【導(dǎo)讀】在完成合理性校驗，確認(rèn)器件功能安全(FS)失效率、失效模式分布(FMD)及引腳失效模式與影響分析(FMEA)的推導(dǎo)假設(shè)成立后，系統(tǒng)集成商下一步需將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入其系統(tǒng)的失效模式、影響與診斷分析(FMEDA)中。ADI的安全事項應(yīng)用筆記提供了多種計算失效率、裸片F(xiàn)MD及引腳FMEA的方法。系統(tǒng)集成商可根據(jù)自身在安全相關(guān)系統(tǒng)(SRS)設(shè)計或通過FMEDA開展技術(shù)安全分析的經(jīng)驗，采用不同方式來運用這些信息。本系列文章第2部分旨在介紹一種結(jié)合裸片F(xiàn)MD與引腳FMEA來推導(dǎo)FS器件的失效率分布的方法。
引言
在《了解安全事項應(yīng)用筆記》系列文章第2部分中，我們將以電源電路失效模式、影響與診斷分析(FMEDA)為例，展示器件級FMEDA的構(gòu)建方法（如圖1所示）。ADI的安全事項應(yīng)用筆記中包含可直接復(fù)制至圖1中FMEDA高亮區(qū)域的安全相關(guān)信息。本系列文章第2部分旨在說明如何提取器件安全事項應(yīng)用筆記中的信息，并將其應(yīng)用于系統(tǒng)級FMEDA分析。1-3
選擇可靠性預(yù)測方法
在功能安全(FS)器件的安全事項應(yīng)用筆記中找到安全相關(guān)信息，并對所采用的假設(shè)完成合理性校驗后，系統(tǒng)集成商下一步需為具體的應(yīng)用選擇合適的可靠性預(yù)測方法，如圖2所示。為此，需要與技術(shù)安全分析方法保持一致。例如，使用統(tǒng)一的可靠性預(yù)測數(shù)據(jù)源。
圖1：器件失效率與失效模式分布(FMD)在FMEDA中的填入方式
表1：FMEDA示例 - 僅展示ADP7156基于IEC 62380方法的失效率信息
圖2：ADP7156的安全事項應(yīng)用筆記中給出的可靠性預(yù)測
ADI安全事項應(yīng)用筆記提供三種可靠性預(yù)測方法：SN 29500、IEC 62380或基于實驗室測量的高溫工作壽命(HTOL)方法?！读私獍踩马棏?yīng)用筆記》系列文章第1部分討論了各種方法之間的差異。值得注意的是，HTOL與SN 29500方法可以給出整個集成電路(IC)的失效率，而IEC 62380方法則分別提供裸片與封裝的失效率。1,4
如果選擇HTOL或SN 29500方法，則可以借助專家判斷，將總失效率進一步分解為裸片失效率與封裝失效率。例如，汽車功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262:2018—11第4.6.2.1.2.4節(jié)中給出的SN 29500基礎(chǔ)失效率，可采用與IEC 62380方法相同的比例，分解為裸片失效率與封裝失效率。5
將圖1中高亮所示信息應(yīng)用于ADP7156后，表1展示了基于IEC 62380方法、采用裸片失效率(7.15 FIT)與封裝失效率(0.39 FIT)填充的失效率列。
填充裸片F(xiàn)MD列
安全事項應(yīng)用筆記中所示的FMD指的是裸片F(xiàn)MD，它依據(jù)器件的裸片面積占比、復(fù)雜程度及工程專業(yè)判斷推導(dǎo)得出。因此，該數(shù)據(jù)可直接填入對應(yīng)器件的系統(tǒng)級FMEDA中的失效模式與FMD部分。具體參見表2。若無安全事項應(yīng)用筆記，系統(tǒng)集成商通常需按照IEC 61508?2:2010表A.1，將失效率平均分配至各失效模式。借助安全事項應(yīng)用筆記，則可獲得基于實際IC分析得出的失效模式分布。
表2：FMEDA示例 - 展示ADP7156失效率與裸片F(xiàn)MD
表1需將與引腳失效模式相關(guān)的0.39 FIT進行分配。
生成引腳FMD
借助引腳失效模式與影響分析(FMEA)，可根據(jù)安全事項應(yīng)用筆記中提供的引腳FMEA表推導(dǎo)出引腳FMD。通常，裸片F(xiàn)MD中的失效模式與引腳FMD相近，因為這些失效模式均與集成電路(IC)的系統(tǒng)功能相關(guān)；否則，就會出現(xiàn)一些疏漏，例如表3中部分FMD標(biāo)注為0%。將引腳FMEA表的影響列中對應(yīng)的系統(tǒng)級失效模式占比求和至100%，即可得到如表3所示的引腳FMD。
在完成表3所示的FMEDA后，系統(tǒng)集成商需針對其特定安全功能，定義每個IC失效模式的影響，確定各失效模式的失效分類（安全、危險、無影響、無部件），并檢查在既定目標(biāo)安全完整性等級(SIL)下，所得到的危險未檢測失效率是否足夠低。
表3：FMEDA示例 - 展示ADP7156失效率與FMD
結(jié)語
總而言之，利用ADI安全事項應(yīng)用筆記，可獲得用于填充器件級FMEDA的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從而簡化技術(shù)安全分析流程。通過選擇統(tǒng)一的可靠性預(yù)測方法（如IEC 62380、SN 29500或HTOL），并將提供的裸片F(xiàn)MD與引腳FMEA直接映射至分析過程中，系統(tǒng)集成商可準(zhǔn)確地將失效率分配至各類功能失效模式。這種系統(tǒng)化方法將工作流程從初始合理性校驗推進至FMEDA輸入部分的完整填充，為安全分析的最終階段奠定重要基礎(chǔ)：對失效進行分類，確定安全及危險失效率，并最終驗證系統(tǒng)是否符合整體SIL要求。
參考文獻
1 Bryan Borres，“了解安全事項應(yīng)用筆記——第1部分：失效率”，ADI公司，2015年8月。
2 Bryan Borres，“了解安全事項應(yīng)用筆記——第2部分：失效模式分布”，ADI公司，2025年10月。
3 Bryan Borres，“了解安全事項應(yīng)用筆記——第3部分：引腳FMEA”，ADI公司，2025年11月。
4 Tom Meany，“集成電路可靠性預(yù)測”，ADI公司，2021年12月。
5 “ISO 26262 Part 11, Road Vehicles—Functional Safety: Guidelines on Application of ISO 26262 to Semiconductors”，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，2018年。
作者簡介
Bryan Angelo Borres是一名經(jīng)TüV認(rèn)證的功能安全工程師，目前負(fù)責(zé)多個工業(yè)功能安全項目。作為高級功能安全工程師，他協(xié)助元器件設(shè)計師和系統(tǒng)集成商設(shè)計符合工業(yè)功能安全標(biāo)準(zhǔn)（如IEC 61508）的功能安全電源產(chǎn)品。Bryan是菲律賓參加國際電工委員會(IEC)TC65/SC65A技術(shù)委員會的國家委員會成員，同時也是IEEE功能安全標(biāo)準(zhǔn)委員會成員。他擁有電力電子專業(yè)研究生文憑，在高效、穩(wěn)健的電力電子系統(tǒng)設(shè)計方面擁有超過七年的豐富經(jīng)驗。
