用于监测电子系统的可靠性的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于监测电子系统、特别是包括一个或多个电子部件的电子系统的可靠性的方法以及一种为执行该方法而设计的装置。该方法包括：在不同的测量时间并根据预定的传输质量度量，重复测量经由有线电信号传输路径传输到电子系统或从电子系统传输出来的信号的传输质量；(ii)针对每个测量时间，将相关测量的传输质量与先前根据传输质量度量确定的分别相关的传输质量参考值进行比较；以及(iii)根据相关比较的结果，确定与相应的测量时间相关的可靠性指标的值。在这方面，传输质量度量被定义为对电子系统的一维或多维的运行参数范围的子范围的延伸的度量，根据预定的可靠性标准，电子系统在该子范围中可靠地运行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测电子系统的可靠性的方法和装置
本专利技术涉及一种用于监测电子系统的可靠性的方法和装置，电子系统特别是指单个电子部件、例如半导体芯片(例如片上系统，SOC)或具有多个电子部件的电子系统、例如芯片组或具有多个电子部件的组件。特别地，要监测的系统可以是电子系统，其被设计用于在车辆技术中使用，特别是作为车辆(例如汽车或摩托车)或车辆子系统(例如控制单元(ECU))的组成部分。
技术介绍
在一些应用情况中，这种电子系统要承受它们在最初没有发展出的要求和负荷。这例如可能是如下情况：可用于大量不同应用的半导体芯片或芯片组、例如微控制器或用于提供通信接口的芯片被安装在车辆中，并且因此承受相关的苛刻的负载要求和运行条件、特别是涉及振动、温度范围和温度波动和/或通常腐蚀性的化学环境，例如在机动车的发动机舱或排气设备中。在此，将车辆理解为任何可移动的对象、特别是交通工具，其适合于运输一个或多个人员、货物、执行器和/或传感器。车辆也可以具有飞行特性或漂浮特性。特别地，乘用车、货车、摩托车、公共汽车、自行车或上述车辆之一的拖车是本专利技术意义上的车辆。特别地，这也适用于牵引单元以及列车的拖车。同样地，水上车辆、飞机和宇宙飞船、特别是船和艇、飞机和飞行无人机以及火箭和卫星都是本专利技术意义上的车辆。因此，基于这种电子系统的运行理念，可能会出现新的故障机制或已经存在的故障机制的主导地位转移，这可能对其可靠性、特别是长期可靠性产生负面影响。例如，焊点、如其用于电路板上电子部件的电气连接(在一些情况下也用于机械紧固)，电子部件的连接引脚、特别是芯片的外部连接，或电路板(PCBs)上的导体轨道会被腐蚀并遭受到结构变化，这尤其会导致微裂缝的形成。由于完整性、退化或老化效应(如层间分层、电迁移等)，部件内部也可能发生不期望的变化。这种不期望的变化又会对必须越过受影响点传输的信号和电流产生影响。例如，已经形成的微裂缝可以作为附加的寄生电容，从而影响受影响的信号路径的交流传输特性，使得信号传输被破坏。这反过来又会导致故障，尤其是在这种信号传输的接收侧，例如，如果接收信号的芯片具有在处理器上运行的软件，而该软件的正确功能取决于根据特定系统时钟的同步信号传输。其他可靠性问题也可能由于上述不期望的变化而发生，如局部过热，以及由此产生的、尤其是热弹性的部件或组件变形、信号传输或信号处理速度降低、系统参数偏移或功率消耗增加。针对电子系统、特别是半导体芯片的可靠性测试的目前已知的方法通常基于，在一个或多个测试时间根据定义的测试程序测试系统或芯片的一个或多个功能，以确保它们按照规定运行。这些众所周知的程序尤其包括所谓的“边界扫描测试程序(boundary-scantestprocedure)”，这通常是用于测试电子装置中的数字和模拟部件的标准化程序。然而，由于如今的电路设计的复杂性和小型化，要在物理上接触电路的一些点变得越来越困难。由于这个原因，除了别的之外，边界扫描测试程序通常不能提供所需的特定于系统或应用的测试范围、特别是分辨率深度。此外，这些测试程序通常非常耗时并且因此成本很高，同时也不适合作为自检的一部分、特别是BIST(内置自检)在现场持续运行。内置自检是指电子部件具有集成的测试电路，该测试电路产生测试信号并且通常还将其与预先定义的正确响应信号进行比较，使得可以将测试结果输出到自动测试设备(ATE)。为了弥补制造期间以及鉴定或现场使用期间的测试过程中的风险漏洞，并且由此达到特定于应用的可靠性要求，当使用已知的测试程序时，在部件和组件生产期间到完成的整体系统(例如车辆或车辆子系统，例如控制单元)的整个价值链中，通常都需要非常高水平的测试工作。如果没有这种中间产品的测试保证，通常需要尽可能地在系统层面(如车辆或其子系统)进行“补偿工程”，这又可能是非常复杂和昂贵的。在极端情况下，这种高难度的工作甚至会导致首先某些创新产品(例如高脚数球栅阵列(BGA)封装的芯片)不能被选作系统部件，尽管它们本来特别适合于一些应用，例如在高度自动化或自动行驶的车辆的系统中。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于保障电子系统的可靠性的改进的解决方案。特别地，寻求一种可用于汽车工程领域的解决方案。上述技术问题通过根据独立权利要求的方法和装置来解决。进一步有利的实施方式在从属权利要求以及说明书和附图中示出。本专利技术的第一方面涉及一种用于监测电子系统的可靠性的方法、特别是计算机实现的方法。