Сапа, сенімділік және интегралды схемаларды қолдану
§ 7.1. Сапа теориясының негізігі түсінігі
Микроэлектрониканың негізгі басымдылықтарының бірі интегралды сикросхеманың базасында сенімділігі жоғары түйіндер, блоктар мен радиоэлектронды аппатураны жасау мүмкіндігі болып табылады. Сондықтан басты мәселе талап етілген деңгейдің сапасы мен сенімділігі. Бұл мәселені шешу актуалды және көп планды. Актуалдылығы ең алдымен ИМС-нің үнемі өсіп отырған функцоналды күрделілігімен және олардың кең қолданысымен шартталады. ИМС бірінші кезекте массогабаритті және энегетикалық көрсеткіштерін төмендету талап етілетін акппаратурада қолданылады. Көп пландылығы ғылыми, техникалық,, өндірістік және ұйымдық сұрақтарды шешуден тұрады. Сонымен қатар аппаратура мен ИМС эксплуатуациясы шартын қамтамасыз етеді.
ИМС эксплуатация шарты физика-химиялық табиғаттағы әсер ететін факторлардың кешенімен сипатталады.
ИМС-нің жұмыс істеуіне эсплуатация процесінде әсер ететін факторлар электрикалық, климаттық, механикалық және радиоционды болып бөлінеді. Қолданылған облысқа байланысты эксплуатация процессінде ИМС-ға кейбір факторлар жеке әсер теді, ал кейбіреуі басқа топтармен бірге әсер етеді.
Белгілі бір деңгейді сапа мен сенімділік қамтамасыз ету үшін сапа мен сенімділіктің көрсеткіші мен критерилерін білу қажет.
Өнімнің сенімділігі түсінігінігі оның жасалу этаптарына тәуелді:
Проектілеу этапында- техникалық документацияға (ТД) сәйкесінше;
Өндіріс этапы- техникалық докумнтацияға (ТД) сәйкесінше;
Қолдану этапы- тұтынушыны қанағаттандыруү
ИМС сапасының сандық бағасы кешенді көрсеткішпен Q эффиктивті болып келеді, формула бойынша шығарамыз
mi- әр топтың салмақ коэффициент, qi- сапаның топтық көрсеткіші.
Сандық ИМС үшін сапа көрсеткіші ретін мына коэффициент қолданылады:
Интеграция дәрежесі өскен кезде сапа коэффициентін өсіру үшін маңызды міндет ИМС алатын және сандық ИМС-нің элементарлы винтеліне келетін ауданды кішірейту. Бұл жағдайда жалпы коэффициентті қолданған абзал.
7.1-кестеде сандық ИМС-нің негізгі класстары үшін көрсеткіш коэффицеті мәні келтірілген.
§7.2. Сапа бақылау әдісі және имс сенімділік бағасы
Белгілі дәрежедегі ИМС сапасы дайындау технологиясы мен анықталады. Технологиялық процесстерде қиындықтар көп болады. Сондықан, деффектер табу үшін және оларды аластату үшін жүйеге сапа бақылаушысы енгізіледі.
ИМС сапа бақылаушысының екі түрі бар:
1) Өндірістік бақылау;
ИМС сапасының өндірістік бақылауы:
Дайндалған структураның параметрлерін бақылау;
Технологиялық режимді бақылау;- болып бөлінеді.
2) Дайын ИМС бақылау.
Өндірістік бақылау типтік технологиялық процесстің құрамдық бөлігі болып табылады және екі құрамға бөлінеді: Ашық дифекті, диогноз қою сипаттамасы.
Диагноздаушы бақылау деп дефектердің табиғаты туралы ақпарат беретін бақылаушыны айтады.
Кіріс бақылау- операцияға түсетін материалдардың, жартылай өндірістерді және т.б. бақылау.
Операциялық бақылау – өткізілген операцияның сапасын іске асырады.
Қабылдағыш бақылау- ИМС дайындаудың белгілі бір этапы біткеннен кейінгі бұйымды бақылаушы.
Дайын ИМС бақылауы технологиялық процесстегі өлшеуші операцияның аяқтаушы бақылаушысы.
