芯片能忍受高温吗？

时间：2023-07-04

物理原理出发，为什么芯片等半导体等电子元件不能忍受高温(100℃左右)？

温度会影响很多很多参数，它们会对电路的各个方面产生影响。

zui大的问题就是电路延迟。温度会影响半导体器件的迁移率和阈值电压，但是这两者和温度的关系很复杂，而且不同材料的不同掺杂也会影响温度效应。通常情况下，在接近室温的情况下，迁移率和阈值都会随着温度的上升而降低，总体上来说，温度的上升会造成电路延时的增加。一旦延时过高，部分电路就会不能满足时序要求，从而输出错误的结果，这就导致电路功能出错。

在此过程中，温度升高将导致高能载流子的增多，这将导致晶体管的雪崩破坏几率增大，从而降低了电路的电压稳定性。如果没有足够的余量，当晶体管的工作电压达到一定程度的时候，很有可能会因为温度过高而导致短路，从而将芯片烧毁。这是目前比较少见的现象，主要是因为芯片的过热保护不够完善，所以才会出现这样的现象。

此外，还存在着一个严重的问题——电迁移。目前的集成电路大多都是用铜来连接，但因为铜原子太不稳定，很可能会因为电场会让铜原子流失，从而让连接线变得更窄。一般情况下，在设计芯片时，会按照设计电流的大小，选择一个足够大的线宽，以确保在芯片设计寿命内，铜线可以经受住电迁移的影响而不会断裂。但温度越高，电迁移效应就越强，120度的温度和宽度，其电迁移寿命就比105度的温度低了70%，严重影响了芯片的使用寿命。

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