Как зависит степень износа микросхем от температуры?

Question

[dollar]

Хотя бы примерно.

Обычно для устройства в спецификации указывается максимальная рабочая температура, которой стоит придерживаться, чтобы устройство работало долго. То есть это всего лишь одна цифра, и есть лишь два состояния: "выше" и "ниже" указанного значения.

Однако хотелось бы узнать зависимость предполагаемого среднего срока жизни устройства от температуры в виде графика (при нормальном радиационном фоне и без учёта явных заводских дефектов). Интересна, прежде всего, форма этого графика, а не точные значения, то есть какой функцией он описывается (линейно или ещё как).

Сами значения тоже интересны во вторую очередь. То есть сколько примерно времени приживёт видеокарта или процессор при различных температурах. Например, при 200°C и т.п.

Answer 1

[Рональд Макдональд]

Экспоненциально. Чем выше температура, тем больше вероятность отказа и возрастает она всё быстрее и быстрее с повышением температуры.

Тут, в основном, проблема с перегревом - у РЭА всегда есть рекомендуемый температурный режим, который лучше не нарушать и который гарантирует стабильную работу при соблюдении этого режима. Само-собой, если превысите, то вероятность отказа возрастёт.

Если у вас какие-то нестандартные температурные условия работы, то берите сертифицированные для этих условий устройства, те же промышленные ПК, например.

200 градусов - это, конечно, перебор.

spoiler

Ох, не зря диплом радиотехника получал.

Answer 2

[VT100]

Не знаю, как у нас время наработки вычисляют. А за рупь-ежом - на основании уравнения Аррениуса (энергия активации, температура и т.п.).
А вкратце - да, сокращается экспоненциально с ростом температуры.

Answer 3

[Borys Latysh]

Критическим является НЕ температура кристалла, а ПЕРЕПАД ТЕМПЕРАТУР !!!

Это экстремальное исследование (-40 - +120 С) но тут хорошо видно что главная задача это поддержание стабильной температуры кристалла и устройства в целом. Сам кристалл будет цел а вот пайка начнет отваливаться на 1000 цикле.
Сама температура влияет на надежность полупроводника уменьшает срок службы в 3 раза. НО.

Глядя на срок службы кристалла микросхемы видно, что он практически вечный (в человеческом измерении) то есть после нагревания кристалла до +70 С, полупроводник прослужит НЕ 500 тыс лет (как видно на графике) а в три раза меньше, всего лишь "какие то" 165 ТЫСЯЧ ЛЕТ

Answer 4

[Александр Прохорович]

Если речь про видеокарту/процессор, то при 200 градусах они работать не будут, сработает защита от перегрева. Насколько помню, в среднем температура процессора 90-100 градусов. А потом плавиться могут начать, и одномоментно выйдут из строя, какого то графика нет. Да и понятие отказа тоже разное, техника может работать, но неправильно, и это не всегда считается отказом.
Кроме того, для любой техники есть довольно широкие допуски и совершенно непредсказуемо, сколько конкретный экземпляр проработает за пределами нормальных температур - может проработать годами, а может сгореть сразу при подаче питания.

p.s. Кстати, опыт китайских товарищей и одного небезызвестного изобретателя из Калифорнии показывает, что даже электроника общего назначения весьма неплохо ведет себя в экстремальных условиях.

Answer 5

[Александр Гусев]

Для этого лучше сделать запрос производителю, т.к. единой зависимости не будет.

Comments

[dollar]

То есть даже форма графика различается?
Форма вроде не должна различаться, т.к. природа выхода из строя одна и та же - перегрев.

[Александр Гусев]

dollar, вообще, как правило, если микросхема работает в рекомендованном диапазоне, то она будет соответствовать заявленным характеристикам, допуски min, max в даташитах не просто так пишут, а с учётом возможного ухода от условий эксплуатации.

В некоторых случаях уже могут быть выложены зависимости количества отказов в различных условиях (FIT), но далеко не у всех микросхем и производителей.

[dollar]

Александр Гусев, я это понимаю, но интересны как раз выходы за min, max (в первую очередь за max). Никто же не будет писать, сколько минут или даже секунд микросхема в среднем будет жить при сверхвысоких температурах самой схемы (до точки плавления, конечно же).

[Александр Гусев]

dollar, профиль пайки можете посмотреть, но это в выключенном состоянии.))
Во включённом, если не предусмотрена защита от перегрева, то скорее всего время работы будет крайне мало.

Answer 6

[AntHTML]

Да как угодно.
У каждого компонента, микросхемы, детали, сборки свои параметры и поведение.
у той же микросхемы все зависит от состава и слоев напылений, если там внутри куча транзисторов и конденсаторов - они по своему поплывут, если там диоды с сопротивлениями - по своему и прочее - пока не протестишь не узнаешь.
Поэтому в даташитах и существует min / max под которые микросхема сначало разработывается, а потом испытывается и про то что за этими пределами ни производитель ни тем более кто-то еще гарантировать не станет, так как поведение не изучалось