物質(zhì)存在的形式多種多樣，固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性差或不好的材料，如金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等，稱為絕緣體。而把導(dǎo)電、導(dǎo)熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導(dǎo)體。可以簡(jiǎn)單的把介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料稱為半導(dǎo)體。與導(dǎo)體和絕緣體相比，半導(dǎo)體材料的發(fā)現(xiàn)是晚的，直到20世紀(jì)30年代，當(dāng)材料的提純技術(shù)改進(jìn)以后，半導(dǎo)體的存在才真正被學(xué)術(shù)界認(rèn)可。電阻率介于金屬和絕緣體[1]之間并有負(fù)的電阻溫度系數(shù)的物質(zhì)。半導(dǎo)體室溫時(shí)電阻率約在10E-5~10E7歐姆·米之間，溫度升高時(shí)電阻率指數(shù)則減小。半導(dǎo)體材料很多，按化學(xué)成分可分為元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體兩大類。鍺和硅是常用的元素半導(dǎo)體；化合物半導(dǎo)體包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物（砷化鎵、磷化鎵等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物（ 硫化鎘、硫化鋅等）、氧化物（錳、鉻、鐵、銅的氧化物），以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體（鎵鋁砷、鎵砷磷等）。除上述晶態(tài)半導(dǎo)體外，還有非晶態(tài)的玻璃半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體等。

　　你也許會(huì)覺(jué)得我這個(gè)智商高達(dá)181的帥哥是個(gè)不識(shí)情趣的人，但其實(shí)并非如此。我喜歡在晚上讀點(diǎn)輕松的東西，例如Kreck 與 Lück合著的《諾維科夫猜想》，或者是卡沃·米德 （Carver Mead）的《集合電動(dòng)力學(xué)》等。這些巨著非常引人入勝，我相信你一定也深有同感。

　　這讓我對(duì)半導(dǎo)體的可靠性有了一點(diǎn)小小的聯(lián)想。不過(guò)我得在此聲明，我剛剛喝了點(diǎn)葡萄酒，所以我的想法可能會(huì)受到酒精的影響啊。

　　半導(dǎo)體（semiconductor），指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體（conductor）與絕緣體（insulator）之間的材料。半導(dǎo)體在收音機(jī)、電視機(jī)以及測(cè)溫上有著廣泛的應(yīng)用。半導(dǎo)體的分類，按照其制造技術(shù)可以分為：集成電路器件，分立器件、光電半導(dǎo)體、邏輯IC、模擬IC、儲(chǔ)存器等大類，一般來(lái)說(shuō)這些還會(huì)被分成小類。此外還有以應(yīng)用領(lǐng)域、設(shè)計(jì)方法等進(jìn)行分類，雖然不常用，但還是按照IC、LSI、VLSI（超大LSI）及其規(guī)模進(jìn)行分類的方法。此外，還有按照其所處理的信號(hào)，可以分成模擬、數(shù)字、模擬數(shù)字混成及功能進(jìn)行分類的方法。

　　前面提到過(guò)的卡沃·米德 ,他的成就眾多，其中之一就是在1960年代，當(dāng)戈登·摩爾（Gordon Moore）尚任職于飛兆半導(dǎo)體公司時(shí)，對(duì)摩爾定律 （即集成電路上的晶體管密度約每?jī)赡瓯銜?huì)翻一番） 所作出的貢獻(xiàn)。

　　1965年，戈登·摩爾剛剛開(kāi)始進(jìn)行他的數(shù)據(jù)繪制工作，按年份把芯片上晶體管的數(shù)目以對(duì)數(shù)的形式繪制出來(lái)。它們都是一些不起眼的手繪圖。現(xiàn)在我還保留了一些。

　　有一天，我們談到這些手繪圖。

　　他說(shuō)："你正在研究當(dāng)物體極為微型化時(shí)發(fā)生的電子隧道效應(yīng)，對(duì)嗎？"

　　"是的。"

　　"那不是會(huì)限制晶體管尺寸進(jìn)一步縮小嗎？"

　　"的確是。"

　　"那么，可以達(dá)到多小？"

　　戈登追問(wèn)這些非常簡(jiǎn)單問(wèn)題的方式，讓你確實(shí)覺(jué)得你應(yīng)該知道所有答案，然而我并不知道。我說(shuō)："好的，我得去想一想".從那天以后，我就一直在思考這個(gè)問(wèn)題。