该方法包括：(i)在不同的测量时间并根据预定的传输质量度量，重复测量经由有线电信号传输路径传输到电子系统或从电子系统传输出来的信号的传输质量；(ii)针对每个测量时间，将相关测量的传输质量与先前根据传输质量度量确定的分别相关的传输质量参考值进行比较；以及(iii)根据相关比较的结果，确定与相应的测量时间相关的可靠性指标的值。在这方面，传输质量度量被定义为对电子系统的一维或多维的运行参数范围的子范围的延伸的度量，根据预定的可靠性标准，电子系统在该子范围中可靠地运行。本专利技术意义上的“电子系统”应被理解为单部件系统或多部件系统，其具有至少有一个电子装置作为部件。特别地，单个电子装置、例如半导体芯片(例如片上系统，SOC)或包括至少一个电子装置的电子系统、例如芯片组或包括多个电子装置的组件，都是本专利技术意义上的电子系统。电子系统尤其可以是用于车辆技术的系统，特别是作为车辆(如汽车或摩托车)或车辆子系统(如控制单元(ECU))的部件。特别地，可以将“重复测量”实施为连续的测量或在不同的连续离散的测量时间或测量时间范围的多个逐点或逐时间段的测量。有线电信号传输路径尤其可以在两个或多个电子部件、特别是半导体部件、例如集成电路(IC)之间延伸，其中至少一个部件本身是要监测的电子系统的一部分。因此，其在系统内尤其可以在其系统的不同部件之间延伸。特别地，信号传输路径可以至少部分地延伸通过一个或多个印刷电路板(PCB)上的一个或多个导体轨道和或焊点。其也可以借助部件之间的直接接触、例如借助所谓的倒装芯片连接形成，其中两个或更多的芯片直接布置在彼此的顶部，并且因此经由其连接触点(引脚)中的至少一些彼此电连接。然而，在另外的实施方式中，传输路径也可以作为同一系统部件的输出与输入之间的循环连接延伸(闭环)。此外，在上述每种情况下，可以提供一个或多个另外的部件、尤其是电子装置，例如无源或有源装置或整个电路、如集成电路(IC)，作为传输路径的中间节点。根据预定的传输质量度量测量传输质量。这意味着，类似于利用仪表测量距离，利用预定的传输度量作为象征意义上的“刻度”来确定传输质量。传输质量度量被定义为对电子系统的一维或多维运行参数范围的子范围的延伸的度量，根据预定的可靠性标准，电子系统在该子范围内可靠地运行。运行参数范围在此是系统相应的一个或多个运行参数的一维或多维值范围。(多个)运行参数尤其可以是技术参数，该技术参数是传输到电子系统或从电子系统传输的信号的特性、特别是电平和/或相位。可靠性标准可以应用于运行参数范围的多个运行点中的每一个，从而针对该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监测电子系统(100a，100b)的可靠性的方法(200)，包括：/n在不同的测量时间(t)并根据预定的传输质量度量，重复测量(225)经由有线电信号传输路径(L1)传输到电子系统或从电子系统传输的信号的传输质量(V)；/n对于每个测量时间，将相关的所测量的传输质量(V)与先前根据传输质量度量确定的分别相关的传输质量参考值(R)进行比较(245)；以及/n依据相关比较的结果，确定(255，260)与相应测量时间相关的可靠性指标(Z)的值；/n其中，传输质量度量被定义为电子系统的一维或多维运行参数范围(B)的子范围(T)的延伸的度量，根据预定的可靠性标准(P)，电子系统在所述子范围中可靠地运行。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181001 DE 102018216863.61.一种用于监测电子系统(100a，100b)的可靠性的方法(200)，包括：
在不同的测量时间(t)并根据预定的传输质量度量，重复测量(225)经由有线电信号传输路径(L1)传输到电子系统或从电子系统传输的信号的传输质量(V)；
对于每个测量时间，将相关的所测量的传输质量(V)与先前根据传输质量度量确定的分别相关的传输质量参考值(R)进行比较(245)；以及
依据相关比较的结果，确定(255，260)与相应测量时间相关的可靠性指标(Z)的值；
其中，传输质量度量被定义为电子系统的一维或多维运行参数范围(B)的子范围(T)的延伸的度量，根据预定的可靠性标准(P)，电子系统在所述子范围中可靠地运行。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，
(a)在一维运行参数范围(B)的情况下，依据以下至少一项来定义所述传输质量度量：
-运行参数范围内的子范围(T)的延伸(A1，A2，A3，A4)；
-运行参数范围内的子范围(T)的延伸(A1，A2，A3，A4)与运行参数范围的指定最大延伸的比率；
(b)在多维运行参数范围的情况下，依据以下至少一项来定义所述传输质量度量：
-子范围的至少二维延伸(A1)与整个运行参数范围或其定义区段的相应指定延伸的比率；
-子范围沿着由选定的运行参数范围的单个维度确定的延伸方向或沿着由其多个维度的线性组合确定的延伸方向的延伸(A2，A3，A4)；
-子范围沿着由选定的单个维度确定的延伸方向或沿着由运行参数范围的多个维度的线性组合确定的延伸方向的延伸(A2，A3，A4)与运行参数范围沿着所述延伸方向的指定最大延伸的比率；或
(c)依据针对在运行范围内或其预定区段内的一个或多个选定的单独的运行点分别测量的并且根据预定的可靠性标准评估的传输质量，来定义所述传输质量度量。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，附加地依据至少一个参数来定义所述传输质量度量，所述参数表征运行参数范围内的子范围的位置。


