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  • 1 # 使用者2182425319725

    溫度會影響很多很多引數,它們會對電路的各個方面產生影響。

    最容易受影響的是電路延時。溫度會影響半導體器件的遷移率和閾值電壓,不過這兩者和溫度的關係非常複雜,而且不同材料不同摻雜也會對溫度效應產生影響。一般來講在室溫附近的時候遷移率和閾值都隨溫度升高下降,總體效果大多是溫度升高會導致電路延時增加。一旦延時太高部分電路就會無法滿足時序要求,輸出錯誤的結果,這就導致電路功能出錯。玩超頻的時候需要加強降溫,否則就會開不了機/宕機就是這個原因。

    然後高溫會使得高能載流子增加,高能載流子增加使得電晶體發生雪崩擊穿的機率上升,電路耐壓能力下降。如果電路留的設計裕度不夠大,電晶體的工作電壓原本就已經在耐壓極限附近了,那在高溫下就可能會被擊穿短路,燒掉晶片。這種情況現在不太多見,主要是以前晶片過熱保護還不完善的時候,溫度很高很高了還不自動關機會導致這種情況(比如早期的AMD Duron…)。現在就只有一些雜牌劣質晶片會中招了。

    還有一個致命的問題就是電遷移(EM)了。現在的積體電路通常使用銅互連,問題是銅原子這東西很不安分,很容易隨著電場漂移走……所以每當銅互連線上有電流流過時就會流失一部分銅原子,導致連線越變越窄。通常晶片在設計的時候會根據設計電流的大小選取一個足夠大的線寬,保證銅線在晶片設計壽命內能夠承受住電遷移的影響不會斷掉。但是高溫會大大加強電遷移的效果,同樣的線寬同樣的電流在120度下的電遷移壽命可能只有105度下的70%,這會大大縮短晶片的壽命。

    說到EM自然還會想到IR Drop。IR drop指的是晶片內所有連線是有一定電阻的,所以從電源到各個底層器件的連線都會吃掉一部分電源電壓,使得電路實際得到的電壓小於電源輸出的電壓。溫度升高會讓連線電阻和電流都會發生變化,可能使得連線吃掉的電壓變大,底層器件得到的電壓太低無法滿足時序要求。這種情況發生的可能性很小,但不排除有些對IR特別敏感的設計會需要考慮溫度影響。

    最後還有個Aging問題。Aging指的時電晶體在工作的過程中,由於載流子和矽原子會發生碰撞,所以會不斷出現晶格缺陷。不斷增加的晶格缺陷會使得電路的效能會隨時間慢慢變化(通常會變慢)。而類似於電遷移,高溫會使得這一過程大大加快,導致晶片達不到預期壽命。

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