你也許會覺得我這個智商高達181的帥哥是個不識情趣的人，但其實并非如此。我喜歡在晚上讀點輕松的東西，例如Kreck 與 Lück合著的《諾維科夫猜想》，或者是卡沃·米德 (Carver Mead)的《集合電動力學》等。
這些巨著非常引人入勝，我相信你一定也深有同感。
這讓我對半導體的可靠性有了一點小小的聯想。不過我得在此聲明，我剛剛喝了點葡萄酒，所以我的想法可能會受到酒精的影響啊。
前面提到過的卡沃·米德 ，他的成就眾多，其中之一就是在1960年代，當戈登·摩爾(Gordon Moore)尚任職于飛兆半導體公司時，對摩爾定律 (即集成電路上的晶體管密度約每兩年便會翻一番) 所作出的貢獻。
1965年，戈登·摩爾剛剛開始進行他的數據繪制工作，按年份把芯片上晶體管的數目以對數的形式繪制出來。它們都是一些不起眼的手繪圖。現在我還保留了一些。
有一天，我們談到這些手繪圖。
他說：“你正在研究當物體極為微型化時發生的電子隧道效應，對嗎？”
“是的。”
“那不是會限制晶體管尺寸進一步縮小嗎？”
“的確是。”
“那么，可以達到多小？”
戈登追問這些非常簡單問題的方式，讓你確實覺得你應該知道所有答案，然而我并不知道。我說：“好的，我得去想一想”。從那天以后，我就一直在思考這個問題。
- 摘自Carver Mead在2006年 Telecosm 大會上的演講
摩爾定律的推動力在于，在我們制造出更小晶體管的同時，它們的制造成本也越來越低，而且工作性能也越來越高。這不是很了不起嗎？那么，工作性能更高意味著什么呢？ 這意味著這些晶體管的功耗會更低，開關速度也更快。正是這個小小的奇跡，推動了數字化革命的驚人進步。
在創業50多年之后，飛兆半導體今天已是功率管理和便攜式技術的領導廠商，而我們的工廠仍繼續以最先進的晶體管光刻技術提供各種領先的產品。
像我們這樣能夠為客戶不斷改進產品、同時又逐年降低價格的企業并不多。一般來說，如果你在大賣場購買廉價品牌的貨品，你對商品的質量、功能、可靠性的期望值就會降低。倘若你低價買了一輛汽車，你就會有心理準備，它不會像高檔品牌那么舒服，也不會那么安全可靠。但是，半導體企業的運作方式卻不是這樣。無論你花費多少來購買我們的產品，你都可以期待高可靠性、穩健堅固的部件。
年復一年，我們不斷改進，盡力生產出故障率超低的部件。舉個例子，飛兆的N –溝道FET NDT3055的FIT (Failure in Time, 1G元件小時的故障數量) 額定值為3.65，也就是說工作3127年才會出現一次故障。
讓我們仔細看看這意味著什么。我們當然無法創建大量的部件并進行長達3,127年的測試。當然我們很樂意這樣做，只是這并不可行。這個FIT 額定值是基于部件樣品的加速壽命測試，再將結果插入公式法而推算出來的。
其基本概念是，利用高濕度與過壓應力對樣品器件進行老化試驗，這樣便無需等待幾千年就可以估算出故障率。
如我上文所述，我們盡力為客戶創建出穩健可靠的器件。客戶可以參與到其中嗎？當然可以。
在建立我們的可靠性估計時，我們使用一個根據Arrhenius方程得出的溫度應力系數如下：
其中：
Ea = 半導體激活能量
k = 玻爾茲曼常數
Tu = 使用溫度(K)，或設計中的芯片溫度
Ts = 加速壽命測試中使用的應力溫度(K)。
所以，比如說你想提高一個系統的可靠性。利用本文末尾附帶的免費平均故障間隔時間(MTBF)工具，我們可以預測把工作溫度從100攝氏度降至90攝氏度后的效果。
我們對應力溫度進行控制，這些基于半導體工藝，一般為150攝氏度(423K)或175攝氏度(448K)。只是使用溫度是由你來控制，工作溫度越低，則可靠性更高。這就是你那部分的工作。
所以，比如說你想提高一個系統的可靠性。利用本文末尾附帶的免費平均故障間隔時間(MTBF)工具，我們可以預測把工作溫度從100攝氏度降至90攝氏度后的效果。
100度時，計算所得FIT為1009。
90度時，計算所得FIT為860。
這個改進夠了嗎？這得看你的需要了。
請注意，我并不是在談論這些數字的基本現實意義。說實在的，它們只是一些數字罷了。不過在實際設計中，其實也存在著相當數量的假設和未曾考慮的因素。
時間不早了，瓶子里也只剩下約半杯的酒。我還在想要不要把余下的酒留待下次再喝……
參考信息
Free MTBF Tool (免費平均故障間隔時間工具), Advanced Logistics Developments
《集合電動力學》(Collective Electrodynamics), Carver A. Mead, The MIT Press
《諾維科夫猜想》(The Novikov Conjecture), Matthias Kreck and Wolfgang Lück, Birkhauser Verlag