4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助所述传输质量度量依据数据来确定传输质量，所述数据代表跨越运行范围以及所述运行范围中的子范围的Shmoo图。


5.根据权利要求4所述的方法，其中依据至少一个参数的值来确定在相应测量时间(t)要测量的传输质量(V)，所述参数代表Shmoo图内的子范围的某个至少近似确定的延伸(A1，...，A4)。


6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中：
对于每个测量时间T(t)，所述传输质量的相应的测量包括针对在指定的多维运行参数范围内的多个运行点(WP)关于经由信号传输路径(L1)的数字信号传输来测量相应的传输错误率；并且
基于由此测得的相关的传输错误率(BER)确定相应测量时间的传输质量。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，将在相应测量时间测得的传输质量与根据传输质量度量预先确定的分配的相应的传输质量参考值进行比较，使得在相应测量时间测得的传输质量以平均值或中位数的形式包含在比较中，所述平均值或中位数是基于所述测得的传输质量和在较早的测量时间测得的关于传输路径的至少一个传输质量(V)取平均(225)或形成中位数而得出的，这些传输质量(V)已经分别根据传输质量度量确定。


8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，依据至少一个运行参数来确定与一个或多个测量时间相关的相应的参考值(R)。


9.根据上述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：A阿尔，H布斯，
申请(专利权)人：大众汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE