3 產(chǎn)品壽命內(nèi)的隨機故障和 BFR 的估算

圖 3-1 是一條浴盆曲線，以一種典型方式展示了半導(dǎo)體產(chǎn)品壽命內(nèi)三個關(guān)鍵時期的隨機硬件故障。分別是：

• 早期故障率（或嬰兒死亡率）：此階段的特點是初始 故障率較高，后期會迅速降低。通過執(zhí)行加速壽命測試（例如老化或 I_DDQ 測試），可進一步減少早期故障率，這些測試作為德州儀器 (TI) 出廠測試中的一部分在工廠內(nèi)完成。早期故障主要是由于未能有效篩查出制造缺陷而引起的。缺陷是不可避免的。開發(fā)和持續(xù)改進有效的篩選方式勢在必行。
• 正常壽命期故障：這是浴盆曲線中故障率相對較低 且恒定 的區(qū)域。BFR 估算針對的就是半導(dǎo)體組件生命周期的這一部分。該故障率以“時基故障”(FIT) 為單位進行量化 - 這是對產(chǎn)品運行累計十億小時 (10⁹) 可能發(fā)生的故障數(shù)量的估算。
• 內(nèi)在損耗：這是產(chǎn)品壽命的一個時段，內(nèi)在損耗占主導(dǎo)地位并且故障數(shù)量呈幾何級增長。產(chǎn)品有效壽命結(jié)束的時間被指定為出現(xiàn)損耗的時間。這些類型的故障是由眾所周知的因素引起，例如通道熱載流子效應(yīng)、電遷移、與時間有關(guān)的介電擊穿和負偏置溫度不穩(wěn)定性。諸如 ISO 26262 和 IEC 61508 等功能安全標準不支持基于非恒定故障率的隨機硬件指標計算。因此，使用產(chǎn)品壽命內(nèi)的恒定（但悲觀）近似值來估算 BFR。

系統(tǒng)集成商必須在正常使用壽命期間以及出現(xiàn)內(nèi)在損耗時解決隨機硬件故障問題。在此類情況下，系統(tǒng)集成商必須依靠安全機制，該機制可提供一定的診斷范圍，并將風(fēng)險（由嚴重性、暴露程度和可控制性而定）降至允許值。