10、芯片可靠性与故障分析

芯片可靠性与故障分析

在芯片的运行过程中，会面临多种故障类型，这些故障对芯片的性能和可靠性产生不同程度的影响。了解这些故障的成因、特点以及应对方法，对于芯片设计和应用至关重要。

1. 软错误影响分析

软错误的发生会对芯片执行产生影响。例如在时间点 T1、T3 和 T6 出现软错误冲击，T1 时刻的冲击不影响执行，因为故障位未被处理器读取且在 T2 时刻被覆盖；T6 时刻的冲击也不影响执行，因为在块被替换前该位未被处理器访问；而 T3 时刻的位翻转会导致错误，因为故障值在 T5 时刻破坏了执行。

内在 FIT 率假设位在整个执行窗口 T7 - T0 周期内都易受影响，而 AVF 分析则认为位仅在 T5 - T2 周期内易受影响。位单元的 AVF 计算为 (T5 - T2) / (T7 - T0)，将位单元的内在 FIT 率乘以其 AVF 可得到新的 AVF 降额 FIT 率。

2. 间歇性故障

间歇性故障是由设备老化和芯片运行时环境条件产生的应力共同导致的。设备老化也称为磨损，随着晶体管使用时间增长，其电气特性（如 IDS,sat）会缓慢下降，磨损过程极其缓慢，在某些情况下甚至可以逆转。

热应力条件或过度的电压下降会加速设备退化，导致芯片时序故障甚至随机位翻转。这些故障被称为间歇性故障，是因为它们可能会持续到芯片温度下降或电压升高。间歇性故障可能会持续一段时间然后消失，因此间歇性故障的电路应暂时禁用，直到导致故障的条件消除。

常见的导致间歇性故障的物理现象包括：
- 电迁移（EM） ：
- 原理 ：随着工