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集成電路可靠性設(shè)計范文第1篇

【關(guān)鍵詞】單片機；硬件電路；可靠性

1 單片機及其相關(guān)元器件的選擇

為提高單片機系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標準的要求，各個單片機廠家在設(shè)計單片機內(nèi)部電路時均采取一些新的技術(shù)措施。一些新興的單片機還在單片機內(nèi)部增加了看門狗定時器，如AT89C51的換代產(chǎn)品AT89S51。有的單片機還內(nèi)置電源檢測和復(fù)位電路，如微芯公司的某些型號的PIC單片機，這些措施大大增強了單片機自身的抗干擾能力。因此從選型上來看，可以考慮選擇一些新型的單片機，如ATMEL公司推出的AT89S51，不但內(nèi)含看門狗定時器，而且可以關(guān)閉ALE信號以提高系統(tǒng)的可靠性。除了MCU的選擇外，其他元器件的選擇也很重要，如半導(dǎo)體二極管、三極管以及集成電路各項電氣參數(shù)應(yīng)能滿足系統(tǒng)性能的基本要求。在集成電路的選擇上也有一個基本的原則，一般情況下，CMOS數(shù)字集成電路的抗干擾能力要強于TTL集成電路，這是因為CMOS數(shù)字集成電路的噪聲容限較TTL的高，因而比較而言其抗干擾能力也強。對于常用的TTL門電路，其抗干擾能力也有區(qū)別，54系列集成電路的工作溫度和電源電壓都比74系列的高，一般應(yīng)用于環(huán)境較為惡劣的場合，抗干擾能力也高于74系列。在使用CMOS芯片時，由于CMOS芯片的輸入電阻極大，因此對于干擾信號比較敏感，因此電路不用的輸入引腳不可開路，可以根據(jù)實際情況將輸入端接電源或直接接地，否則的話很容易增加CMOS芯片的功耗，嚴重的會導(dǎo)致芯片被靜電擊穿。

2 電路板PCB布線的可靠性設(shè)計

2.1 布線:PCB導(dǎo)線的布設(shè)應(yīng)盡可能的短，印制導(dǎo)線的拐彎如能成圓角則不采用直線形式，以減小高頻信號對外的發(fā)射與耦合。布置雙面板時，正反兩面的導(dǎo)線應(yīng)采用垂直布線，避免相互平行，以減小寄生耦合。走線的寬度應(yīng)能滿足電氣性能要求，導(dǎo)線寬度在大電流情況下還要考慮其溫度。通常情況下（經(jīng)驗值），1mm寬度走線的最大承載電流在1~2A之間（根據(jù)板材而定），信號線可選擇在10~12mil（約0.25~0.3mm）。在高密度、高精度的印制線路中，導(dǎo)線寬度和間距一般可取12mil（0.3mm）。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，應(yīng)采取線路板全局性環(huán)形屏弊，并盡可能讓地線和電源線寬一些。走線導(dǎo)線的間距必須能滿足電氣安全要求，最小間距至少要能滿足所能承受的電壓，如條件允許，間距應(yīng)盡量寬些。由于電路板的一個過孔會帶來大約10PF的電容效應(yīng)，這對于高頻電路，將會引入太多的干擾，所以在布線的時候，應(yīng)盡可能地減少過孔的數(shù)量。

2.2 接地:在地線的布置上，數(shù)字地和模擬地要分開布置，最后都要接到電源地上，尤其是在設(shè)計A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路時一定要遵守該規(guī)則，否則可能會大幅度降低A/D采樣的精度。其次，地線應(yīng)盡量加寬加粗，若線徑很細，接地電位則隨電流的變化而變化，會造成系統(tǒng)的抗噪聲性能變壞。因此應(yīng)將接地線盡量加粗，如有可能，接地線的寬度應(yīng)大于3mm。最后，接地線最好構(gòu)成閉環(huán)路，這是因為印制線路板上的集成電路元件在流過大電流時，因受接地線粗細的限制，會在地線上產(chǎn)生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降，若將接地線構(gòu)成環(huán)路，則會縮小電位差值，提高電子設(shè)備的抗噪聲能力，在設(shè)計數(shù)字電路時更應(yīng)如此。

3 抗干擾措施

集成電路可靠性設(shè)計范文第2篇

【關(guān)鍵詞】可靠性；故障率；可靠性設(shè)計

隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，人們對產(chǎn)品的使用性能要求不斷提高，同時也更加重視產(chǎn)品的可靠性和安全性。我國在20世紀70年代在電子工業(yè)和航空工業(yè)中初步形成可靠性研究體系，并應(yīng)用于軍工產(chǎn)品，與先進國家差距20～30年。目前我國在用的可靠性標準是國家軍用標準《GJBZ299C-2006電子設(shè)備可靠性預(yù)計手冊》，此標準為電子設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性預(yù)計提供了基本數(shù)據(jù)和方法。本文簡述電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計理論，對電子產(chǎn)品的可靠性設(shè)計方法提出參考性建議。

1.可靠性的技術(shù)指標

產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力稱為可靠性。“規(guī)定條件”指使用時的環(huán)境條件和工作條件；“規(guī)定時間”指產(chǎn)品規(guī)定的任務(wù)時間；“規(guī)定功能”指產(chǎn)品規(guī)定的必須具備的功能及其技術(shù)指標。

