芯片能忍受高溫嗎？

時(shí)間：2023-07-04

物理原理出發(fā)，為什么芯片等半導(dǎo)體等電子元件不能忍受高溫(100℃左右)？

溫度會影響很多很多參數(shù)，它們會對電路的各個(gè)方面產(chǎn)生影響。

zui大的問題就是電路延遲。溫度會影響半導(dǎo)體器件的遷移率和閾值電壓，但是這兩者和溫度的關(guān)系很復(fù)雜，而且不同材料的不同摻雜也會影響溫度效應(yīng)。通常情況下，在接近室溫的情況下，遷移率和閾值都會隨著溫度的上升而降低，總體上來說，溫度的上升會造成電路延時(shí)的增加。一旦延時(shí)過高，部分電路就會不能滿足時(shí)序要求，從而輸出錯(cuò)誤的結(jié)果，這就導(dǎo)致電路功能出錯(cuò)。

在此過程中，溫度升高將導(dǎo)致高能載流子的增多，這將導(dǎo)致晶體管的雪崩破壞幾率增大，從而降低了電路的電壓穩(wěn)定性。如果沒有足夠的余量，當(dāng)晶體管的工作電壓達(dá)到一定程度的時(shí)候，很有可能會因?yàn)闇囟冗^高而導(dǎo)致短路，從而將芯片燒毀。這是目前比較少見的現(xiàn)象，主要是因?yàn)樾酒倪^熱保護(hù)不夠完善，所以才會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象。

此外，還存在著一個(gè)嚴(yán)重的問題——電遷移。目前的集成電路大多都是用銅來連接，但因?yàn)殂~原子太不穩(wěn)定，很可能會因?yàn)殡妶鰰屻~原子流失，從而讓連接線變得較窄。一般情況下，在設(shè)計(jì)芯片時(shí)，會按照設(shè)計(jì)電流的大小，選擇一個(gè)足夠大的線寬，以確保在芯片設(shè)計(jì)壽命內(nèi)，銅線可以經(jīng)受住電遷移的影響而不會斷裂。但溫度越高，電遷移效應(yīng)就越強(qiáng)，120度的溫度和寬度，其電遷移壽命就比105度的溫度低了70%，嚴(yán)重影響了芯片的使用壽命。

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