IC의 최대 작동 온도

왜 이렇게 많은 IC의 최대 온도 범위가 125C입니까? 포장 재료 공차, 즉 패키지에 다이를 고정시키는 검은 색 플라스틱 인클로저 및 / 또는 본딩 에폭시 때문입니까?

모든 반도체 특성은 온도와 관련하여 전하 운반체 밀도와 관련된 Boltzman 통계의 영향을받습니다. 그것이 더 본질적인 캐리어가 존재할수록, 어느 시점에서, 고유의 캐리어 농도가 너무 높아져서 임의의 도핑 (n- 타입 대 p- 타입)이 제거된다. 그것은 고온입니다.

도체는 가열함에 따라 캐리어가 더 움직이고 충돌하며 저항이 증가하는 특성을 가지고 있습니다. 반도체는 가열 할 때 더 많은 캐리어가 존재하고 저항이 감소하는 특성이 있습니다.

따라서 한계가 있음을 보는 것이 당연합니다. 왜 그 온도가 왜 그런지 모르겠지만, 나는 어떤 사람들이 역사적인 답을 얻을 것이라고 확신합니다. 그러나 매우 넓은 온도 범위를 설계하면 속도 나 마진과 같은 다른 성능 지표가 손상 될 수 있으므로 일부 온도를 선택해야하는 것은 매우 소박합니다.

프로세스, 온도 및 전압 코너 사례에서와 같이 PVT 코너에 설계가 지정됩니다.

실리콘 집적 회로 (IC 또는 칩)의 작동을위한 군용 온도 범위는 -55C ~ + 125C이며, 거의 모든 현장 상황에서 작동 할 수 있도록 충분한 여유가 있습니다 (125C는 물의 비등점보다 25 % 더 높습니다) ).

IC의 다른 표준 범위는 자동차의 경우 -40C ~ + 125C, 산업의 경우 -40C ~ + 85C, 상업용의 경우 0C ~ + 70C (예 : TV 세트의 칩)입니다. 이러한 표준에는 변형이 있습니다. 예를 들어 일부 자동차 장치는 + 130C 이상으로 확장 될 수 있으며 가정용 컴퓨터의 고성능 CPU 칩은 + 55C로 제한 될 수 있습니다.

칩의 포장은 칩의 정격 온도 범위에 따라 선택되며 일반적으로 저온 장치 용 플라스틱 및 고온 용 세라믹입니다. 세라믹 패키지는 또한 우수한 밀봉 성을 가지며 패키지를 냉각시키기 위해 외부 히트 싱크와 정합을 제공 할 수 있습니다.

IC가 만들어지는 실리콘은 칩 회로에 의해 생성 된 열이 외부 열 분산 방법 (방열판)에 관계없이 영구적 손상을 방지 할만큼 충분히 실리콘을 통해 그리고 칩 밖으로 흘러 나갈 수없는 한계를 가지고 있습니다. CPU와 같은 디지털 칩의 클럭 신호가 빠를수록 높은 로직 상태와 낮은 로직 상태 사이의 전환 영역에서 클럭 신호가 더 많은 시간을 소비하기 때문에 더 많은 열이 발생합니다. 클럭 전이는 일반적인 디지털 회로가 상당한 열을 발생시키는 유일한 시간이므로 클럭 속도가 증가함에 따라 더 많은 열이 발생합니다. 실리콘 IC에서 클럭 속도의 일반적인 상한은 약 4GHz (4,000MHz)이지만 일부 특수 장치는 훨씬 빠르게 클럭 할 수 있습니다.