衡量產(chǎn)品可靠性水平標準有定量的，也有定性的，最常用的有可靠度、可靠壽命、故障率（失效率）λ（t）、有效壽命與平均壽命、平均無故障工作時間MTBF，本文只介紹常用的兩種評價方式。

1.1平均無故障時間MTBF

在規(guī)定條件下、規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率；平均故障間隔時間MTBF的計算方法有兩種。

（1）元器件計數(shù)法：該方法適用于產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的早期。它的優(yōu)點是不需要詳盡了解每個元器件的應(yīng)用及它們之間的邏輯關(guān)系就可迅速估算出產(chǎn)品的故障率，但預(yù)計結(jié)果比較粗糙，本文不做具體說明。

（2）應(yīng)力分析法：適用于電子產(chǎn)品詳細設(shè)計階段，產(chǎn)品具備了詳細的元器件清單、電應(yīng)力比、環(huán)境溫度等信息，這種方法比元器件計數(shù)法準確，是產(chǎn)品在定型和批量生產(chǎn)時進行可靠性分析實際應(yīng)用的方法。

首先求出每個元器件的工作故障率λpi=λbπEπTπQ

式中：λpi―第i種元器件的工作故障率；

λb―元器件基本故障率； πE―環(huán)境系數(shù)；

πT―溫度系數(shù)；πQ―質(zhì)量系數(shù)。

然后計算產(chǎn)品的工作故障率λs：

λs=Nλpi

式中：λpi―第i中元器件的工作故障率；

N―第i種元器件的數(shù)量； n―產(chǎn)品中元器件的種類數(shù)。

最后計算產(chǎn)品的平均無故障時間MTBF=1/λs。

1.2產(chǎn)品故障率λ（t）

產(chǎn)品在規(guī)定的使用條件下使用到時刻t后，產(chǎn)品失效的概率。

λ（t）可用下式進行計算：

λ（t）=

式中：Δr（t）―t時刻后，Δt時間內(nèi)的發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)；

Δt―時間間隔；Ns（t）―在t時刻沒有發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)。

1.3浴盆曲線

大多數(shù)產(chǎn)品的故障率隨時間的變化曲線形似浴盆，故將故障率曲線稱為浴盆曲線。產(chǎn)品故障機理雖然不同，但產(chǎn)品的故障率隨時間的變化大致可分為三個階段：

（1）早期故障階段：在產(chǎn)品投入使用的初期，產(chǎn)品的故障率較高，且存在迅速下降的特征。

（2）偶然故障階段：在產(chǎn)品投入使用一段時間后，產(chǎn)品的故障率可降到一個較低的水平，且基本處于平衡狀態(tài)，可以近似認為故障率為常數(shù)。

（3）耗損故障階段：在產(chǎn)品投入使用相當(dāng)長時間后，產(chǎn)品進入耗損故障期，產(chǎn)品的故障率迅速上升，出現(xiàn)大量的產(chǎn)品故障或報廢。

2.可靠性設(shè)計技術(shù)

可靠性設(shè)計包括對產(chǎn)品的可靠性進行預(yù)計、分配、技術(shù)設(shè)計、評定等工作。為提高電子產(chǎn)品的可靠性，產(chǎn)品設(shè)計時應(yīng)注意結(jié)構(gòu)盡量簡單化、插件化，盡量選用成熟的結(jié)構(gòu)和典型的電路，還要對產(chǎn)品的性能、可靠性、經(jīng)濟性綜合考慮。

常采用的可靠性設(shè)計技術(shù)有元器件的降額設(shè)計、冗余化設(shè)計、熱設(shè)計、電磁兼容設(shè)計等。

2.1降額設(shè)計

降額設(shè)計是使元器件在低于額定值的應(yīng)力狀態(tài)下工作。為了提高元器件的使用可靠性，延長產(chǎn)品的壽命，降低施加在器件上的工作應(yīng)力（如：電、熱、機械應(yīng)力等），以保證電路既能可靠地工作，又能保持所需的性能。通常電阻降額是降低其使用功率與額定功率之比，電容降額是使工作電壓低于額定電壓，半導(dǎo)體分立器件降額是使功耗低于額定值，接觸元件則降低張力、扭力等。

電子元器件通常有一個最佳的降額范圍，在這個范圍內(nèi)，元器件工作應(yīng)力的變化對其失效率有顯著的影響。設(shè)計時應(yīng)綜合考慮降額的條件及降額的量值，使降額時設(shè)備的可靠性增長效益最大，設(shè)計上實現(xiàn)困難最小。

2.2熱設(shè)計

由于現(xiàn)代電子設(shè)備所用的電子元器件的密度越來越高，這將使元器件之間通過傳導(dǎo)、輻射和對流產(chǎn)生熱耦合。因此熱應(yīng)力是影響電子元器件失效率的一個最重要的因素。對于某些電路來說，可靠性幾乎完全取決于熱環(huán)境。有資料表明環(huán)境溫度每提高10℃，元器件壽命約降低1/2，這就是有名的“10℃法則”。為了達到預(yù)期的可靠性目的，必須將元器件的溫度降低到實際可以達到的最低水平。

