Интегральные схемы
Работа десятков миллионов транзисторов, образующих интегральные микросхемы (ИС), неразрывно связана с потерями мощности. Генерируемое при этом тепло разогревает кристалл и частично отводится через корпус микросхемы. Превышение максимальной температуры приводит к тому, что ИС начинает работать некорректно или даже полностью выходит из строя.
Для ограничения потерь мощности и уменьшения перегрева ИС разработчики снижают рабочее напряжение и сокращают площадь кристалла. Однако уменьшение размеров кристалла также означает, что плотность размещения транзисторов возрастает. Таким образом, хотя в целом кристалл оказывается не таким горячим, локальный разогрев активных зон может быть значительным. Для защиты от локальных перегревов необходима реализация эффективных методов охлаждения. Если отвод выделяемого тепла не выполняется и не контролируется должным образом, то это приводит к сокращению срока службы микросхемы и даже к выходу ее из строя.
После включения питания температура кристалла ИС поднимается до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие с окружающей средой. Значение установившейся рабочей температуры влияет на величину наработки на отказ.
На практике часто используют эмпирическое правило, согласно которому при каждом повышении температуры кристалла на 10 °C происходит удвоение частоты отказов для этого компонента. Таким образом, снижение температуры на 10…15 °C может удвоить срок службы устройства. Соответственно, разработчики должны учитывать значение рабочей температуры, а также запас надежности устройства.