近年來，汽車電子產(chǎn)品的功能安全話題越來越熱，功能安全的需求需要在產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，硬件開發(fā)及軟件開發(fā)中來實(shí)現(xiàn)。那么在硬件設(shè)計(jì)中就需要針對(duì)于產(chǎn)品中所用到的所有的所有的電子元件進(jìn)行FMEDA分析，來計(jì)算產(chǎn)品的硬件是否能達(dá)到預(yù)期的ASIL等級(jí)，那么計(jì)算中所用到的時(shí)間失效率FIT（Failure In Time）就尤為關(guān)鍵。本文就以NEXPERIA的產(chǎn)品為例，從FIT的角度介紹下MOSFET的可靠性。
FIT經(jīng)常被用來表達(dá)元件的可靠性，它的定義為在10^9小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生失效的元件數(shù)量。在任意消逝的時(shí)間 t 內(nèi)，工作的半導(dǎo)體的可靠性 R 是：R(t) = (n0-nf)/n0。這里 n0 是原始的樣品數(shù)量，nf 是在 t 時(shí)間之后失效的數(shù)量。在經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間 109 小時(shí)后，大約是 F = (1/no)*(nf/t)*10^9
老化測(cè)試：
在應(yīng)用中施加在元件上的總應(yīng)力是決定半導(dǎo)體可靠性的主要因素。工作溫度是由環(huán)境溫度和自身功率的加熱導(dǎo)致的。在一個(gè)產(chǎn)品通常工作在額定限值之內(nèi)時(shí)，溫度是最重要的工作應(yīng)力。為了建立溫度和元件失效率的關(guān)系，我們使用下面的阿倫尼烏斯方程：
這里的：
EA = 活化能（eV）
K = 波爾茲曼常數(shù) (8.60-10^-5*eV/K)
T1 = 工作溫度（℃）
T2 = 可靠性測(cè)試的溫度（K是基于絕對(duì)溫度的）
老化測(cè)試使元件進(jìn)行了高等級(jí)的應(yīng)力測(cè)試。在嚴(yán)峻條件下短期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以被用來推廣到正常條件下期待的壽命時(shí)間。在加速壽命測(cè)試條件下：
時(shí)間 t 現(xiàn)在變成了A*t，這里的 A 是加速因子。
基于一個(gè)樣本元件的壽命的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，F(xiàn)ITs 數(shù)據(jù)的計(jì)算已經(jīng)展示在了下面的表格中。但要注意已經(jīng)基于泊松概率分布對(duì)失效的數(shù)量做了一個(gè)調(diào)整，表明了在一定可信任等級(jí)下大量樣品的失效率。
這里展示的僅僅是汽車電子產(chǎn)品中一個(gè)元件的FIT，而在做硬件功能安全的設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到整個(gè)BOM，所以首要任務(wù)就是如本文中一樣，從元件供應(yīng)商獲取FIT值。希望本文能幫助大家對(duì)元件的可靠性參數(shù)FIT有所了解。