熱設(shè)計包括散熱、加裝散熱器和制冷三類技術(shù)， 最常采用的方法是加散熱器方式，如在計算機機箱的電源附近加上風(fēng)扇，以達到物理散熱。

2.3冗余設(shè)計

冗余設(shè)計是用一臺或多臺相同單元（系統(tǒng)）構(gòu)成并聯(lián)形式，當(dāng)其中一臺發(fā)生故障時，其它單元仍能使系統(tǒng)正常工作的設(shè)計技術(shù)。這種設(shè)計技術(shù)通常應(yīng)用在比較重要，而且對安全性及經(jīng)濟性要求較高的場合，如鍋爐的控制系統(tǒng)、程控交換系統(tǒng)等。

2.4電磁兼容性設(shè)計

電磁兼容性問題可以分為兩類：是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。

為了使產(chǎn)品達到電磁兼容狀態(tài)，通常采用印制電路板設(shè)計、電源線濾波、信號線濾波、接地等技術(shù)。印制電路板應(yīng)盡量采用大板或多層板以減少接插點，元器件布局時發(fā)熱元件遠離關(guān)鍵集成電路，布線盡量避免直角走線。對噪聲干擾特別敏感的器件應(yīng)重點隔離。頻率大于10兆赫的高速器件走線盡可能短。對于常插拔的部件，設(shè)計成單面走線，盡量避免從兩側(cè)引出電纜，以便減小共模電流輻射。電源線應(yīng)盡可能的靠近地線，數(shù)字地與模擬地分開。低頻電路的地采用單點并聯(lián)接地，高頻電路采用多點串聯(lián)接地，接地線加粗構(gòu)成閉環(huán)路。

3.結(jié)束語

隨著電子產(chǎn)品的技術(shù)革新和廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品可靠性已成為衡量企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)指標。近年來，國家電網(wǎng)招標文件中就明確規(guī)定了投標企業(yè)必須提供包括產(chǎn)品設(shè)計方案、主要元器件性能、可靠性計算過程及結(jié)果、可靠性相關(guān)工藝等內(nèi)容的可靠性預(yù)計報告，這也促進了企業(yè)在設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)和試驗中開展可靠性設(shè)計和分析工作，為產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性管理工作建立了良好的基礎(chǔ)。

【參考文獻】

[1]錢振宇.開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計、測試和典型案例.電子工業(yè)出版社ISBN，2011-07-01.

集成電路可靠性設(shè)計范文第3篇

【關(guān)鍵詞】開關(guān)電源 可靠性 三防設(shè)計

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，開關(guān)電源已經(jīng)應(yīng)用于人們生活的方方面面，人們對開關(guān)電源的的可靠性要求也在不斷的提高，開關(guān)電源的可靠性是保證設(shè)備正常運行的關(guān)鍵。為此如何設(shè)計出可靠性性能高的開關(guān)電源成為相關(guān)研究者重點研究的方向。

1 開關(guān)電源可靠性設(shè)計

1.1 供電方式的選擇

集中式供電系統(tǒng)和分布式供電系統(tǒng)是開關(guān)電源主要兩種供電方式，其中集中式供電系統(tǒng)會由于輸出間和傳輸距離不同的偏差，容易造成壓差，給整個供電的質(zhì)量造成影響，另外，集中式供電系統(tǒng)采用一臺電源集中供電，一旦該電源發(fā)生故障就會影響整個供電系統(tǒng)，分布式供電系統(tǒng)相比集中式供電系統(tǒng)供電質(zhì)量具有一定的優(yōu)勢，其供電電源和負載距離比較近，能夠有效改善動態(tài)響應(yīng)特性，除此之外，還具有能源損耗小，傳輸效率高，節(jié)約能源的優(yōu)點，因此分布式供電星相比集中式供電具有一定的可靠性。在設(shè)計開關(guān)電源時，出于可靠性的考慮，通常都應(yīng)用分布式供電系統(tǒng)，

1.2 電路拓撲選擇

開關(guān)電源的拓撲的結(jié)構(gòu)非常多，有推挽式、半橋、全橋、單端正激式，單段反激式，雙管正激式，雙單端正激式、雙正激式等八種拓撲結(jié)構(gòu)，雙橋或者半橋正激式電路開關(guān)能夠滿足電源最大的輸入電壓，所以在選擇開關(guān)管時比較容易，單端反激式、單端正激式、推挽式雙端正激式、電路拓撲，其開關(guān)管的承受電壓大約是2倍的輸入電壓，給開關(guān)管選擇帶來很大的困難。全橋拓撲結(jié)構(gòu)和推挽式拓撲結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)單向偏磁飽和現(xiàn)象，容易造成開關(guān)管損壞，半橋電路本身具有自動抗不平衡的特點，可以有效改善開關(guān)管損壞的現(xiàn)象。所以根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)的特點，為了保證開關(guān)電源的可靠性通常選用雙管正激式電路或者半橋電路。

1.3 控制策略

電流型PWM控制主要是中小功率電源中應(yīng)用的方法，其在電壓控制方面具有以下優(yōu)勢：

（1）比電壓型控制速度快，并且不出出現(xiàn)電流過大損壞開關(guān)管的現(xiàn)象，降低了短路故障和過載現(xiàn)象；

（2）比電壓型紋波穩(wěn)定；

（3）容易補償，環(huán)路穩(wěn)定；

（4）快速的瞬態(tài)響應(yīng)和優(yōu)良的電網(wǎng)電壓調(diào)整率。經(jīng)過實踐證明50W開關(guān)電源采用電流控制，輸出紋波大約為25mV，遠遠比電壓控制型優(yōu)良。

