从 LT1021 看 ADI 的可靠性文档

今天这篇文章我个人觉得非常硬核，也算是解开了一些自己的疑惑。

经常看见一些网上的帖子说什么东西坏了，所谓的计划性报废，我相信有，但是我不信有人专门来设计这个东西，因为可以平替的产品太多了，坏了你又有几成把握让我买同样的产品；兄弟！你要知道，我都知道你这东西不耐用会坏，我难道还会买同款吗？我觉得这个有点悖论的。

OK，想必大家已经知道我要说什么了！可靠性工程！（之前有个半导体公司还想找我去做这个事情，🫸）

最近一直在看 LT1021 这个基准源，感觉非常的有性价比，次一点的型号可以通过外部的一些补偿获得不错的效果：

在 ADI 的器件里面都有一个可靠性数据

在 ADI 的器件里面都有一个可靠性数据

（国产努努力），一个器件不仅性能要有，还要保证寿命！

页面是这样的

页面是这样的

这份报告涵盖了 4 个器件，看上去是一个家族，一个炉子里面熬汤喝：

核心就是这一页

核心就是这一页

以上这就是是 Analog Devices / Linear Technology 的可靠性数据报告（Reliability Data Report, ），覆盖 LT1021 在内的一组精密模拟器件。

文档来源：Analog Devices（原 Linear Technology） 覆盖器件族：LT1021 / LT1031 / LT1236 / LH0070生成时间：2012-09-19

这份报告“不是在测什么”

先说清楚它不测什么，这是很多人第一次看可靠性报告会误解的地方：

不测精度漂移（ppm/°C、ppm/year）

不测低频噪声、1/f 噪声

不测参数是否“更准/更不准”

它只关心一件事：

器件在长期与极端应力下，会不会“失效（fail）”

“失效”指的是功能性失效（开路、短路、无法工作、超规格），不是“精度慢慢变差”。

报告结构总览

这份报告分成 5 类标准可靠性应力测试，每一类都统计：

样本数量（Sample Size）

累计器件小时 / 循环数

失效数（No. of Failures）

关键结论先给出来：

在所有测试项目中，失效数 = 0

这在模拟 IC 里是一个非常强的可靠性背书。

Operating Life Test（工作寿命测试，最重要）

表格标题

OPERATING LIFE TEST @ 125 °C

把器件 通电、工作，放在 125 °C 高温，连续运行 数千到上万小时，统计是否发生失效

关键数据（汇总）

总样本数：7,523 颗

累计器件小时：19,262 K device-hours

失效数：0

“K device-hours” = 千器件小时 19,262 K = 1.9262×10⁷ 器件小时

这是最接近真实长期使用的测试，因为高温 + 通电会加速：金属迁移，结区退化，封装应力

结论：

LT1021 所在器件族，在“长期通电高温运行”场景下，没有出现功能性失效。

FIT 与 MTBF：我一般只看这两行

报告底部给了两个关键换算结果：

FIT（Failure In Time）

Failure Rate @ +55 °C, 60% 置信度 = 0.1 FIT

1 FIT = 10⁻⁹ 次失效 / 小时

0.1 FIT = 十亿小时 0.1 次失效

这是一个极低的失效率，属于“高可靠模拟器件”水平。

MTBF（平均失效间隔）

MTBF ≈ 1,199,465 年

不是说“一颗芯片能活 120 万年”，而是统计意义下的等效指标，用于系统级可靠性预算（例如航天、工业、医疗，我这种小作坊不算）

HAST：高温高湿加速寿命测试

测试条件

+131 °C，85% 相对湿度，高加速（等效于长期潮湿环境）

样本数：479

累计小时：633

失效数：0

用来验证：潮湿导致的漏电，封装吸湿，腐蚀与离子迁移

LT1021 这一代模拟工艺，对湿热环境非常稳健。

Pressure Cooker Test（压力锅测试）

121 °C，15 PSIG 高压蒸汽（非常火热），极端封装应力测试

样本数：41,372（非常大）

累计小时：1,620

失效数：0

这是对 塑封器件最严苛的封装可靠性测试之一，样本量巨大，结论可信度非常高

温度循环 & 热冲击（做精密仪器尤其关心）

Temperature Cycle

−65 °C ↔ +150 °C

上千到上万次循环

失效数：0

Thermal Shock

同样 −65 ↔ +150 °C

快速切换

失效数：0

验证：封装/芯片热膨胀失配，焊线疲劳，内部结构裂纹

对做精密基准的真实含义是：即使经历多次冷热循环，器件仍然“活着”，不会突然坏。

但注意： “不会坏” ≠ “参数不漂”；漂移是精度问题，不是可靠性问题。

报告里几个“容易被忽略但很重要的注释”

激活能假设

Assumes Activation Energy = 1.0 eV

这是用于把高温寿命换算到 55 °C 的模型参数，1.0 eV 是偏保守、常用的半导体失效能量

60% 置信度

不是 90% / 95%；但样本量极大（尤其压力锅测试），结论依然很强

J-STD-020 预处理

好像是日本起草的

好像是日本起草的

HAST / Temp Cycle / Thermal Shock 均经过 MSL 预处理

这是工业/消费电子标准流程，不“作弊”，符合真实装配条件

把这份报告翻译成口语

LT1021 的问题从来不是“会不会坏”，而是“你能不能把热与漂移管好”。

这份报告给我们的是： 极强的功能可靠性， 极低的灾难性失效率， 可以放心用于长期运行的精密系统

但它不替我们解决：温漂，低频噪声，ppm 级精度预算；因为这个器件的性能而不是可靠性

（OK，上面就是这份文件的解读，但是对我来说还不够，我要做一些引申）

把官方给的 FIT 数据换算到我设计的“系统级 MTBF”（例如 N 颗 LT1021 在一台仪器里，10 年目标）。

把官方可靠数据的 FIT 数据换算成“系统级 MTBF”

给出的基础事实

来自Reliability Data Report（LT1021 所在器件族）：

失效率（Failure Rate）

等效到 +55 °C，60% 置信度：0.1 FIT

定义：

1 FIT = 1 次失效 / 10⁹ 小时

也就是说，对 单颗 LT1021：

系统级 MTBF 的计算方法（可以直接复用）

N 颗 LT1021 在同一系统中（独立失效假设）

系统失效率近似线性叠加：

系统 MTBF：

具体算一下

情景 A：1 颗 LT1021，一台仪器，目标 10 年

10 年任务期内的失效概率：

10 年内因为 LT1021“直接坏掉”的概率 ≈ 百万分之 9（几乎可以忽略）。

情景 B：N = 4 颗 LT1021（多通道仪器），10 年目标

10 年失效概率：

即便 4 颗 LT1021 并存，10 年内“有一颗坏”的概率仍 < 0.004%。

情景 C：N = 16 颗 LT1021（高端多通道系统）

10 年失效概率：

16 通道规模下，10 年可靠性仍然极高，LT1021 绝不是系统可靠性瓶颈。

也就是说：在所覆盖的条件下，LT1021 的“系统级 MTBF”远高于任何实际仪器的服役寿命要求；对 10 年目标而言，它的失效可以视为“二阶风险”。

后记

LT1021 在系统里：

– 几乎不可能“坏”（可靠性问题）；

– 但完全可能“慢慢漂”（精度问题）。

因为可靠性是由器件与工艺本身保证（ 已背书），这就是为什么我们计量仪器还是这些老牌器件居多，原因就是背后这些说不清道不明的事情。