49 10 94 44 021
82 09876 0912
روزهای شنبه الی چهارشنبه از ساعت ۱۰ الی ۲۰

مرکز آموزش میکروتیک

مجری برگزاری دوره ها و آزمون های بین المللی میکروتیک
مرکز آموزش میکروتیک
۲۶ فروردین ۱۳۹۶

نرخ از کار افتادگی سیستمهای سری و موازی

مثال ۱٫۲  فرض کنید که burn-in در ۱۵۰ ◦C رخ دهد؛ و Ea = 0.6 eV و دمای عملیاتی نرمال ۳۰ ◦C است. در این صورت فاکتور تسریع عبارت است از:

که بدین معناست که دوره مرگ و میر نوزاد را می توان با یک فاکتور ۶۷۸ کاهش داد.

۱٫۲٫۳  نرخ از کار افتادگی سیستمهای سری و موازی
اگر تمام اجزاء یک سیستم باید برای عملیاتی بودن سیستم در حال کار باشند، این یک سیستم سری در نظر گرفته می شود. یک سیستم سری شامل n جزء را در نظر بگیرید، و فرض کنید که احتمال نقصانی بودن یک جزء معین مستقل از احتمالات دیگر اجزاء باشد. در این صورت اتکاپذیری سیستم را می توان (با فرض Ri (t) اینکه اتکاپذیری iمین جزء باشد) به این صورت بیان نمود:

با استفاده از معادله (۱٫۷)، می توان نشان داد که:

یک سیستم موازی سیستمی است که تا زمانی عملیاتی می بادشد که حداقل یکی از n جزئش عملیاتی باشد؛ یعنی، این تنها وقتی ناموفق می باشد که تمام اجزائش ناموفق باشند. عدم اتکاپذیری چنین سیستمی را می توان به صورت ذیل بیان نمود:

از اینرو، اتکاپذیری یک سیستم موازی را می توان به این صورت بیان نمود:

۱٫۲٫۴  مکانیسمهای از کار افتادگی
این بخش علل فیزیکی و الکتریکی خرابیها را، با عنوان مکانیسمهای از کار افتادگی، توضیح می دهد. یک مرور جامع از مکانیسمهای از کار افتادگی برای دستگاههای نیمه هادی در مقاله Amerasekera and Campbell (1987) ارائه شده است، که سه طبقه را مشخص نموده است شکل ۱٫۳ را ببینید):
از کار افتادگیهای (درون مداری) تنش الکتریکی:
این از کارافتادگیها به علت طراحی ضعیف می باشند، که منتج به اضافه تنش می شود، یا به علت حمل و نقل بی دقت رخ می دهند، که منجر به آسیب دیدگی استاتیک می شود.
مکانیسمهای از کار افتادگی ذاتی:
اینها مربوط به اشکال در خود نیمه هادی می شود؛ آنها دارای نقایص کریستالی، در رفتگیها و نقایص پردازشی می باشند. آنها معمولا در جریان تولید ویفر پیش می آیند و به علت نقایص در لایه همبافته یا اکسید هستند.
این ریشه در فرایندهای بسته بندی و ارتباطی دارد؛ آنها را می توان به گامهای رسوب فلز، پیوندزنی و منتسب نمود.

شکل ۱٫۳  طبقه بندی مانیسمهای از کار افتادگی

به مرور زمان، فرایند تولید قالب به بلوغ می رسد، و بدین طریق نرخ از کار افتادگی ذاتی کاهش می یابد، که سبب غالبتر شدن نرخ از کارافتادگی بیرونی می شود. با این حال، ارائه یک ترتیب دقیق از مکانیسمهای از کارافتادگی بسیار دشوار است؛ برخی از در شرایط عملیاتی و محیطی غالب هستند، بقیه همیشه موجودند ولی با یک تاثیر کمتر.
یک پارامتر مهم یک مکانیسم از کارافتادگی Ea یا انرژی فعالسازی است، که وابستگی دمایی مانیسم از کارافتادگی را توصیف می کند. Ea نوعا بین ۰٫۳ تا ۱٫۵ الکترون ولت متغیر است. مشخص شده است که دماهای بین ۱۲۵ ◦C و ۲۵۰ ◦C برای burn-in، بدون اینکه موجب وارد آمدن آسیب دائمی شوند، موثر هستند. تعیین تاثیر دقیق دما بر نرخ از کار افتادگی (یعنی مقدار دقیق Ea) بسیار سخت است و بین تولیدکنندگان، دسته ها و غیره متغیر است.

 

جدول ۱٫۱ مقادیر تعیین شده به صورت تجربی برای انرژیهای فعالسازی مهمترین مکانیسمهای از کار افتادگی، که بعدا توضیح داده خواهند شد، را لیست کرده است.
فرسایش یک مکانیسم از کارافتادگی الکترومکانیکی است که تحت شرایطی که رطوبت و پتانسیلهای DC موجود باشند رخ می دهد؛ یونهای Cl− و Na+ به صورت یک کاتالیست عمل می کنند. روشهای بسته بندی (درزبندی خوب) و شرایط محیطی ت حدوید زیادی فرایند فرسایش را تعیین می کنند؛ دستگاههای CMOS به علت اتلاف توان پایینشان آسیب پذیرتر هستند.