可靠。但是,，半導(dǎo)體企業(yè)的運作方式卻不是這樣,。無論你花費多少來購買我們的產(chǎn)品，你都可以期待高可靠性,、穩(wěn)健堅固的部件,。
年復(fù)一年，我們不斷改進,，盡力生產(chǎn)出故障率超低的部件,。舉個例子，飛兆的N –溝道FET NDT3055的FIT (Failure in Time, 1G元件小時的故障數(shù)量) 額定值為3.65,，也就是說工作3127年才會出現(xiàn)一次故障,。
讓我們仔細看看這意味著什么。我們當(dāng)然無法創(chuàng)建大量的部件并進行長達3,127年的測試,。當(dāng)然我們很樂意這樣做,，只是這并不可行。這個FIT 額定值是基于部件樣品的加速壽命測試,，再將結(jié)果插入公式法而推算出來的,。
其基本概念是，利用高濕度與過壓應(yīng)力對樣品器件進行老化試驗,，這樣便無需等待幾千年就可以估算出故障率,。
如我上文所述，我們盡力為客戶創(chuàng)建出穩(wěn)健可靠的器件,?？蛻艨梢詤⑴c到其中嗎？當(dāng)然可以,。
在建立我們的可靠性估計時,，我們使用一個根據(jù)Arrhenius方程得出的溫度應(yīng)力系數(shù)如下：
其中：
Ea = 半導(dǎo)體激活能量
k = 玻爾茲曼常數(shù)
Tu = 使用溫度(K)，或設(shè)計中的芯片溫度
Ts = 加速壽命測試中使用的應(yīng)力溫度(K),。
所以,，比如說你想提高一個系統(tǒng)的可靠性,。利用本文末尾附帶的免費平均故障間隔時間(MTBF)工具,，我們可以預(yù)測把工作溫度從100攝氏度降至90攝氏度后的效果。
我們對應(yīng)力溫度進行控制,，這些基于半導(dǎo)體工藝,，一般為150攝氏度(423K)或175攝氏度(448K)。只是使用溫度是由你來控制,，工作溫度越低,，則可靠性更高,。這就是你那部分的工作。
所以,，比如說你想提高一個系統(tǒng)的可靠性,。利用本文末尾附帶的免費平均故障間隔時間(MTBF)工具，我們可以預(yù)測把工作溫度從100攝氏度降至90攝氏度后的效果,。
100度時,，計算所得FIT為1009。
90度時,，計算所得FIT為860,。
這個改進夠了嗎？這得看你的需要了,。
請注意,，我并不是在談?wù)撨@些數(shù)字的基本現(xiàn)實意義。說實在的,，它們只是一些數(shù)字罷了,。不過在實際設(shè)計中，其實也存在著相當(dāng)數(shù)量的假設(shè)和未曾考慮的因素,。
時間不早了,，瓶子里也只剩下約半杯的酒。我還在想要不要把余下的酒留待下次再喝……
參考信息
Free MTBF Tool (免費平均故障間隔時間工具), Advanced Logistics Developments
《集合電動力學(xué)》(Collective Electrodynamics), Carver A. Mead, The MIT Press
《諾維科夫猜想》(The Novikov Conjecture), Matthias Kreck and Wolfgang Lück, Birkhauser Verlag