硬開關(guān)技術(shù)往往會受到開關(guān)損耗的影響，一般情況下，其開關(guān)頻率都在350kHZ之下，利用諧振原理的軟開關(guān)技術(shù)，可以將開關(guān)的損耗降低到零。軟開關(guān)技術(shù)具有諧振變換器和PWM變換器的優(yōu)點，可以應(yīng)用于大功率帶能源中。

1.4 元器件

元器件能夠直接影響開關(guān)電源的可靠性，通常開關(guān)電源中元器件失效主要有以下幾種原因。

1.4.1 質(zhì)量問題

制造質(zhì)量出現(xiàn)問題，解決的方法只有一個就是嚴格的選擇元器件，避免不成熟、劣質(zhì)的元器件投入使用，選擇有知名度的廠家，最大限度的避免因元器件質(zhì)量問題影響開關(guān)電源的可靠性。

1.4.2 器件可靠性問題

器件可靠性是常見的基本失效問題，主要和元器件的工作應(yīng)力水平有關(guān)，因此需要選擇可靠性良好的元器件，在選擇元器件時將早期失效。密封性能不合格。穩(wěn)定性差、電參數(shù)不合格、外觀不合格的元器件剔除。在應(yīng)用元器件之前進行非破壞性試驗進行篩選，通過非破壞性試驗可以明顯降低元器件可靠性的問題，在進行非破壞性試驗時需要讓普通電容器和電阻在室溫條件下，嚴格按照技術(shù)要求進行測試。

1.4.3 設(shè)計問題

為了有效降低設(shè)計問題導(dǎo)致的元器件失效，因此在選擇元器件時最好選用硅半導(dǎo)體，盡量少用褚半導(dǎo)體或者避免使用褚半導(dǎo)體，；最好使用集成電路，盡可能降低分離器件的數(shù)目；盡量使用玻璃封裝或者金屬封裝、陶瓷封裝的器件，杜絕使用塑料封裝的器件；設(shè)計的原則一般是不使用電位器，但是如果無法避免，就需要對電位器最好封裝措施，對于在惡劣環(huán)境下。例如潮濕、煙霧等，在設(shè)計時不要選用率電解電容，由于鋁電解電容自身的特性，導(dǎo)致其容易在惡劣的環(huán)境中發(fā)生腐蝕，進而影響設(shè)備的正常運行。在航天設(shè)備中應(yīng)用的元器件因為常常受到空間粒子的影響，容易導(dǎo)致鋁電解電容發(fā)生分解。因此在選擇時盡量不要選用率電解電容。

1.4.4 能源損耗問題

能源損耗問題和元器件的工作應(yīng)力沒有關(guān)系，主要和元器件的工作的時間有關(guān)，例如鋁電解容易如果長時間運行，鋁電解電容的電容液就會會被破壞，相應(yīng)的電電容容量就會降低，電解液沒損失40%，電容量就會下降20%。如果點容易的芯子出現(xiàn)干涸，就無法在繼續(xù)運行，因此為了避免這種情況的發(fā)生，在設(shè)計開關(guān)電源時，最好注明率電解電容的更換時間，在使用達到更換時間時，強制對其進行跟換。

1.5 安全設(shè)計和三防設(shè)計

安全性是開關(guān)電源重要的一項性能指標，如果開關(guān)電源不具有安全性就不可能實現(xiàn)預(yù)定的功能，還特別容易發(fā)生安全事故，從而導(dǎo)致發(fā)生無法挽回的重大損失。因此開關(guān)電源必須要具有很高的安全性，那么在設(shè)計開關(guān)電源時，需做好防止觸電燒傷的措施，對于防觸電可以將輸出端設(shè)計為空，對于防燒傷控制其暴露在外面的機殼以及散熱性等零件不要讓去其溫度超過60度。在開關(guān)設(shè)計時，密封的要求也非常高，因此對于要求密封的器件做好相應(yīng)的密封措施了對于暴露在空氣中的結(jié)構(gòu)，不要設(shè)計凹陷的結(jié)構(gòu)，做好防潮防腐蝕措施，對于開關(guān)的電源結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用密封或者半密封的形勢隔絕不利的因素，在組建表面涂覆準用的防潮、防霉菌、防鹽霧氫氣，避免任何對開關(guān)電源不利的因素，保證開關(guān)電源的可靠性。

2 結(jié)束語

開關(guān)電源的可靠性和開關(guān)電源設(shè)備的性能息息相關(guān)，因此保證開關(guān)電源的可靠性保證開關(guān)電源的設(shè)備的正常運行，選擇合適的元器件，合適的拓撲電路沒做好安全設(shè)計和三防設(shè)計可以有效提高開關(guān)電源的可靠性。

參考文獻

[1]姚洪平，劉億文，薛晨光.開關(guān)電源可靠性設(shè)計研究[J].電子制作，2013，17：39.

