电子可靠性案例分析：半导体磨损寿命预测

Ansys电子可靠性方案及仿真工具可以帮助电子制造商确定产品还有多久会失效，以及因为什么导致的失效。Ansys Sherlock即可用于预测产品寿命，在早期设计阶段为电子硬件的组件、电路板和系统层面提供快速而准确的寿命预测。

一家大型汽车制造商担心作为PCBA一部分的半导体组件的可靠性，PCBA位于引擎盖下变速箱控制器内。该装置暴露在极端条件下，例如行驶时产生的热量和停车时的太阳能加热产生的高温和湿度。因此这家汽车制造商要求对潜在高风险组件进行磨损寿命预测分析。

方法

Ansys-DfR（Design for Reliability）解决方案首先使用Ansys Sherlock仿真对构成PCBA的单独半导体组件进行了可靠性分析，包括不同技术节点上的多个组件，这些仿真通过加速失效机制的速率，预测这些组件的使用寿命。

根据组件的工艺节点，确定高风险组件。这些仿真充分考虑了由于互联的电迁移 (EM)、时间相关的介电击穿 (TDDB)以及偏压温度不稳定性 (BTI)和热载流子注入 (HCI)等晶体管退化现象所导致的集成电路磨损和老化。考虑到IC的运行条件和制造商提供的测试条件，对每个组件开展组件级可靠性分析。

结果（见下图）是综合上述机制得到的每个组件的失效概率和寿命预测。该分析有助于识别PCBA中易发生早期磨损故障的组件。

建议

1、确定是否每个组件都满足系统的预期寿命

2、确定导致早期寿命失效的每个组件的促成因素

3、建议修改最有可能缓解使用寿命缩短的运行条件/参数

结果

根据此次分析，客户能够预测出现早期寿命退化的组件，并通过调节电压、温度和工作周期等因素来降低风险。

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