集成电路故障检测技术应用

集成电路故障检测技术应用

谷国华

鸿富锦精密电子（烟台）有限公司  山东省烟台市264006

摘要：随着电子技术的不断发展，我国社会很多领域都开始应用集成电路，而且多数现代电子设备都使用集成电路。如果集成电路发生故障，电路就必定无法稳定工作。基于此，本文主要概述了集成电路，而且分析了集成电路的故障分析和检测方法，希望可以为有需要的人提供参考意见。

关键词：集成电路；发展；故障分析；检测

前言：

近年来，在我国工业化社会日益发展的背景下，国家和企业都高度重视集成电路的改善。原来集成电路可以容纳的晶体管仅仅有十个，然而随着新技术的不断发展，当前我国集成电路容纳的晶体管已经超过十万个，使得集成电路得到普遍应用。并且原来集成电路出现故障，必须要检查很多晶体管，才可以将其故障解决，然而当前集成电路的晶体管超过十万个，所以传统的故障分析和检测方法已经很难满足实际需求。面对这种情况，必须要进一步改善集成电路的故障分析和检测方法，这样才可以更好地推动我国工业化稳定发展。

一、集成电路概述

集成电路属于微型半导体器件，是在20世纪中期兴起和发展的，利用多样化的工艺手段，比如：光刻以及氧化等等，将电路中需要的电容以及半导体等等元件和不同元件之间的布线都在一个介质或者多个介质集中，最后在管壳中封装，成为拥有电路功能的一种微型结构。集成电路具有显著的优势，比如：使用期限较长、体积较小以及焊接点较少等等，而且其生产成本不高，可以为工程实现大批量生产打下良好的基础，普遍应用在很多领域，比如：通讯领域、军事领域以及遥控领域等等。除此之外，在装配电子设备中运用集成电路，可以使装配密度得到显著的提高，确保设备正常稳定运行。
二、集成电路技术的发展
晶体管的出现标志着人类社会进入电子产业时代，这一里程碑事件发生在1947年12月份的美国贝尔实验室。杰克-基尔比是一位美国科学家，也是诺贝尔物理学奖得主。他于1958年9月制造出了世界上第一块半导体集成电路板，为电子行业开辟了新的领域。英特尔公司利用硅材料取代了锗元素制作新一代集成电路，降低了成本。这使得集成电路逐渐成为电子产品基础，推动了电子产品的普及。目前，绝大多数电子设备使用集成电路来制造。随着技术的发展，芯片尺寸不断缩小，目前已经能达到0.09um。半导体集成电路具有诸多优点，如低功耗、高集成度、小体积等，以半导体工艺为基础的通信元件正在广泛应用于通讯设备的末端。随着电子技术的飞速发展和对新技术的不断研究，截至2009年，集成电路产业规模已超过2600亿美元。半导体集成电路具备多方面优势，如功耗低、高集成度、小体积和庞大的产业规模。基于这些特点，半导体集成电路被广泛应用于通信系统中，包括移动电话、固定电话、笔记本电脑和数字编解码器等终端设备的制造。
三、常用的故障检测与排除方法
3.1短接法
    短接法是指对电力拖动与控制电路中电气设备的各部分进行短接，从而判断是否存在故障、定位故障位置的方法。短接法是一种针对性较强的检测方法，在实际应用中可以对连接点进行故障检测，如果线路与电器元件短接后故障消失，证明元件连接处发生故障，需要及时更换。目前常用的短接法有局部短接法和分段短接法两种。在电力拖动与控制电路故障检测中应用局部短接法，工作人员可以对设备两端的线路进行短接，若电路的电流流通，则故障位置为被短接电气设备。分段短接法可以对大规模电力拖动与控制电路故障进行检测，工作人员在进行故障检测时，可以先通过局部短接法确定故障范围，而后通过分段测量的方式对设备控制线路两端进行短接，确认具体的故障位置并进行处理。
3.2电路器件的替换
    对于存在故障的电子电路结构元件必须要立即进行替换，通过实施故障电子元件的替换操作来恢复电子电路的系统良好功能。电子电路的元件组成结构存在较为复杂的特征，因此关键就是要针对其中细小的电路元件进行异常缺陷的排查，进而实现了全面替换现存故障元件的目标。例如对于示波器检测得到的元件电阻波形异常情况而言，应当能够运用自动生成系统图像的技术仪器来准确判断电路电流的幅度值与波形改变特征。技术人员针对示波器显示的电流异常以及电阻异常故障应当能够引发重视，确保回路系统结构中的各个元件异常都能得到及时的察觉。对于电子电路的系统反馈回路应当予以切断操作，然后再去测试开环结构中的电路元件故障。
3.3实验法
    实验法适用于常规检测方法无法检测与排除故障的情况，工作人员可以对重点怀疑区域进行全面检测，通过实验法了解该区域内是否存在电力拖动与控制电路故障。若重点怀疑区域检测不到故障，则对其他区域进行检测，直至查找到故障点。实验法检测时，需要依次控制线路开关与电源，并检查和调整辅助系统，观察相关设备、线路是否能够正常工作。若所有部位均正常，则需对主系统进行检测，确保找出电力拖动与控制电路的故障点。
3.4故障的直观排查
    电子电路如果表现为电路运行的异常风险因素，那么电子电路的外观迹象就会比较明显。因此在检测电路故障的情况下，首先对于电子电路的直观故障形式应当给予准确的识别。直接检测的技术手段主要适用于测试电子电路是否存在了外壳过热、散发异常气味、系统噪声的强度过高、系统磁场的异常缺陷等。电路系统的检测人员通过进行直观的电路故障识别，应当能够初步判定电子电路现有的故障形成位置，进而有助于电路检测人员展开更加深入的故障测试工作。

