29. Основные понятия и числовые характеристики надёжности
Надёжность — это свойство изделия сохранять во времени способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.
Основные понятия:
Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния изделия.
Наработка — продолжительность или объем работы изделия (измеряется в часах, циклах и т.д.).
Внезапный отказ — характеризуется скачкообразным изменением параметров (пробой диода).
Постепенный отказ — связан со старением и износом (деградация коэффициента усиления).
Числовые характеристики:
1.
Вероятность
безотказной работы
:
Вероятность
того, что в пределах заданной наработки
отказ не возникнет:
где
— общее число изделий,
— число отказавших изделий к моменту
.
2.
Вероятность
отказа
:
3.
Интенсивность
отказов
:
Отношение
числа отказавших изделий в единицу
времени к числу исправно работающих:
Для
большинства электронных приборов
зависимость
имеет вид «U-образной кривой» (периоды
приработки, нормальной эксплуатации и
износа).
4.
Средняя
наработка до отказа
:
Математическое
ожидание наработки изделия до первого
отказа. При постоянной интенсивности
отказов (
):
30. Основные принципы современной электроники. Закон Мура.
Основные принципы современной электроники
1. Миниатюризация: уменьшение физических размеров активных элементов (транзисторов) для повышения плотности их размещения на кристалле. Это снижает паразитную емкость и сокращает пути прохождения сигналов.
2. Интеграция: переход от дискретных компонентов к интегральным схемам (ИС), где миллиарды элементов изготавливаются в едином технологическом цикле на одной подложке.
3. Цифровизация: представление и обработка информации в двоичном виде, что обеспечивает высокую помехоустойчивость и возможность реализации сложных логических алгоритмов.
4.
Энергоэффективность:
снижение рабочего напряжения питания
и токов утечки для уменьшения удельной
рассеиваемой мощности (
).
5. Групповая технология: одновременное изготовление сотен идентичных микросхем на одной кремниевой пластине методами фотолитографии, ионной имплантации и напыления.
Закон Мура
Закон Мура — эмпирическое наблюдение, сделанное сооснователем Intel Гордоном Муром в 1965 году.
Классическая формулировка: количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца (позднее уточнение — каждые 18–24 месяца).
Экономический аспект: удвоение сложности схем происходит при сохранении или незначительном росте стоимости производства кристалла, что ведет к постоянному снижению стоимости функции (одного транзистора).
Следствия: экспоненциальный рост производительности процессоров и емкости модулей памяти.
Физические пределы: на современном этапе (техпроцессы 2–5 нм) соблюдение закона затруднено из-за квантовых эффектов (туннелирование через затвор), трудностей теплоотвода и достижения атомарных размеров слоев.