Бастартусыз жұмыс мүмкіндігінің тәжірибелі мағынасы Po n i( t и i ) уақыт сынақтарында t и i әрбір жеке іріктеме үшін есептеледі:
Po n i( t и i )=(ni -di)/ ni (7.13)
Бас тарту ашықтылығының орташа статистикалық мағынасы келесі формуламен анықталады:
λ ст=(1-P ст)/t, мен бірге P ст ≥ 0,9; (7.14)
λ ст= (−2.3lg P ст/t) мен бірге P ст<0,9; (7.15)
ИМС бас тартуының таралуы экспоненталыққа қарағанда неғұрлым қиын заңға бағынады.Практикада кең қолданысты ИМС сенімділігінің мінездемесін,сенімділік көрсеткішінің ұйғарымына лайықты орташа-логарифмдік және вейбуллдық таралулар табады.
Егер суммалық жұмыс көлемі tΣ ИМС белгілі болса,онда бастартудың қарқындылығы:
λ=d/ tΣ (7.16)
мұндағы d-алынған ИМС сынағының тоқтатылу саны.
Бұл жағдайда,сандық тоқтатылу нөлге тең болады да,тоқтау қарқындылығы:
λ=0.69/ tΣ (7.17)
ИМС ның жоғары сенімділігі және салыстырмалы оның бас тартуының шағын саны сенімділіктің ең анық ақпаратын алуды қиындатады.Сондықтан статистикалық әдіс негіздемелік анықтамада немесе тапсырылған қарқынды тоқтатуды растауда,көп жағдайда рационалды емес техникалық-экономикалық түсінікте ыңғайлы болады. Мысалы , егер тоқтатудың қарқындылығы үшін 10-5 ч-1 сенімділігі 0,95 атқарылған жұмыста 100элементтік таңдауда шамамен элементтік-сағат 5*105,сол тоқтатуды растауды қуаттау үшін 10-5 ч-1 болса осы жағдайлар 10 жылдан көбірек уақытты қажет етеді.Сынаудың мұндай құны жүздеген мың және тіпті миллион рубл болады,ал алынған ИМС ақпарат сенімділігі үлкен уақыт аралығында,өтіп кеткен сынақ уақытынан бастап құндылығын жоғалтады.Ескеретін нәрсе ,сенімділіктің бұл сараптамасы микросхеманың сыртқы үлгілеріне емес тек қана тағайындалған ИМС түрінің және таратылатын нәтиженің үлгісіне арналған,осындай орынсыздықтар жоғарысенімді өнімнің сарапшылығына байланысты болады.Неғұрлым ИМС өзімен бірге күрделі функциональды құрылғының,көптеген параметрлерді сипаттайтын жұмысқақабілеттіліктің,пайдаланылатын сынағыш және өлшеуіш техника күрделілігінің дәрежесіне лайықты болуы керек.Бұл қателікте ИМС ның өлшеуіш параметрі өлшеуіш техникаларын өткізбейді.ИМС сенімділігі өсуінің белгіленген қиыншылығы сенімділіктің жоғары деңгейімен сай болады.Сондықтан қазіргі уақытта қолданылатын статистикалық метод бағасының сенімділігі негізінде физикалық ИМС сенімділігіне арналмаған,оның төменгі шекарасының растамасына ғана арналған.Фактылық ИМС сенімділігі микроэлектрон аппаратурасын анықтайды және басқа да зерттеушілер сияқты үлкен статистикалық материалдарды жинақтайды.
ИМС сенімділігінің сарапшылығында берілген қиындықтар негізгі физикалық сенімділіктің мәселесі болады.Физика-статистикалық әдістің моделдік физикадағы бұл түрін пайдалану кибернетикалық және басқада әдістерді қысқа уақыт аралығында аз шығынмен алуға мүмкіндік береді.Бұл әдістің негізгі тапсырмасы физика-математикалық моделдің өзгеруі негізінде физика-химиялық материалдардың құрамы мен құрылысына, болып жатқан және уақыт өте келе орындалатын түрлі сыртқы әсерлерге,сонымен қатар осы ИМС ның жұмыс қабілеттілігіне негізделеді.