sharptooth
2011-05-04 15:12:46 UTC
一旦芯片過熱，它就可能開始發生故障-例如，一旦計算機中的某些或所有部件過熱，許多程序就可能開始發生故障。
究竟是什麼導致芯片過熱而發生故障？
一旦芯片過熱，它就可能開始發生故障-例如，一旦計算機中的某些或所有部件過熱，許多程序就可能開始發生故障。
究竟是什麼導致芯片過熱而發生故障？
以擴展其他答案。
還有更多原因，但是這些很重要。
IC在高溫下工作的主要問題是單個晶體管的洩漏電流大大增加。洩漏電流可能會增加到影響器件的開關電壓電平的程度，從而使信號無法在芯片內正確傳播，並停止工作。它們通常會在冷卻後恢復，但並非總是如此。
高溫操作（最高300C）的製造工藝採用絕緣體上矽CMOS技術，因為其漏電流低非常寬的溫度範圍。
僅是一些出色答案的補充：從技術上講，並不是摻雜劑變得更具流動性，而是固有載流子濃度的增加。如果由於熱能的增加，摻雜劑/載流子的流動性降低，因為矽晶格開始“振動”，這使電子和空穴難於流過該器件-光子聲子散射我相信物理學家稱之為，但我可能是錯的。
當固有載流子濃度增加到超過摻雜水平時，您將失去對器件的電氣控制。本徵載流子是在我們摻雜矽之前存在的載流子，半導體的思想是，我們添加自己的載流子以生成pn結，以及晶體管所做的其他有趣的事情。矽的最高溫度約為150°C，因此散熱RF和高速處理器非常重要，因為在實踐中很難達到150°C。內在載流子濃度與器件的截止漏電流之間存在直接的聯繫。
就像其他小插曲所示，這只是芯片失效的原因之一-它甚至可以降低到很簡單，因為引線鍵合會變得太熱並從其焊盤上彈出，所以有很多東西。
儘管洩漏電流增加，但我希望許多基於MOS的器件的一個更大的問題是，隨著器件變熱，流經處於“導通”狀態的MOS晶體管的電流將減少。為了使設備正確運行，切換節點的晶體管必須能夠對電路那部分中的任何潛在電容進行充電或放電，然後再依賴於該節點。降低晶體管的電流通過能力將降低它們對節點充電或放電的速率。如果在電路的另一部分依賴於該節點之前，晶體管無法對節點充分充電或放電，則電路將發生故障。
請注意，對於NMOS器件，存在一種設計權衡-調整無源上拉晶體管的尺寸時關斷；無源上拉越大，節點從低到高切換的速度就越快，但是只要節點低，就會浪費更多的功率。因此，許多這樣的設備在正確操作的邊緣附近工作，並且基於熱的故障非常普遍（並且對於老式電子設備而言仍然很常見）。對於常見的CMOS電子產品，此類問題通常不太嚴重；在實踐中，我不知道它們在多GHZ處理器等產品中發揮多大作用。
為補充現有的答案，當今的電路對以下兩種老化效應（不僅是這些老化效應，而且是150nm <工藝的主要老化效應）敏感：
由於溫度增加了載流子遷移率，因此增加了HCI和NBTI效應，但溫度不是NBTI和HCI的主要原因：
這兩個矽老化效應（通過影響/劣化絕緣體襯底）對晶體管造成可逆和不可逆的破壞，增加晶體管電壓閾值（Vt）。結果，該零件將需要更高的電壓來維持相同的性能水平，這意味著工作溫度將升高，並且，正如在其他文章中所說的那樣，隨之而來的是晶體管柵極漏電流的增加。
總之，溫度不會真正使零件老化更快，而是較高的頻率和電壓（即超頻）才能使零件老化。但是晶體管的老化將需要更高的工作電壓，從而使零件發熱更多。
微弱：超頻的後果是溫度和所需電壓的升高。
IC不可逆轉失敗的一般原因是，其內部用於在各種元件之間建立互連的鋁金屬會熔化，斷開或短路器件。
是的，洩漏電流會增加，但通常是不是問題本身的洩漏電流，而是由此引起的熱量以及對集成電路內部金屬的損壞。
電源電路（例如電源，大電流驅動器等）可能會損壞，因為在高電壓下，當晶體管驅動器快速關閉時，會產生內部電流，從而導致器件閂鎖或不均勻內部的功率分佈會導致局部發熱並隨後導致金屬故障。
大量重複的熱循環會由於IC與封裝的機械膨脹不匹配而導致故障，最終導致鍵合線
當然，大量的IC參數規格僅在給定的溫度範圍內指定，而這些規格可能不在此範圍內。 。根據設計的不同，這可能會導致故障或不可接受的參數偏移（當IC處於溫度範圍之外時）-在極高或極低的溫度下都可能發生。