3 產品壽命內的隨機故障和 BFR 的估算

圖 3-1 是一條浴盆曲線，以一種典型方式展示了半導體產品壽命內三個關鍵時期的隨機硬件故障。分別是：

• 早期故障率（或嬰兒死亡率）：此階段的特點是初始 故障率較高，后期會迅速降低。通過執行加速壽命測試（例如老化或 I_DDQ 測試），可進一步減少早期故障率，這些測試作為德州儀器 (TI) 出廠測試中的一部分在工廠內完成。早期故障主要是由于未能有效篩查出制造缺陷而引起的。缺陷是不可避免的。開發和持續改進有效的篩選方式勢在必行。
• 正常壽命期故障：這是浴盆曲線中故障率相對較低 且恒定 的區域。BFR 估算針對的就是半導體組件生命周期的這一部分。該故障率以“時基故障”(FIT) 為單位進行量化 - 這是對產品運行累計十億小時 (10⁹) 可能發生的故障數量的估算。
• 內在損耗：這是產品壽命的一個時段，內在損耗占主導地位并且故障數量呈幾何級增長。產品有效壽命結束的時間被指定為出現損耗的時間。這些類型的故障是由眾所周知的因素引起，例如通道熱載流子效應、電遷移、與時間有關的介電擊穿和負偏置溫度不穩定性。諸如 ISO 26262 和 IEC 61508 等功能安全標準不支持基于非恒定故障率的隨機硬件指標計算。因此，使用產品壽命內的恒定（但悲觀）近似值來估算 BFR。

系統集成商必須在正常使用壽命期間以及出現內在損耗時解決隨機硬件故障問題。在此類情況下，系統集成商必須依靠安全機制，該機制可提供一定的診斷范圍，并將風險（由嚴重性、暴露程度和可控制性而定）降至允許值。