　　摩爾定律的推動(dòng)力在于，在我們制造出更小晶體管的同時(shí)，它們的制造成本也越來(lái)越低，而且工作性能也越來(lái)越高。這不是很了不起嗎？那么，工作性能更高意味著什么呢？ 這意味著這些晶體管的功耗會(huì)更低，開(kāi)關(guān)速度也更快。正是這個(gè)小小的奇跡，推動(dòng)了數(shù)字化革命的驚人進(jìn)步。

　　在創(chuàng)業(yè)50多年之后，飛兆半導(dǎo)體今天已是功率管理和便攜式技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)廠商，而我們的工廠仍繼續(xù)以的晶體管光刻技術(shù)提供各種的產(chǎn)品。

　　像我們這樣能夠?yàn)榭蛻舨粩喔倪M(jìn)產(chǎn)品、同時(shí)又逐年降低價(jià)格的企業(yè)并不多。一般來(lái)說(shuō)，如果你在大賣場(chǎng)購(gòu)買廉價(jià)品牌的貨品，你對(duì)商品的質(zhì)量、功能、可靠性的期望值就會(huì)降低。倘若你低價(jià)買了一輛汽車，你就會(huì)有心理準(zhǔn)備，它不會(huì)像品牌那么舒服，也不會(huì)那么安全可靠。但是，半導(dǎo)體企業(yè)的運(yùn)作方式卻不是這樣。無(wú)論你花費(fèi)多少來(lái)購(gòu)買我們的產(chǎn)品，你都可以期待高可靠性、穩(wěn)健堅(jiān)固的部件。

　　年復(fù)一年，我們不斷改進(jìn)，盡力生產(chǎn)出故障率超低的部件。舉個(gè)例子，飛兆的N –溝道FET NDT3055的FIT （Failure in Time, 1G元件小時(shí)的故障數(shù)量） 額定值為3.65,也就是說(shuō)工作3127年才會(huì)出現(xiàn)故障。

　　讓我們仔細(xì)看看這意味著什么。我們當(dāng)然無(wú)法創(chuàng)建大量的部件并進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)3,127年的測(cè)試。當(dāng)然我們很樂(lè)意這樣做，只是這并不可行。這個(gè)FIT 額定值是基于部件樣品的加速壽命測(cè)試，再將結(jié)果插入公式法而推算出來(lái)的。

　　其基本概念是，利用高濕度與過(guò)壓應(yīng)力對(duì)樣品器件進(jìn)行老化試驗(yàn)，這樣便無(wú)需等待幾千年就可以估算出故障率。

　　如我上文所述，我們盡力為客戶創(chuàng)建出穩(wěn)健可靠的器件。客戶可以參與到其中嗎？當(dāng)然可以。

　　在建立我們的可靠性估計(jì)時(shí)，我們使用一個(gè)根據(jù)Arrhenius方程得出的溫度應(yīng)力系數(shù)如下：

　　其中：

　　Ea = 半導(dǎo)體激活能量

　　k = 玻爾茲曼常數(shù)

　　Tu = 使用溫度（K），或設(shè)計(jì)中的芯片溫度

　　Ts = 加速壽命測(cè)試中使用的應(yīng)力溫度（K）。

　　所以，比如說(shuō)你想提高一個(gè)系統(tǒng)的可靠性。利用本文末尾附帶的平均故障間隔時(shí)間（MTBF）工具，我們可以預(yù)測(cè)把工作溫度從100攝氏度降至90攝氏度后的效果。

　　我們對(duì)應(yīng)力溫度進(jìn)行控制，這些基于半導(dǎo)體工藝，一般為150攝氏度（423K）或175攝氏度（448K）。只是使用溫度是由你來(lái)控制，工作溫度越低，則可靠性更高。這就是你那部分的工作。

　　所以，比如說(shuō)你想提高一個(gè)系統(tǒng)的可靠性。利用本文末尾附帶的平均故障間隔時(shí)間（MTBF）工具，我們可以預(yù)測(cè)把工作溫度從100攝氏度降至90攝氏度后的效果。

　　100度時(shí)，計(jì)算所得FIT為1009.

　　90度時(shí)，計(jì)算所得FIT為860.

　　這個(gè)改進(jìn)夠了嗎？這得看你的需要了。

　　請(qǐng)注意，我并不是在談?wù)撨@些數(shù)字的基本現(xiàn)實(shí)意義。說(shuō)實(shí)在的，它們只是一些數(shù)字罷了。不過(guò)在實(shí)際設(shè)計(jì)中，其實(shí)也存在著相當(dāng)數(shù)量的假設(shè)和未曾考慮的因素。

　　時(shí)間不早了，瓶子里也只剩下約半杯的酒。我還在想要不要把余下的酒留待下次再喝……