[2]劉志雄.開關(guān)電源可靠性設(shè)計探討[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010，09：325-326.

[3]黃永俊，張居敏，胡月來.開關(guān)電源可靠性的設(shè)計[J].農(nóng)機化研究，2005，02：147-148.

集成電路可靠性設(shè)計范文第4篇

國奇科技以“最優(yōu)設(shè)計，助造最優(yōu)中國芯！”為使命，以“一次量產(chǎn)成功”為承諾，以“最優(yōu)面積、最優(yōu)性能、最優(yōu)功耗、最優(yōu)質(zhì)量和最優(yōu)良率”為目標來達到并超越客戶對產(chǎn)品質(zhì)量、信實服務(wù)、生產(chǎn)成本、快速量產(chǎn)的期望，促進其產(chǎn)品快速為市場所廣泛接受，并使國奇科技成為其最為信賴的設(shè)計生產(chǎn)服務(wù)合作伙伴。

記者:谷總您好!非常榮幸有機會對您進行采訪.能否請您先介紹一下貴公司的具體情況？

谷總:國奇科技2009年9月注冊，去年才開始真正意義上的經(jīng)營, 營業(yè)收入2200多萬人民幣，今年會到5000萬左右。目前，公司員工約一百人，近期還在招兵買馬，人員結(jié)構(gòu)很完善：研發(fā)人員大部分有海外或海外公司背景，平均學(xué)歷碩士；設(shè)計技術(shù)覆蓋180nm到28nm范圍，到現(xiàn)在為止生產(chǎn)性流片代表案例為55nm，一次性量產(chǎn)成功或直接量產(chǎn)成功可以保證。我們集中力量追求成功，目前也實際達到了百分之百成功。我們堅決不作惡性競爭，曲高和寡，能否真正做到百分之百成功可能會遭質(zhì)疑，所以國內(nèi)外沒有人這樣承諾。我們鄭重做出這樣的承諾――保證直接一次性量產(chǎn)成功，也是作為市場區(qū)隔的一種武器。

記者:在前不久召開的“通信集成電路會議”上，您向業(yè)界做了一個題為“有直接量產(chǎn)成功保證的集成電路設(shè)計服務(wù)“的專題演講，請您闡述一下確保一次流片量產(chǎn)成功與一次流片功能實現(xiàn)兩者之間有什么區(qū)別？

谷總:實現(xiàn)一次流片成功、做個試驗片好多人都能做到，通常這一步只為實現(xiàn)功能，設(shè)計目的達到就可以了。而確保一次流片量產(chǎn)成功是直接要滿足市場上各種具體要求，是要拿到市場上銷售的。做到一次性流片量產(chǎn)成功具體看以下幾項：（1）芯片面積是否足夠小。（2）每一個芯片的功能、性能是否完全達到，是否完全滿足這款產(chǎn)品在市場的適用性。（3）功耗是否做到了足夠低。對于一款新片而言,在同樣的芯片面積、同樣的功能與性能保證下,誰做的功耗越低就越具有競爭性。（4）可靠性問題。業(yè)界普遍不太關(guān)心這個問題，而我們不同，我們認為這也是設(shè)計問題，量產(chǎn)成功一定要有確定的可靠性指標。（5）芯片的良率。工藝沒有意外波動的情況下，好的設(shè)計是可以保證比較高的良率的。

記者:貴公司是如何幫助IC設(shè)計企業(yè)來實現(xiàn)一次流片量產(chǎn)成功的?

谷總:主要由前端設(shè)計和后端設(shè)計兩方面來保證:

