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本论文是 IMS 实验室、波尔多大学和斯伦贝谢研究与生产部门的合作研究。我要感谢所有人的帮助和耐心,使这份手稿得以实现。首先,我要对我的导师 Cristell Ma-neux 和 Yann Deval 表示深深的谢意,感谢他们的持续支持和宝贵指导。特别是,我要向 Cristell 表示最深切和最诚挚的感谢,她为完成这项工作做出了重大贡献。多亏了她从一开始就提供的宝贵和有益的建议,我才能将这项研究推向正确的轨道。我很感激她在我刚开始问最愚蠢的问题时对我如此耐心。在她用红色写的详细修改后,我感觉自己一天天在进步,对此我深表感激。我还要感谢我在斯伦贝谢的导师 Claire Tassin。从我到达的第一天起,她就帮助我融入了公司。在她的协助和热情支持下,我在斯伦贝谢的实验得以尽快完成。她给了我明确的方向,让我可以坚持下去。我真的很感激她总是在我需要帮助的时候出现。在 ASIC 团队中,我要感谢 Mohamed Salim Cherchali 让我熟悉了编写自动测试台的代码行。他非常耐心地直截了当地解释了 Python 的基础知识,为我以后自学奠定了基础。他还教我如何使用斯伦贝谢实验室的仪器进行实验。此外,我还要感谢 Toshihiro Nomura,他总是以详细和及时的方式回答我的小问题。当我的实验装置出现问题时,他是我第一个去找的人。在装置的最初几天,遇到了很多困难和技术问题。Toshi 和 Salim 必须经常在实验室呆到晚上 9 点以后,帮助我找到问题并一起找到解决方案。我们失败了很多次才完成整个装置。多亏了他们知识渊博、热情洋溢的指导,我的测量得以进行,我从他们的实践经验中学到了很多新东西。感谢 IMS 实验室前秘书 Simone Dang Van 和她的丈夫偶尔在周末到他们家,他们家很宽敞,热情欢迎我。他们向我讲解了很多关于法国文化的知识,帮助我从一开始就融入了波尔多的生活。我还要感谢 IMS 实验室的所有朋友,感谢我们一起共进午餐,一起交谈,分享困难,互相鼓励,克服困难。感谢我的越南朋友,他们也是法国不同城市的博士生,他们总是陪在我身边,鼓励和“提醒”我经常锻炼。假期我们一起旅行,想家的时候互相安慰。
摘要 — 现代 CMOS 技术(例如 FDSOI)受到严重老化效应的影响,这种老化效应不仅取决于与纳米级技术相关的物理问题,还取决于电路环境及其运行时活动。因此,很难为关键路径估计建立可靠的先验保护带,通常会导致较大的延迟损失(从而导致性能损失)或过短的工作寿命。在本文中,我们提出了一种使用机器学习技术的方法来获得近关键路径老化的可靠预测。从一组有限的测量和模拟数据开始,我们的框架能够根据物理参数、环境条件和电路活动准确估计关键路径延迟随时间下降的情况。此外,还应用相应的回归模型来获得动态老化感知的操作性能点选择策略。
本文介绍了一种测试台的开发,用于测量 Xilinx 的 Zynq UltraScale + FPGA 中使用的 16nm FinFET 的老化情况。在设置中选择并实施了环形振荡器 (RO) 漂移测量方法。然而,RO 电路不仅对老化敏感,而且对温度和电压也敏感。为了减轻对温度和电压的不良敏感性,我们安装了一个调节系统来控制 FPGA 的温度和内部电压,并根据温度和电压表征 RO 频率以应用后测量补偿。我们通过使用 GPS 信号作为时间参考改进了测量电路。进行了 1000 小时测试,测试温度为 (T FPGA = 100 ◦ C) ,测试温度为 (V FPGA = V nom + 25%),结果显示 RO 频率漂移明显低于 0.1%,测量精度为 0.9 × 10 − 4。
b IRT Saint-Exupéry,图卢兹,法国 摘要 本文提出了 SiC MOSFET 栅极在重复短路应力下的老化规律。基于分析研究、物理形式和预处理数据,提出了基于应力变量 T j、T 脉冲栅极损伤 % 和 E sc 的数值拟合。对老化规律的准确性和预测能力进行了评估和比较。结果提出了一种基于 T Al_Top 金属源的新老化规律。该规律的拟合精度最高。最后,直接基于短路能量 E sc 的老化规律似乎具有最佳的预测能力。 1. 简介 SiC MOSFET 提高了功率转换器效率 [1]。如今,必须保证意外极端操作中的可靠性和稳健性。然而,由于平面结构中的电流密度更高和通道更短,SiC MOSFET 的短路 (SC) 耐受时间 (T SCWT @2/3 x V DSmax ) 低于硅器件,t SCWT = 2μs,而 Si IGBT 的 t SCWT = 10μs。最近,人们投入了大量精力来研究短路测试下的专用 SiC MOSFET 故障机制 [2,3]。高温变化导致栅极区域和 Al 源金属周围产生累积热机械应力。这些通常导致 SiC MOSFET 无法超过源自硅标准的 1000 次重复短路循环阈值。在 SiC MOSFET 栅极损坏之前,对其允许的短路循环次数的预测目前尚不为人所知,但这却是运行阶段主要关注的问题。在 [4] 中,提出了威布尔分布和直接 T j Coffin-Manson 老化定律,但漏源电压偏置降低至 200V,并使用栅极沟槽器件。在 [5] 中,作者通过实验证实了栅极老化与 T j 应力的依赖关系,但未拟合 Coffin-Manson 参数,因此未提出预测能力。在本文中,进行了重复的 SC 研究,以建模并提出一组 SiC MOSFET 上的预测分析栅极老化定律
。CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可证 它是永久可用的。 是作者/资助者,已授予 medRxiv 许可以显示预印本(未经同行评审认证)预印本 此版本的版权所有者于 2025 年 1 月 29 日发布。;https://doi.org/10.1101/2025.01.29.25321305 doi:medRxiv 预印本
摘要:从材料和功能耐久性的角度研究并报告了热老化、疲劳和热机械老化对柔性微电子 12 器件的影响。研究了封装材料和基板的降解 13 机制。分析了封装材料和基板 14 材料的性能变化,并确定了它们在柔性器件失效机制中的关系。15 在热老化条件下,树脂的硬化与测试载体中的分层有关,这会导致功能性电气性能的丧失。降解是由于在 120°C 的热氧化过程中发生了突出的交联 17 反应。疲劳 18 应力测试后,树脂会发生适度硬化。虽然后者的硬化同样与交联反应有关,但在这里,硬化 19 不能由树脂的热降解引起,因为所用的应力频率很低。20 相反,热机械耦合发生在两个阶段。在温和条件下,降解 21 机制对应于热老化和疲劳过程的综合效应。在更严酷的热机械条件下,断链机制变得更加有效,并导致树脂软化 23。24
通过功率循环测试对使用改进的互连技术的最新标准双功率模块进行老化调查 Yi Zhang a,* 、Rui Wu b 、F. Iannuzzo a 、Huai Wang aa AAU Energy,奥尔堡大学,丹麦奥尔堡 b Vestas Wind Systems A/S,丹麦奥胡斯 摘要 为硅和碳化硅设备开发了最新标准“新型双”功率模块,以满足高可靠性和高温电力电子应用日益增长的需求。由于新封装刚刚开始投放市场,其可靠性性能尚未得到充分研究。本文研究了基于新封装的 1.7 kV/1.8 kA IGBT 功率模块的功率循环能力。对功率循环前后的电气和热性能都进行了研究。在 Δ T j = 100 K 和 T jmax = 150 ° C 的条件下经过 120 万次循环后,芯片和键合线均没有明显的性能下降。尽管如此,在测试环境中,在约 600 k 次循环后,已达到导通电压 (V ce ) 增加的寿命终止标准。进一步的扫描声学显微镜测试发现,疲劳位置从传统的近芯片互连(例如,键合线剥离)转移到直接键合铜 (DBC) 基板和底板层。考虑到新封装的循环寿命是传统功率模块的十倍以上,预计随着互连技术的进一步改进,热机械疲劳将不再是限制寿命的机制。同时,随着先前的瓶颈(例如,键合线)得到解决,一些新的疲劳机制(例如,DBC 的分层)在新封装中变得明显。
研究了 Ti 3 SiC 2 基欧姆接触在 p 型 4H-SiC (0001) 4° 偏心衬底上的高温稳定性和可靠性。该接触由高温(900°C 至 1200°C)退火的 Ti 100-x Al x 合金生长而成。室温和高温(高达 600°C)下的特定接触电阻 (SCR) 在 10 -4 -10 -5 Ω.cm 2 范围内。计算出该组样品的肖特基势垒高度为 0.71 至 0.85 eV。在 600°C 下老化 1500 小时后,当 Al 含量 x < 80 at% 时,SCR 非常稳定。这与这些接触的化学和物理稳定性有关,其中老化后 4H-SiC/Ti 3 SiC 2 界面上的残余应力减小,因此 Ti 3 SiC 2 相得以保留。然而,在 x = 80 at% 的情况下,Ti 3 SiC 2 相消失,长时间老化后接触不再具有欧姆性。所得结果表明,Ti 3 SiC 2 /4H- SiC 系统在高温下具有热力学稳定性,因此可以成为高功率和高温电子应用的良好候选材料,具有很高的潜力。
封面:MartinLisner 的“燃煤电厂”,来自 Getty Images via Canva 关键发现 3:Monkey Business Images 的“忧心忡忡的老年夫妇”,来自 Canva 关键发现 4:serts 的“可再生能源系统工程”,来自 Getty Images via Canva 关键发现 5:新南威尔士州中央海岸的 Waratah 超级电池,来自 Consolidated Power Projects。