एक बार जब एक चिप ओवरहीट हो जाती है, तो वह खराबी शुरू कर सकती है - उदाहरण के लिए, कई प्रोग्राम एक कंप्यूटर ओवरटाइट में कुछ या सभी भागों को एक बार विफल करना शुरू कर सकते हैं।
वास्तव में क्या होता है जो ओवरहीट होने पर चिप्स में खराबी करता है?
एक बार जब एक चिप ओवरहीट हो जाती है, तो वह खराबी शुरू कर सकती है - उदाहरण के लिए, कई प्रोग्राम एक कंप्यूटर ओवरटाइट में कुछ या सभी भागों को एक बार विफल करना शुरू कर सकते हैं।
वास्तव में क्या होता है जो ओवरहीट होने पर चिप्स में खराबी करता है?
जवाबों:
अन्य उत्तरों पर विस्तार करने के लिए।
अधिक कारण हैं, लेकिन ये एक महत्वपूर्ण कुछ बनाते हैं।
उच्च तापमान पर आईसी ऑपरेशन के साथ मुख्य समस्या व्यक्तिगत ट्रांजिस्टर की बहुत अधिक वृद्धि हुई रिसाव है। लीकेज करंट इस हद तक बढ़ सकता है कि उपकरणों के स्विचिंग वोल्टेज का स्तर प्रभावित होता है, जिससे सिग्नल चिप के भीतर ठीक से नहीं फैल सकते हैं, और यह काम करना बंद कर देता है। वे आमतौर पर तब ठीक हो जाते हैं जब उन्हें ठंडा होने दिया जाता है, लेकिन ऐसा हमेशा नहीं होता है।
उच्च तापमान संचालन (300 सी तक) के लिए विनिर्माण प्रक्रिया सिलिकॉन-ऑन-इन्सुलेटर सीएमओएस प्रौद्योगिकी को रोजगार देती है क्योंकि बहुत व्यापक तापमान सीमा पर रिसाव कम होता है।
बस कुछ उत्कृष्ट उत्तरों के अलावा: तकनीकी रूप से यह डोपेंट नहीं है जो अधिक मोबाइल प्राप्त करता है यह आंतरिक वाहक एकाग्रता में वृद्धि है। अगर कुछ भी डोपेंट / कैरियर्स को कम मोबाइल मिलता है, क्योंकि सिलिकॉन क्रिस्टल जाली "कंपन" के लिए शुरू होती है, तो वृद्धि के कारण थर्मल ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों और छेदों के लिए उपकरण के माध्यम से प्रवाह करने के लिए कठिन बना देती है - ऑप्टिकल फोनन बिखरने का मानना है कि मैं इसे फिशर कहता हूं लेकिन हो सकता है गलत हो।
जब आंतरिक वाहक एकाग्रता डोपिंग स्तर से परे बढ़ जाती है तो आप डिवाइस का विद्युत नियंत्रण ढीला कर देते हैं। आंतरिक वाहक वे हैं जो सिलिकॉन को डोप करने से पहले होते हैं, अर्धचालक का विचार यह है कि हम अपने स्वयं के वाहक को जोड़ जंक्शनों और अन्य दिलचस्प चीजों को उत्पन्न करने के लिए जोड़ते हैं जो ट्रांजिस्टर करते हैं। 150degC के बारे में सिलिकॉन सबसे ऊपर है इसलिए हीट सिंकिंग आरएफ और हाई स्पीड प्रोसेसर बहुत महत्वपूर्ण हैं क्योंकि 150degC व्यवहार में बहुत कठिन नहीं है। आंतरिक वाहक एकाग्रता और एक उपकरण के बंद रिसाव वर्तमान के बीच एक सीधा संबंध है।
जैसा कि अन्य चैप्स ने दिखाया है, यह सिर्फ एक कारण है कि चिप्स विफल हो जाते हैं - यह किसी चीज़ के लिए नीचे तक सरल हो सकता है जैसे कि एक तार का बंधन बहुत गर्म हो रहा है और यह पैड से बंद हो रहा है, चीजों की एक विशाल सूची है।
हालांकि रिसाव धाराओं में वृद्धि होती है, मैं कई एमओएस-आधारित उपकरणों के लिए एक बड़े मुद्दे की उम्मीद करूंगा कि एक चालू स्थिति में एमओएस ट्रांजिस्टर के माध्यम से पारित होने की मात्रा कम हो जाएगी क्योंकि डिवाइस गर्म हो जाता है। एक उपकरण को सही ढंग से संचालित करने के लिए, एक ट्रांजिस्टर जो एक नोड को स्विच कर रहा है, सर्किट के उस हिस्से में किसी भी अव्यक्त समाई को चार्ज या डिस्चार्ज करने में सक्षम होना चाहिए, इससे पहले कि कुछ भी उस नोड पर स्विच होने पर निर्भर करता है। ट्रांजिस्टर की वर्तमान-पासिंग क्षमता को कम करने से वह दर कम हो जाएगी जिस पर वे नोड्स को चार्ज या डिस्चार्ज कर सकते हैं। यदि ट्रांजिस्टर सर्किट के किसी अन्य भाग पर निर्भर होने से पहले नोड को पर्याप्त रूप से चार्ज या डिस्चार्ज करने में असमर्थ है, तो उस नोड को स्विच किया गया है, सर्किट में खराबी होगी।