前端設(shè)計一般被業(yè)界認為是客戶自己的事，與后端提供設(shè)計服務(wù)的公司無關(guān)，但我們不這么認為。通常是委托方將前端設(shè)計的結(jié)果（門級網(wǎng)表加上約束條件），交給設(shè)計服務(wù)方做成一個版圖，前端設(shè)計過程的對與錯即網(wǎng)表的對與錯與設(shè)計服務(wù)公司無關(guān)；這是我們過去20多年設(shè)計服務(wù)公司形成的套路。這樣只能保證50%以上的成功率。我們認為這樣不夠，我們認為直接一次量產(chǎn)成功才是我們與客戶的共同追求。具體說起來我們在前端設(shè)計階段對客戶項目進行7個方面的梳理：（1）時鐘信號（時鐘模塊）。絕大部分客戶項目中的時鐘模塊都有我們的建設(shè)性建議，因為后端物理實現(xiàn)和客戶理想時鐘之間會有差異，并且大的系統(tǒng)時鐘很復(fù)雜，所以時鐘模塊很重要。（2）檢查全局性信號如置位復(fù)位信號等。很多人在設(shè)計中采用了異步復(fù)位，但對一些細節(jié)如什么時候結(jié)束卻并不清楚。大的SOC系統(tǒng)復(fù)位信號非常復(fù)雜，往往這個時候我們就能在設(shè)計中發(fā)現(xiàn)不少問題。（3）時序關(guān)系，也叫時序約束關(guān)系。檢查整個系統(tǒng)時序的完整性、合理性，而這需要有做過物理實現(xiàn)的、處理過大芯片多系統(tǒng)的、有豐富經(jīng)驗的設(shè)計服務(wù)公司才行。（4）RTL 規(guī)范化處理。一個大型系統(tǒng)設(shè)計通常都是團隊合作，不同的設(shè)計人員由于經(jīng)歷、經(jīng)驗、背景不同使得編寫風(fēng)格不統(tǒng)一，每部分單獨看都沒有問題，但放在一起可能就沒法正常工作，這個時候要有一個系統(tǒng)的編碼風(fēng)格和有經(jīng)驗的技術(shù)專家從全局的角度把握整個設(shè)計；經(jīng)FPGA驗證過的RTL只反映算法實現(xiàn)的正確性，而并不能保證物理上可綜合、可實現(xiàn)，這是因為從FPGA代碼轉(zhuǎn)為SoC代碼后仍然還有一些地方需要進行調(diào)整，否則最后得到的芯片還可能無法正常工作。（5）芯片功耗的降低。如今低功耗已成為所有人關(guān)注的焦點之一，雖然功耗大小與后端設(shè)計以及制造工藝有一定關(guān)系，但我們認為后端對省電只能起到20%的作用，80%要靠前端設(shè)計來實現(xiàn)，如時鐘設(shè)計、RTL模塊管理等都與功耗有非常密切的聯(lián)系。我們協(xié)助客戶在前端設(shè)計及后端設(shè)計進行雙管齊下的功耗優(yōu)化。（6）合理的可測試性設(shè)計（DFT）方案。我們堅持對每一個芯片都做可測性設(shè)計，使可測試設(shè)計指標---故障覆蓋率達到各類產(chǎn)品對可靠性設(shè)計的要求，滿足故障覆蓋率、良率、缺陷產(chǎn)品比例三者之間的關(guān)系；并且我們盡可能從RTL階段就把完整的DFT方案做進設(shè)計中，此時可以做到覆蓋率最大，而且也最有效。（7）提供先進的RTL綜合方案，怎么樣把面積做小、功耗做小、性能做好、物理可實現(xiàn)以及庫單元的取舍等都是綜合時要考慮的。

后端設(shè)計：我們后端設(shè)計主要把住五個方面。首先是面積，面積大小直接影響芯片產(chǎn)品最終成本，一個7×7mm2的設(shè)計如果每邊縮小1mm成本就可降低27%，這是相當(dāng)大的節(jié)省；其次是性能，我們的目標是保證產(chǎn)品在所有額定溫度范圍和工藝條件下都滿足性能指標并正常工作；第三是功耗與電源結(jié)構(gòu)，我們對所有設(shè)計都用Apache工具進行靜態(tài)和動態(tài)功耗的分析，并結(jié)合經(jīng)驗做更合理估算，不僅保證最低功耗與供電結(jié)構(gòu)的安全可靠，而且在流片前就可進行精確預(yù)測；第四是通過保證故障覆蓋率水平的可測性設(shè)計與良率保證達到可靠性設(shè)計的目標；第五是良率，良率高底不能簡單看成是生產(chǎn)工藝的原因，在同樣工藝條件下不同的設(shè)計套路對良率影響很大，保證良率對設(shè)計方法和經(jīng)驗提出了很高的要求。

記者:國奇科技成立于2009年，在短短三年的時間里，你們?nèi)〉昧嗽鯓拥某煽?，市場合作情況如何？

谷總:經(jīng)過這兩年零一個月多的時間,公司內(nèi)部架構(gòu)及管理制度比較完善了，研發(fā)活動及公司運作標準操作規(guī)范即SOP也快完成，這是為ISO做準備的；關(guān)于技術(shù)方面，我們技術(shù)的覆蓋范圍，從0.18um到28nm, 包括相關(guān)的IP。IP方面去年做了一批，今年又做出來了一批。從去年到今年公司的知名度有所提升, 客戶接待我們的態(tài)度有明顯轉(zhuǎn)變, 市場對我們的認知度也有很大提高, 我們輸?shù)舨糠挚蛻舻脑虿皇羌夹g(shù)而是我們的品牌效應(yīng)還不夠吧。

記者:貴公司在技術(shù)創(chuàng)新方面有何表現(xiàn)？

谷總:在我看來技術(shù)創(chuàng)新要有套路。我們已有能處理上千萬門的扁平設(shè)計流程、數(shù)千萬門的層次化設(shè)計流程和高級低功耗設(shè)計流程，技術(shù)覆蓋了180nm到28nm。28nm在業(yè)界是比較先進的, 有很多東西要做歸納和聰明的組合。我們所有的庫都要自己重新進行特征參數(shù)提取的；我們自己也開發(fā)了很多很先進的IP供客戶選用；版圖知識產(chǎn)權(quán)已經(jīng)拿到了十項, 今年初步規(guī)劃要申請30項專利, 以后會更多。

記者:作為一家專業(yè)的設(shè)計服務(wù)公司，您認為成功的關(guān)鍵是什么？國奇科技的優(yōu)勢在哪里？未來有何發(fā)展策略？

谷總:有人認為成功的關(guān)鍵是與foundry綁定，如GUC與TSMC，對設(shè)計服務(wù)公司有實質(zhì)的支持，但這不是每家都做得到的。我們認為,擔(dān)保一次量產(chǎn)成功才是更重要的。直接量產(chǎn)成功五個要素：面積最小、性能最好、功耗最低、可靠性最好、良率最高, 相輔相成。我們對客戶產(chǎn)品的每項指標的承諾是,只會比原來承諾的更好,絕不會比最初的承諾差。我們堅持對客戶、對市場的忠實承諾,在邁向成功的路上,要每一步都穩(wěn)健、扎實、戒驕戒躁。

