芯片能忍受高温吗?

  labcompanion ·  8 个月前  ·  25797 次点击
物理原理出发,为什么芯片等半导体等电子元件不能忍受高温(100℃左右)?
温度会影响很多很多参数,它们会对电路的各个方面产生影响。
zui大的问题就是电路延迟。温度会影响半导体器件的迁移率和阈值电压,但是这两者和温度的关系很复杂,而且不同材料的不同掺杂也会影响温度效应。通常情况下,在接近室温的情况下,迁移率和阈值都会随着温度的上升而降低,总体上来说,温度的上升会造成电路延时的增加。一旦延时过高,部分电路就会不能满足时序要求,从而输出错误的结果,这就导致电路功能出错。
在此过程中,温度升高将导致高能载流子的增多,这将导致晶体管的雪崩破坏几率增大,从而降低了电路的电压稳定性。如果没有足够的余量,当晶体管的工作电压达到一定程度的时候,很有可能会因为温度过高而导致短路,从而将芯片烧毁。这是目前比较少见的现象,主要是因为芯片的过热保护不够完善,所以才会出现这样的现象。
此外,还存在着一个严重的问题——电迁移。目前的集成电路大多都是用铜来连接,但因为铜原子太不稳定,很可能会因为电场会让铜原子流失,从而让连接线变得更窄。一般情况下,在#设计#芯片时,会按照#设计#电流的大小,选择一个足够大的线宽,以确保在芯片#设计#寿命内,铜线可以经受住电迁移的影响而不会断裂。但温度越高,电迁移效应就越强,120度的温度和宽度,其电迁移寿命就比105度的温度低了70%,严重影响了芯片的使用寿命。

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