可靠性术语 | TI.com.cn

浴缸曲线通常用作一种可视化模型，用于说明产品故障率的三个关键阶段，而不是用于绘制某一特定产品系列的预期故障率变化曲线。通常很难获得足够的短期和长期失效信息来用校准的浴缸曲线对一批产品进行建模，因此需要通过可靠性建模进行估算。

半导体产品寿命主要分为三个阶段：

早期故障率（或婴儿期失效）：此阶段的特点是初始故障率较高，后期会迅速降低。
正常寿命：该阶段的特点是故障率基本保持恒定，并在器件的有效使用寿命期间保持稳定。故障率以"FIT"为单位描述，或可用故障间隔平均时间"（MTBF，单位为小时）"表示。
磨损失效损耗阶段：在这种情况下，固有磨损机制开始占支配地位，故障率开始呈指数级增长。产品寿命通常定义为从初次产出到进入耗损阶段之间的时间。

故障率是时间 t 发生故障的条件概率，即在器件已经存活至 t 时，在 t 时刻发生故障的概率。

它也可以表示为：在 t 到 t+ΔT 的时间间隔内，每单位时间发生故障的器件数量，占在时刻 t 仍然存活器件数量的比例。

如图所示，故障率随时间的变化在产品的早期阶段开始很高，然后迅速下降。在使用寿命阶段，故障率是恒定的。随着材料的退化和磨损，故障率会随着时间的推移而不断增加。

对于给定的样本大小 n， t 小时后将出现 m 次故障

工作小时 — 如果“n”个样品在故障次数“m”被记录之前运行了“t”小时，则

λavg — 平均故障率

FIT — 时基故障，每十亿小时运行中发生故障的器件数量。

您可以使用 TI 的可靠性估算器来获取大多数 TI 器件的时基故障率。

DPPM — 每百万缺陷器件数，也称为每百万发货的故障器件数。

MTTF（平均失效时间）= (t1+t2+t3+….tm)/m

它是故障发生的平均时间。MTTF 用于不可维修系统。

T50（中位失效时间）= 50% 器件发生失效所需的时间。

一半的故障发生在 T50 之前；另一半发生在 T50 之后。主要用于故障分布的统计处理。如果失效时间呈正态分布，则 T50 与 MTTF 相同。

MTBF（平均故障间隔时间）= [t1 + (t2- t1) + (t3 – t2) ….(tm – tm-1)]/m = tm/m

MTBF 是连续故障之间的平均时间。MTBF 用于可维修系统。这实际上是平均故障间运行时间，因为它不包括修复时间。

概率分布是描述器件失效比例随时间变化的图形或数学表示。对于有限的离散故障样本，该分布通常以直方图形式表示。该分布的曲线形状可用概率密度函数 (PDF) 进行数学表示。

概率密度函数 f(t)：该函数表示在特定时间 t 发生故障的概率，如 f(t).Δt

面积 f(t)·Δt 也可以用来预测在特定时刻 t 的预期故障数量。

累积分布函数 F(t)：它表示截至给定时间“t”的累计故障数量。

生存到时间 t 的概率表示另一种方式,它是生存到时间 t 的单位的比例。

故障和存活器件的总比例之和必须为 1。

R(t) + F(t) = 1

基于先前描述的 f(t)、F(t)、R(t) 和 l(t) 的定义

故障率 l(t) 恒定时，可靠性函数会变为指数分布。

对于恒定的故障率，如浴盆曲线的正常寿命部分，指数分布可用于对故障概率和寿命进行建模。

威布尔分布是一种由 Waloddi Weibull 提出的连续概率分布。在可靠性方面，它用于描述随时间变化的故障率。

在实际应用中，故障概率通常用 3 参数威布尔分布进行建模：

η、β、γ 是通过对器件进行应力测试直至失效来确定的参数。

在很多情况下，仅需两个参数即可对可靠性进行建模，此时威布尔分布可简化为：

β 称为“威布尔斜率”，η 称为分布的“特征寿命”。

浴缸曲线的三个部分（早期故障，使用寿命和磨损失效阶段）通常具有不同的故障分布形状，如图所示。

威布尔分布是一种灵活的数学函数，可用于表示浴缸曲线的三个阶段，通常只需两个可调参数：β 和 η。

这通常用于可靠性建模。