可靠性的重要意义：保障生产及服务质量

可靠性是信誉度的象征。在竞争的市场环境里，同等的竞争条件下，高可靠性的企业会自然胜出一筹。高的可靠性不仅需要一些实实在在的实验数据为依托，而且也需要足够的时间来证明。并且，人类的心理效应是对负面结果的敏感度更强：一次失败引来的印象比很多次的成功都要来的大，而重复的次品累加会让企业很快丧失信誉。所以，虽然可靠性应付的对象是小概率事件，但提高可靠性是每个企业必须要关心和重视的话题，尤其在竞争的环境下和在某些特殊的应用场合（如航空航天）。

可靠性也是系统工程与产业链条的需要。一个企业的失误不仅会影响本企业的声誉，还可能会影响整个产业链条的进程和声誉，所以，马虎不得。比如要组装一台家用计算机，里面的微处理器集成电路芯片出现失误，不仅集成电路生产厂家声誉受损，而且组装和售卖计算机整机的厂家和商家都要受到连累，况且客户会直接质疑商家或组装商，而不一定会问责到集成电路公司。所以，保证可靠性也是系统产业工程的需要。

衡量产品可靠性的指标很多，各指标之间有着密切联系，其中最主要的有四个，即可靠度R（t）、故障概率F（t）、故障密度函数f（t）和故障率λ（t）。故障率λ（t）是衡量可靠性的一个重要指标，其含义是产品工作到t时刻后的单位时间内发生故障的概率，即产品工作到t时刻后，在单位时间内发生故障的产品数与在时刻t时仍在正常工作的产品数之比。

图8-13　浴盆曲线，横轴：产品的使用时间

1.“浴盆曲线”——故障率曲线分析

实践证明大多数集成电路芯片的失效率是时间的函数，典型故障曲线称为浴盆曲线（Bathtub curve），浴盆曲线是指产品从投入到报废为止的整个寿命周期内，其可靠性的变化呈现一定的规律。如果用产品的失效率λ（t）作为产品的可靠性特征值，它是以使用时间为横坐标，以失效率为纵坐标的一条曲线。因该曲线两头高，中间低，有些像浴盆，所以称为“浴盆曲线”。失效率随使用时间变化分为三个阶段：早期失效期、偶然失效期和耗损失效期（见图8-13）。(www.xing528.com)

（1）早期故障期：产品早期故障反映了设计、制造、加工、装配等质量薄弱环节。早期故障期又称调整期或锻炼期，此种故障可用老化试验（Burn-in）的办法来消除。

（2）正常工作期：在这期间内产品发生故障大多出于偶然因素，如突然过载、碰撞等，因此这个时期又叫偶然失效期。在此期间产品故障率低而且稳定，是设备工作的最好时期。

（3）损耗时期：由于器件的物理老化而故障率升高。

2.老化应力筛选

从浴盆曲线我们看到，器件出现故障有一个相对短暂的由高到低的过程，这个过程是由于随机系统制造缺陷形成的器件失效。老化应力筛选（Burn-in）就是利用Bathtub curve的这一特性，在适度的，高于工作温度与电压等（如湿度等）超负荷环境下，使芯片“超度”工作加速越过这一段，目的是加速集成电路内部潜在故障的暴露以剔除早期失效产品，使合格产品加速进入失效率恒定的偶然失效期。Burn-in是一种老化加速方法，目的是在产品送出之前最大限度地减少次品率；之后的故障率趋于平稳并维持很长的时间；最后是故障率开始迅速上升。最后的这个失效率的上升是由于器件本身的物理老化而不可逆转。

集成电路的制造工序多达几百道，随机系统制造缺陷可能在任何一道或几道随机发生，这种随机造成的失效常常是人力无法控制的。利用失效理论，采用老化应力筛选Burn-in的方法，加速故障提前出现，可以弥补生产过程的不足，把本来可能3年会出现的毛病在10天、超载的情况下提前出现，然后把次品筛选掉。老化试验是提高产品质量和企业信誉度的一个重要方法和环节，产品如果送出去之后再出现问题，对企业的声誉、可信度会产生很大的负面影响。况且，可能会形成连锁式的负面影响，因为大多数集成电路芯片都是产业链条里的一个中间环节，这个环节链接了一系列的相关企业。芯片的质量问题，会给最终的产品批发商、中间商、客户带来一系列的信誉度影响。