IC可靠性分析

angern

IC的可靠性受诸多因素的影响。


7 Z3 T2 V5 x4 y" R3 F软错误（soft error）
温度
功耗
4 s9 P! t6 R# ?: t: s7 P制程偏移（process variation）
& g6 E. R9 [# h) W% a1. 软错误
# F% R" a% K# P4 V+ v软错误是指，外界环境（比如宇宙高能粒子）对于IC干扰，可能造成bit位的翻转，进而可能影响系统的正确性，是一种瞬时性故障。
7 y, {0 v7 B9 ]
. H$ j' `. X! `3 l
2. 温度
( Z8 T$ M) C+ O: m高温涉及很多硬件故障过程。比如，高温会加剧电子迁移效应，进而导致设备损耗乃至永久性故障。
高温会提高电荷载流子的浓度，增加IC的阈下泄漏功耗。
高温会降低电荷载流子的移动活性，从而可能降低晶体管和互联性能；同时，降低阈值电压，从而可能提高晶体管性能。
3. 功耗
功耗分成动态功耗（dynamic power）与泄露功耗（leakage power）。这两类功耗是许多设计挑战的根源。
8 C2 k' A" M; Q6 ]% F1 ]# d
0 i' k" O  }3 r% {* H0 q
功耗过高，会导致电流密度（current density）上升，加剧电子迁移效应，进而导致设备损耗乃至永久性故障。 -
动态功耗的急剧变化，会触发供能网络上分布的电感和电容，进而引起瞬时性的电压波动。 电压波动导致的dI/dt效应，会改变逻辑组合电路的路径延时，破坏时序约束，从而导致瞬时性故障（或者造成降低处理器频率的压力）。
功耗会产生热量，造成IC温度升高，进而影响IC可靠性。当然，IC的温度取决于功耗的时空分布状况、冷却方案以及组装（packaging）等多种因素。
4. 制程偏移
1 Z. I9 }, m7 |$ {# M可能导致关键时序路径的改变，进而影响瞬时性故障率。
- {, e  e; z: g& E! J可能导致线路以及氧化层的大量参数的改变，进而影响永久性故障率。
: S6 [. m  }, H2 L可能导致掺杂物含量的改变，进而影响泄露功耗。
  w: b' o- a, P6 _& `8 X影响动态功耗。
2 o* [8 q2 q5 M

faker12

制程偏移可能导致关键时序路径的改变，进而影响瞬时性故障率

hunterccc

高温会加剧电子迁移效应，进而导致设备损耗乃至永久性故障

xiananUZI

功耗过高，会导致电流密度上升