集成电路可靠性设计与实践  085402M05004H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:鲁华祥,曹晓东,李文昌
授课时间: 星期二,第1、2、3 节
授课地点: 教一楼305
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14
课程编号: 085402M05004H 课时: 40 学分: 2.00
课程属性: 专业普及课 主讲教师:鲁华祥,曹晓东,李文昌 助教:
英文名称: Reliability Design and Practice of Integrated Circuits 召集人:

教学目的、要求

本课程为电子科学与技术学科研究生的学科研讨课。内容不仅涵盖电路设计、版图设计、工艺选取、封装结构选取和可靠性试验与评价等方面,而且紧密结合主流工艺平台下的集成电路工程研发实例及最新成果,重点介绍集成电路设计工程实践中存在的各种可靠性问题以及各种失效模式的预防与消除。本课程能够帮助从事集成电路设计的研究生了解并掌握集成电路可靠性设计相关的措施与手段。通过集成电路的可靠性设计,有效提高产品的可靠性水平,提高产品的竞争力。

预修课程

教 材

自编

主要内容

第一章	综述
主要介绍半导体集成电路的工艺发展,以及集成电路设计的国内外现状等。讲解半导体集成电路可靠性设计的定义、分析、量化、监测与控制等基本的概念与流程。CMOS是当前集成电路设计的主流工艺,以CMOS集成电路为例,介绍不可靠性的来源,包括空间上的不可靠性、时间上的不可靠性等。 
第二章	失效机理
本章将从与电路有关的失效机理、与封装有关的失效机理及与应用有关的失效机理等方面,对集成电路的失效机理进行详细的介绍与分析,为可靠性设计提供理论支撑。
第三章	可靠性数据统计分析基础
本章通过数据统计分析的角度,赋予产品可靠性以定量的数学表征。介绍可靠性的定义、可靠度、累计失效概率、失效分布密度以及通用的失效分布函数。
第四章	可靠性仿真
介绍集成电路可靠性仿真的背景,并介绍berkeley的仿真工具,以及其他的商业可靠性仿真工具(如:Mentor Graphics可靠性仿真工具,Cadence 可靠性仿真工具以及Synopsys可靠性仿真工具)。分别通过问题描述、设计实现、电路实例的方式,详细讲解集成电路设计中的确定性可靠性问题仿真、随机性可靠性仿真以及层次化的可靠性仿真。
第五章	可靠性设计
通过研制实例的分析,对芯片系统级设计中系统架构的系统级仿真验证进行讲解。介绍电路结构选择的原则、元器件选择的原则、功耗的分配原则等,研制实例及其分析。芯片的ESD问题分析,当前国内外芯片中采用的ESD结构及其工作原理分析。介绍版图设计过程中版图布局、走线宽度计算、纵向或横向寄生晶体管分析等。介绍封装质量对半导体集成电路的可靠性的影响。
第六章	可靠性试验与评价
可靠性试验是可靠性工作的重要组成部分,是保证和提高产品可靠性的必要手段。本章将介绍可靠性试验的基本内容,包括可靠性试验分类、主要环境适应性实验内容与目的、试验的设计方法等,并结合第三章的可靠性数据分析方法对试验数据进行统计处理与分析。
第七章	可靠性设计实验与评价
结合课堂理论内容,通过电路设计、版图设计和封装设计等设计实验,加深对集成电路可靠性设计理论的理解,达到提高集成电路的可靠性设计能力。
第八章	可靠性测试实验与评价
结合课堂理论内容,选择国内外不同公司的多款同类产品,进行可靠性指标的测试实验。通过对实验数据的分析,了解不同公司同类产品的可靠水平。

参考文献

主要参考书:
《微电子器件可靠性》,史保华等,西安电子科技大学出版社(ISBN:7-5606-0719-5),1999
《电子元器件可靠性工程》,孙青等,电子工业出版社(ISBN:7-5053-7792-2),2002
《军用电子元器件质量管理与质量控制》,罗辑等,国防工业出版社(ISBN:7-118-03284-0),2004
《电子元器件可靠性试验工程》,罗雯等,电子工业出版社(ISBN:7-121-00865-X),2005
《Analog IC Reliability in Nanometer CMOS》,Elie Maricau  Georges Gielen,Springer(ISBN 978-1-4614-6162-3),2012
《半导体集成电路的可靠性及评价方法》,章晓文等,电子工业出版社(ISBN:9787121271601),2013