电路可靠性问题

a 夏天 提交于 2020-02-23 18:23:56

可靠性指器件或器件的一部分不能或将不能在特定时间内实现特定功能的事件或状态,往往跟产品本身和外部环境有密切关系。

随着VLSI工艺持续的缩减,工艺参数波动的日益增加,越来越普遍的缺陷给在纳米级的VLSI设计带来了前所未有的挑战,极大影响了电路的可靠性。
1、出于低功耗设计的考虑,设计者更倾向于使用更低的电压,低电压设计使得特征尺寸不断减小,供电电压持续降低,使得节点关键电荷也相应减少;
2、集成电路规模不断増大,单芯片电路中的节点数成百上千倍增加,使得电路噪声容限降低;
3、工艺尺寸持续发展,线之间的互连更加紧密,使得串扰的发生率也在增加;
4、日益严重的工艺偏差,如横向的晶体管沟道长度、纵向的栅氧化层厚度、掺杂波动、机械应力等带来了灾难性的集成电路缺陷。

有以下三种错误因素会极大影响半导体电路的可靠性:
①硬错误:是那些导致电路不可逆变化的错误,会使电路永久性失效,如互连电路的开路或者短路错误。
②软错误:由瞬态故障造成的错误,封装材料中不稳定同位素产生的α粒子、宇宙福射的低能量中子和封装材料中的同位素棚-10产生反应等可能会造成软错误的发生。
③时序错误:电源电压的降低和温度的上升会使晶体管速度减慢,使触发器采样数据时,建立时间或者保持时间不满足,导致集成电路时序错误。其中电路老化也是时序错误的一种,因为随着电路使用时间的増长,电路的延时会逐渐增大,导致电路的工作频率减小,从而导致电路出现时序违规,使电路输出错误。

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