我們的發(fā)展策略也非常清晰,堅持現(xiàn)在走的路，把每個芯片、每個客戶項目做成功,做到我們承諾的量產(chǎn)程度,主線就這一條。我相信堅持走這條路線應(yīng)該會帶來正面的市場效應(yīng),應(yīng)該就會有不少回頭客的項目。

記者:您是如何看待中國的集成電路設(shè)計業(yè)？您對中國本土IC設(shè)計企業(yè)的發(fā)展有何建議？

集成電路可靠性設(shè)計范文第5篇

Abstract： The design of the electronic scales uses moisture-proof， waterproof and anti-shielding measures， the electronic scales has voltage detection function， the low pressure warning light of LCD display will illuminate when the voltage is below the normal operating voltage. Electronic scales are mainly constituted by microcontrollers， sensors and display device， and the weighing sensor used in this design is resistance strain gage.

關(guān)鍵詞： 多功能；精準電子秤；設(shè)計；實現(xiàn)

Key words： multi-function；precision electronic scales；design；achieve

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）04-0203-02

0 引言

目前，電子秤的發(fā)展趨勢是向提高精度和降低成本方向發(fā)展，這樣的趨勢勢必引起市場對高性能、低成本模擬信號處理器件需求的增加。下面作者設(shè)計一款多功能精準電子秤，旨在實現(xiàn)重量顯示數(shù)字化，提高勞動生產(chǎn)率。

1 設(shè)計思路

1.1 多功能精準電子秤硬件及電路設(shè)計 本多功能精準電子秤的硬件電路主要包括主控板硬件電路和LCD顯示屏控制板電路。其中主控制板硬件電路主要包括系統(tǒng)電源電路、微控制器LPC1766最小系統(tǒng)電路、以太網(wǎng)模塊電路、AD數(shù)據(jù)采集電路、FLASH存儲器模塊電路、鍵盤模塊、RS-232以及USB接口模塊。

微控制器LPC1766最小系統(tǒng)電路包括：電源電路，時鐘電路和復(fù)位電路。

以太網(wǎng)模塊部分主要由網(wǎng)絡(luò)芯片W5100電路和電路構(gòu)成。

AD模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊包括：AD芯片CS5460C電路以及電路構(gòu)成。FLASH存儲器選擇ATMEL公司的AT45DB081D芯片，該芯片的總線接口兼容SPI方式，與微控制器LPC1766的SPI接口相連。

LCD顯示屏控制板電路主要包括LCD顯示屏控制板微控制器AT89C52電路和顯示屏驅(qū)動芯片HT1621芯片的電路。

1.2 編輯軟件的設(shè)計 電子秤控制器的軟件主要功能為：系統(tǒng)初始化、顯示模塊軟件初始化、AD數(shù)據(jù)采集初始化、AD數(shù)據(jù)采集接收和發(fā)送數(shù)據(jù)、鍵盤處理任務(wù)、數(shù)據(jù)顯示等功能。本設(shè)計采用C語言作為主要的開發(fā)語言。

2 多功能精準電子秤的實現(xiàn)

2.1 硬件初始化 硬件初始化工作主要完成微控制器的工作模式設(shè)定和硬件資源分配，包括：

系統(tǒng)時鐘初始化工作是通過調(diào)用NXP公司給LPC17XX系列芯片開發(fā)的時鐘配置庫函數(shù)進行的。初始化工作實現(xiàn)的功能有：為系統(tǒng)的每一個組件設(shè)置時間，設(shè)置主要時鐘包括選擇外部高速晶體（12MHz）作為振蕩器的時鐘源，使能PLL功能使得芯片的主頻275MHZ-550MHZ，設(shè)置USB時鐘以及設(shè)置FLASH加速模塊等。本設(shè)計中函數(shù)為void target nit （void）。

中斷配置初始化工作通過調(diào)用的函數(shù)來實現(xiàn)。中斷配置初始化實現(xiàn)的功能有：嵌套向量中斷控制器的向量表基地址設(shè)置，通過向量表基地址的中斷信道號來確定中斷類型，禁止以及允許中斷服務(wù)程序，系統(tǒng)清除中斷服務(wù)程序。本設(shè)計中函數(shù)為類型， NT32S zyIsrSet （unsigned int uiChannel， unsigned long Ulf unction，unsigned int uiPrio）。

引腳初始化工作主要是配置微控制器LPC1766的管腳，由于芯片的引腳有復(fù)用功能，需要指定引腳使用哪個功能，本設(shè)計中函數(shù)為void pinlnit（void）；還需要配置引腳是用于輸入還是輸出，本設(shè)計中函數(shù)為void pconplnit（void）。

外部FLASH初始化主要完成的功能是選擇扇區(qū)，復(fù)制RAM數(shù)據(jù)到FLASH，扇區(qū)數(shù)據(jù)擦除，校驗數(shù)據(jù)，從FLASH讀取數(shù)據(jù)等功能。