ध्यान दें कि NMOS उपकरणों के लिए, निष्क्रिय पुल-अप ट्रांजिस्टर को आकार देते समय एक डिज़ाइन ट्रेड-ऑफ था; एक निष्क्रिय पुल-अप जितना बड़ा होता है, उतनी ही जल्दी नोड कम से उच्च पर स्विच कर सकता है, लेकिन नोड कम होने पर अधिक शक्ति बर्बाद हो जाएगी। इस तरह के कई उपकरणों को सही संचालन के किनारे के पास कुछ हद तक संचालित किया गया था और गर्मी-आधारित खराबी (और पुराने इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए, बने हुए) काफी सामान्य थी। सामान्य CMOS इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए, ऐसे मुद्दे आम तौर पर कम गंभीर होते हैं; मुझे इस बात का कोई अंदाजा नहीं है कि मल्टी-जीएचजेड प्रोसेसर जैसी चीजों में वे किस हद तक भूमिका निभाते हैं।
मौजूदा उत्तरों के पूरक के लिए, आज के सर्किट निम्नलिखित दो उम्र बढ़ने के प्रभावों के प्रति संवेदनशील हैं (न केवल ये बल्कि वे प्रक्रियाओं पर मुख्य हैं <150nm):
क्योंकि तापमान वाहक गतिशीलता को बढ़ाता है, यह HCI और NBTI प्रभाव को बढ़ाता है, लेकिन तापमान NBTI और HCI के लिए प्राथमिक कारण नहीं है:
ये दो सिलिकॉन उम्र बढ़ने के प्रभाव ट्रांजिस्टर (प्रतिसाद सब्सट्रेट को प्रभावित / बिगड़ने) से दोनों प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय नुकसान का कारण बनते हैं जो ट्रांजिस्टर वोल्टेज थ्रेशोल्ड (वीटी) को बढ़ाते हैं। परिणामस्वरूप भाग को प्रदर्शन के समान स्तर को बनाए रखने के लिए एक उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होगी, जो ऑपरेटिंग तापमान में वृद्धि का मतलब है और, जैसा कि अन्य पदों में कहा गया है, एक बढ़ी हुई ट्रांजिस्टर गेट रिसाव का पालन करेगा।
संक्षेप में, तापमान वास्तव में भाग की उम्र को तेज नहीं करेगा, यह उच्च आवृत्ति और वोल्टेज (यानी ओवरक्लॉकिंग) है जो एक भाग की आयु बनाएगा। लेकिन ट्रांजिस्टर की उम्र बढ़ने के लिए उच्च ऑपरेटिंग वोल्टेज की आवश्यकता होगी जो कि भाग को अधिक गर्म बना देगा।
कोरोलरी: ओवरक्लॉकिंग का परिणाम तापमान और आवश्यक वोल्टेज में वृद्धि है।
सामान्य कारण आईसीएस अपरिवर्तनीय रूप से विफल हो जाता है, क्योंकि उनके अंदर की एल्यूमीनियम धातु जो विभिन्न तत्वों के बीच इंटरकनेक्शन बनाने के लिए उपयोग की जाती है और उपकरणों को खोलती है या शॉर्ट्स बनाती है।
हां, रिसाव की धाराएं बढ़ जाएंगी, लेकिन आम तौर पर यह लीकेज करंट ही नहीं है जो एक समस्या है, लेकिन गर्मी जो इसका कारण बनती है, और परिणामस्वरूप आईसी के अंदर धातु को नुकसान होता है।
पावर सर्किट (उदाहरण के लिए बिजली की आपूर्ति, उच्च वर्तमान ड्राइवर आदि) क्षतिग्रस्त हो सकते हैं क्योंकि उच्च वोल्टेज पर, जब ट्रांजिस्टर चालक जल्दी से स्विच करते हैं, तो आंतरिक धाराएं उत्पन्न होती हैं जो डिवाइस के ऊपर कुंडी या इसके अंदर असमान बिजली वितरण का कारण बनती हैं जो स्थानीय का कारण बनता है हीटिंग और बाद में धातु की विफलता।
बार-बार थर्मल चक्रों की एक बड़ी (1000) की संख्या आईसी और पैकेज के यांत्रिक विस्तार के बीच बेमेल के कारण विफलता का कारण बन सकती है, जिससे अंततः बंधन तारों को प्लास्टिक पैकेज सामग्री और बाद में यांत्रिक विफलता के टूटने या फटने का कारण हो सकता है।
बेशक बड़ी संख्या में आईसी पैरामीट्रिक चश्मा केवल किसी दिए गए तापमान सीमा पर निर्दिष्ट किए जाते हैं, और ये इसके बाहर नहीं हो सकते हैं। डिजाइन के आधार पर, यह विफलता या अस्वीकार्य पैरामीट्रिक पारी (जबकि आईसी तापमान सीमा से बाहर है) का कारण बन सकता है - यह अत्यधिक उच्च या निम्न तापमान के लिए हो सकता है।