Вычисление коэффициента ускорения испытаний на безотказность на основе тепловизионного анализа кристалла сверхбольших интегральных схем

  • Андрей [Andrey] Ярославович [Ya.] Кулибаба [Kulibaba]
  • Алексей [Aleksey] Сергеевич [S.] Силин [Silin]
Ключевые слова: безотказность, коэффициент ускорения, форсированные испытания, СБИС

Аннотация

Представлен новый способ оценки коэффициента ускорения форсированных испытаний на безотказность сверхбольших интегральных схем (СБИС). В его основе лежит тепловизионный анализ кристалла испытуемой СБИС. В настоящее время расчет коэффициента ускорения для проведения испытаний на безотказность СБИС проводят по закону Аррениуса, где коэффициент зависит от температуры кристалла. Температура кристалла, в свою очередь, представлена суммой температуры корпуса и произведения максимальной рассеиваемой мощности и теплового сопротивления «кристалл – корпус». Недостаток существующего способа заключается в том, что расчет проводится по одному значению температуры кристалла, полученному аналитически. Однако СБИС является сложной системой, и судить о коэффициенте ускорения испытаний по одному значению температуры кристалла невозможно. Предложен расчет коэффициента ускорения испытаний на безотказность СБИС по температурам множества точек на поверхности кристалла СБИС. Это позволит учитывать влияние тестовой последовательности на распределение температуры по поверхности кристалла, подбирая тестовые последовательности таким образом, чтобы обеспечить максимальный и равномерный нагрев кристалла. Благодаря предложенному способу становится возможным более точное вычисление коэффициента ускорения испытаний, а также потенциальное увеличение его за счет подбора тестовой последовательности. Более точный расчет коэффициента ускорения повышает достоверность испытаний на безотказность. Предложенный способ оценки коэффициента ускорения потвержден экспериментально. Дано описание рабочего места, расчеты коэффициентов ускорения испытаний на безотказность двумя способами и их сравнение.

Сведения об авторах

Андрей [Andrey] Ярославович [Ya.] Кулибаба [Kulibaba]

начальник отдела, Акционерное общество «Российские космические системы»

Алексей [Aleksey] Сергеевич [S.] Силин [Silin]

инженер-исследователь 2-й категории, Акционерное общество «Российские космические системы», e-mail: silin.as@spacecorp.ru

Литература

1. ГОСТ Р 27.607—2013. Надежность в технике. Управление надежностью. Условия проведения испытаний на безотказность и статистические критерии и методы оценки их результатов.
2. ГОСТ Р 57394—2017. Микросхемы интегральные и приборы полупроводниковые. Методы ускоренных испытаний на безотказность.
3. Кулибаба А.Я., Прищепова С.П., Штукарев А.Ю. Проблемы ускоренных испытаний электронной компонентной базы на надежность // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2014. Т. 1. Вып. 2. С. 81—85.
4. Горлов М.И., Емельянов В.А., Строгонов А.В. Геронтология кремниевых интегральных схем. М.: Наука, 2004.
5. Перроте А.И., Карташов Г.Д., Цветаев К.Р. Основы ускоренных испытаний радиоэлементов на надежность. М.: Сов. радио, 1968.
6. Булаев И.Ю., Чистов А.С., Штукарев А.Ю. Испытания электронной компонентной базы на сохраняемость // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2014. Т. 1. Вып. 2. С. 86—91.
7. Гнеденко В.Б., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965.
8. Failure Mechanisms and Models for Semiconductor Devices [Электрон. ресурс] www.jedec.org/standards-documents/docs/jep-122e (дата обращения 16.04.2021).
9. C8051F120/1/2/3/4/5/6/7. 8K ISP FLASH MCU Family. [Электрон. ресурс] www.silabs.com/documents/public/data-sheets/C8051F12x-13x.pdf (дата обращения 16.04.2021).
10. NEC-Avio [Офиц. сайт] www.nec.infrared.ru (дата обращения 16.04.2021)
---
Для цитирования: Кулибаба А.Я., Силин А.С. Вычисление коэффициента ускорения испытаний на безотказность на основе тепловизионного анализа кристалла сверхбольших интегральных схем // Вестник МЭИ. 2021. № 6. С. 108—114. DOI: 10.24160/1993-6982-2021-6-108-114
#
1. GOST R 27.607—2013. Nadezhnost' v Tekhnike. Upravlenie Nadezhnost'yu. Usloviya Provedeniya Ispytaniy na Bezotkaznost' i Statisticheskie Kriterii i Metody Otsenki Ikh Rezul'tatov. (in Russian).
2. GOST R 57394—2017. Mikroskhemy Integral'nye i Pribory Poluprovodnikovye. Metody Uskorennykh Ispytaniy na Bezotkaznost'. (in Russian).
3. Kulibaba A.Ya., Prishchepova S.P., Shtukarev A.Yu. Problemy Uskorennykh Ispytaniy Elektronnoy Komponentnoy Bazy na Nadezhnost'. Raketno-kosmicheskoe Priborostroenie i Informatsionnye Sistemy. 2014;1;2:81—85. (in Russian).
4. Gorlov M.I., Emel'yanov V.A., Strogonov A.V. Gerontologiya Kremnievykh Integral'nykh Skhem. M.: Nauka, 2004. (in Russian).
5. Perrote A.I., Kartashov G.D., Tsvetaev K.R. Osnovy Uskorennykh Ispytaniy Radioelementov na Nadezhnost'. M.: Sov. Radio, 1968. (in Russian).
6. Bulaev I.Yu., Chistov A.S., Shtukarev A.Yu. Ispytaniya Elektronnoy Komponentnoy Bazy na Sokhranyaemost'. Raketno-kosmicheskoe Priborostroenie i Informatsionnye Sistemy. 2014;1;2:86—91. (in Russian).
7. Gnedenko V.B., Belyaev Yu.K., Solov'ev A.D. Matematicheskie Metody v Teorii Nadezhnosti. M.: Nauka, 1965. (in Russian).
8. Failure Mechanisms and Models for Semiconductor Devices [Elektron. Resurs] www.jedec.org/standards-documents/docs/jep-122e (Data Obrashcheniya 16.04.2021).
9. C8051F120/1/2/3/4/5/6/7. 8K ISP FLASH MCU Family. [Elektron. Resurs] www.silabs.com/documents/public/data-sheets/C8051F12x-13x.pdf (Data Obrashcheniya 16.04.2021).
10. NEC-Avio [Ofits. Sayt] www.nec.infrared.ru (Data Obrashcheniya 16.04.2021). (in Russian)
---
For citation: Kulibaba A.Ya., Silin A.S. Evaluating the Reliability Testing Acceleration Factor Based on VLSI Chip Infrared Image Analysis. Bulletin of MPEI. 2021;6:108—114. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2021-6-108-114
Опубликован
2021-05-18
Раздел
Системный анализ, управление и обработка информации (05.13.01)