SPI接口初始化主要完成的功能是SPI接口1的工作模式設(shè)定、時序設(shè)定、時鐘速率設(shè)定、字節(jié)發(fā)送和接收格式設(shè)定。

CS5460C初始化主要完成的功能是AD參數(shù)初始化，包括零點高低寄存器設(shè)置、零跟速度、零跟范圍、置零范圍、穩(wěn)定范圍等，配置CS5460C的各種寄存器包括/電流偏移寄存器、時基校準寄存器、狀態(tài)寄存器等。本設(shè)計中的函數(shù)為void AD-INIT（void）。

2.2 數(shù)據(jù)采集任務(wù)

2.2.1 CS5460C初始化 對CS5460C的程序設(shè)計首先應(yīng)從外部晶振開始。本文采用4.096MHz的外部晶振為芯片提供主時鐘，其啟動時有20ms的延遲，CS5460C沒有上電自動復(fù)位功能，需要人工通過發(fā)送3個OxFF命令字節(jié)和1個OxFE命令字節(jié)，使串口與字節(jié)界重新同步。接著設(shè)置配置寄存器的RS位使系統(tǒng)復(fù)位以初始化內(nèi)部邏輯。完成以上工作后，即可進行轉(zhuǎn)換。

2.2.2 開啟CS5460C CS5460C完成初始化以后即可進行數(shù)據(jù)樣，CS5460C采樣流程如下：A/D采樣模塊初始化5460芯片讀5460對采樣值濾波零點范圍判斷讀5460對采樣值濾波求凈載值乘校秤系數(shù)（內(nèi)碼）將內(nèi)碼值運算為重量值超載判斷返回到讀5460。

2.3 鍵盤處理任務(wù) 在鍵盤處理任務(wù)中，主要采用DM74LS154芯片進行單片機與鍵盤的讀寫操作。DM74LS154芯片是4線-16線的譯碼器，當(dāng)選通端（Gl、G2）均為低電平時，可將地址端（ABCD）的二進制編碼在一個對應(yīng)的輸出端，以低電平譯出。如果將G1和G2中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端，由ABCD對輸出尋址。鍵盤處理模塊主要的任務(wù)的總流程如下：開始讀鍵盤值判斷鍵盤值結(jié)束。

2.4 顯示模塊任務(wù) 在本設(shè)計中，顯示模塊是采用微控制器STC89C52來控制兩個HT1621芯片進行通信，通過串口來與主控制芯片LPC1766進行通訊。顯示任務(wù)總流程如下：開始復(fù)位初始化單片機init8052（）初始化HTl 621 init_htl621（）初始化串口 UART_Init（）調(diào)用顯示子程序diszh（）退出。

2.5 系統(tǒng)抗干擾性和可靠性設(shè)計

2.5.1 硬件電路抗干擾性和可靠性設(shè)計思路

在本設(shè)計中就是AD采樣芯片CS5460C。在本設(shè)計中將AD模塊采用屏蔽防護罩來防止外部信號對其干擾。另外，電路系統(tǒng)中的元器件、電源線、信號線等都高密度的集合在電路板中。電路板的好壞也直接影響著系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。而電路板好壞取決于元器件的選擇和布局：

元器件要分布要疏密一致，擺放要合理；應(yīng)加大它們的距離，以免因放電、擊穿而引起意外短路。在電源線路設(shè)計中要盡量的將電源和地線加粗；其次，應(yīng)在集成電路芯片的電源引腳和地線引腳之間加去耦電容；在PCB板設(shè)計完成之后要鋪銅，并設(shè)為地線網(wǎng)絡(luò)，以降低干擾。

2.5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計采取的措施

①指令冗余化。對于重要指令應(yīng)多次反復(fù)執(zhí)行，這樣可以糾正干擾引發(fā)的錯誤；對于頻率較低的采集數(shù)據(jù)，需要進行多次采集然后再進行濾波處理；對于對外輸出的指令，需要進行多次重復(fù)執(zhí)行以確保信號的可靠性。

②軟件看門狗技術(shù)。軟件看門狗不斷監(jiān)視程序循環(huán)運行時間，若發(fā)現(xiàn)超過已知的循環(huán)設(shè)定時間，就強迫程序返回到入口處，使系統(tǒng)運行重新納入正軌。這種干擾措施將使系統(tǒng)運行的可靠性大大提{。

3 裝機調(diào)試

用數(shù)據(jù)線將主控板、鍵盤、顯示屏和傳感器進行連接。接通開關(guān)電源，按下開關(guān)后，顯示屏顯示0-9自檢，然后進入稱重狀態(tài)。當(dāng)改變傳感器上物品重量時，顯示也隨之改變，這說明硬件和程序都可以正常運行；當(dāng)按下鍵盤的功能鍵時，都可以進入各個相應(yīng)的功能，說明鍵盤連接無誤，可以正常運行；當(dāng)用串口助手，通過串口進行數(shù)據(jù)收發(fā)時，都可以正常顯示，說明串口可以正常工作；當(dāng)用網(wǎng)線與計算機連接時，可以正常PING通在同一個局域網(wǎng)其他計算機的IP，說明網(wǎng)絡(luò)也可以正常工作。

參考文獻：

[1]電子稱重技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].儀表技術(shù)與傳感器，

2007，7：76-78.