四、集成电路应用前景展望
    通讯领域与集成电路技术之间的关系就像鱼和水一样密不可分。集成电路的出现让通讯领域取得了长足的进步，而通讯行业中不断涌现的新技术也推动了集成电路技术的快速发展。当前，光通信正日益取代传统通信方式，通信元件也趋向微型化，逐渐进入纳米级领域。预计光集成技术将在未来取代电子集成，这将为通信领域带来重大变革。
4.1在光纤通信系统中的应用前景
    全光通信的基础是能够实现全光信号处理和易集成的特性的新型高速全光器。它促使集成电路在光纤通信系统中蓬勃发展，并且将成为研究的重要焦点。然而，目前光通信系统仍面临一些问题，特别是网络速度有待提高。希望在未来的科技发展中，可以实现新型高速全光器的应用和创新。
4.2在无线通信系统中的应用前景
    终端芯片是无线通信的核心，它在无线设备中具有重要作用。尽管追求小型化一直是终端芯片发展的趋势，但未来的研究方向将更加多元化。研究应该集中在集成电路模块的多业务、多功能和多种工作模式上。除此之外，还有一些需要进行持续研究和创新的技术，比如智能天线技术、无线通信终端之间的信息传递以及软件无线电技术等。这些技术将为通信集成电路技术的进步提供重要助力，并丰富其发展的内涵。
结语：
总而言之，集成电路在使用过程中难免会出现各种故障，如果不能及时解决这些故障，就很有可能影响其正常运行。因此，为了可以尽快找到故障和解决故障，必须要经常检测集成电路，而检测的方式各种各样，不同的检测方法有不同的优点和缺点，只是依赖一种检测方式难以检测集成电路，需要采取多样化的检测方式。在检测过程中应该仔细分析，合理运用，这样可以便于在较短的时间内找到集成电路的故障，影响其在实际运行中出现故障，降低运行效率。
参考文献：
[1]蔡沛.集成电路故障注入攻击仿真方法[J].电子技术与软件工程,2018(14):85.
[2]邓鹏杰. 集成电路抗故障注入攻击安全评估方法研究[D].天津大学,2017.
[3]高辰.集成电路技术应用及其发展前景研究U].科技与创新,2017(24):153-154.