Связи между элементами ЦУ.

Функциональная надежность ЦУ, построенного по схеме, содержащей опасные состязания, характеризуется величиной пара­метра функциональной надежности

?????????

где отношение минимального к максимальному времени восста­новления характеризует относительный разброс задержки, а Д = — отношение количества состязающихся логических эле­ментов.

Удельная информационная емкость Iуд характеризует коэффи­циент использования логических элементов при обработке определенного объема информации

У= Ilog₂M;

М — коли­чество устойчивых состояний ЦУ (для счетчиков — коэффициент пересчета).

Коэффициенты объединения и разветвления определяются максимальным количеством входов и логических выходов одного элемента ЦУ. Электрические и химические процессы, происходящие в полупроводниках ИМС во время и после их изготовления, приводят к изменению состояния последних, а следовательно, к возникнове­нию отказов. Возникновению любого отказа предшествует посте­пенное изменение состояния ЦУ я так называемое предотказовое состояние. Однако в одних случаях мы его можем зафиксировать до момента наступления неработоспособного состояния, которое характеризуется постепенным отказом, а в других случаях отказ проявляется во времени неожиданно и классифицируется, как внезапный отказ.

Задачей диагностирования ЦУ является определение их технического состояния и выявление отказавших элементов, предотказовых состояний и других повреждений. В основе диагностирования ЦУ лежат две группы методов: неразрушающие физические методы и средства технического диагностирования, т. е. измерения физических величин, и методы, базирующиеся на контрольных логических тестах, обеспечивающих контроль исправности ЦУ, диагностирование отказов и локализацию мест их возникновения.

Неразрушающие методы диагностирования

Цифровых устройств

Любая характеристика полупроводникового элемента ЦУ зави­сит от физических и химических свойств R исходных параметров в свою очередь— дестабилизирующие фак­торы, влияющие на ЦУ. Изменение выходного параметра на величину, превышающую допустимое значение с учетом дестабилизирующих факторов, где тг — момент наступления отказа.

Электрофизические методы основаны на исследовании и изме­рении параметров электрофизических явлений, которые происхо­дят в веществе ИМС с течением времени, при воздействии внеш­них условий, и тест-сигналов. К этим параметрам следует отнести шумовые сдвиги, изменение магнитных свойств вещества, возникновение термо- и фото-ЭДС и др. Источником информации о появлении дефектов в полупроводниковых приборах ИМС может выступать избыточный шум, величина которого определяется плотностью тока через полупроводник. Различные неоднородности в электрических соединениях также приводят к появлению избыточного шума. Этот метод позволяет обнаруживать дефекты диодов, транзисторов, конденсаторов, ре­зисторов, контактных схем и в целом ИМС.

Методы диагностирования в И К-диапазоне (тепловые) базиру­ются на том, что с помощью чувствительных индикаторов ПК-диапазона снимается картина теплового поля излучения ИМС в процессе работы или при подаче теплового (токового) импульса. Подавляющее большинство процессов в ИМС (и ЦУ) связано с выделением определенных порций теплового излучения, поэтому любые отступления от заданных температурных режимов могут служить признаком наличия скрытых дефектов. Универсальность и информативность тепловых методов привели к их широко­му применению в диагностике РЭУ.

Диагностирование состояния герметически закрытых конструкций РЭС может осуществляться на основе просвечивания рентгеновскими лучами, гамма-лучами, ультразвуковой локацией. С помощью этих методов хорошо обнаруживаются дефекты схем, которые образовались при обработке давлением. В настоящее время используются во многих областях «рентгеновское просвечивание» и компактные и универсальные диагностические установки на его основе.

Оптические методы диагностирования могут быть эффективно использованы для определения состояния поверхностей вещества ИМС, а именно выявления поверхностных повреждений, изменения конфигурации и взаимного расположения элементов ИМС, обна­ружения посторонних включений. Основой дальнейшего совершен­ствования оптических методов является применение для этих це­лей голографии. Голография позволяет реализовать безлинзовое увеличение в несколько миллионов крат при восстановлении фронта с голограмм в электронном или рентгеновском диа­пазонах, что приводит к развитию принципиально новых методов микроскопии с очень большой степенью разрешения. Голографические методы обеспечивают возможность измерения деформаций в любых точках поверхности ИМС, определять характер их распределения с малой погрешностью (до 2 мкм). Объектами диагностирования при этом могут быть даже кристаллические решетки. Голографическне методы дают возможность осуществлять контроль тепловых полей и деформацию таковых в процессе эксплуатации. В настоящее время доказана также возможность создания Фурье-преобразующих оптических устройств для обнаружения внешних дефектов (царапин, трещин, нарушений герметичности и др.).

Помимо рентгеновских видеометодов облучения для диагности­ки РЭУ могут применяться радиоволны см- и мм-диапазонов. С их помощью обнаруживаются внутренние и поверхностные дефекты, а также измеряется толщина диэлектрических покрытий на металлических подложках ИМС. Средства радио вол новой диагностики включают в свой состав генератор СВЧ-диапазона, рупорную антенну небольшого сечения, усилительное устройство и ин­дикатор-анализатор.