Typische „Badewannenkurve“ mit „Vorhersage Abstand“
Die Idee, eine Prognose-Zelle zu integrieren, ist die, das Lebensende eines Bauteils vorauszusehen, bevor es auftritt. Dieser Fortschritt einer Fr�hwarnung versetzt Sie in die Lage, die Auswirkungen eines Bauteil- oder Systemausfalls zu lindern, bevor dieser Ausfall katastrophale Folgen hat. Der prozentuale Anteil an 'Kategorie I'-Ausf�llen bei Ausfalleffekt- und Bedeutungsanalysen (FMECA) kann so drastisch reduziert werden
Mit der neuen Halbleitertechnik Sentinel Silicon™ ist erstmals eine zuverl�ssige Prognose der Lebensdauer von Halbleiterbauelementen w�hrend des Betriebes m�glich. Hohe Temperaturen, elektrostatische Entladungen, radioaktive Strahlung gef�hrden die Lebensdauer der mit kleineren Strukturen immer empfindlicheren Halbleiter. Wenn ein Schaltkreis dann noch am Rande eines Prozessfensters produziert wurde, kann die normale Betriebsphase bei Belastung schnell zu Ende gehen. Die Sentinel Silicon™ Zellen erfassen die ganze Geschichte eines Chips beginnend bei der Fertigung bis zur Nutzung durch den Anwender. Alle Umwelteinfl�sse und ihre Auswirkungen auf die Lebensdauer werden individuell und unabh�ngig f�r jeden Baustein w�hrend des laufenden Betriebs erfasst. Eine zuverl�ssige Prognose der Lebensdauer bezogen auf das jeweilige Bauelement ist jederzeit abrufbar. Nach Stand der Technik war bisher nur eine statistische Absch�tzung der Lebensdauer f�r eine gr��ere Stichprobe bei konstanten und definierten Betriebsbedingungen m�glich.
Insbesondere f�r sicherheitsrelevante Anwendungen wird die neue Technik bedeutsam werden. Bauteile warnen rechtzeitig vor einem m�glichen Ausfall. Wartungskonzepte k�nnen gezielt darauf aufsetzen, denn vorbeugende Instandstzungsma�nahmen lassen sich nun besser planen.
Neben der Anwendung zur Prognose der Lebensdauer von Bauelementen ist ein weiterer Einsatzbereich der Sentinel Silicon™ Technik die Warnung vor latenten Sch�den durch elektrische Einstrahlung und Aufladung (ESD). Nicht jede Belastung mit elektrischer Ladung f�hrt unmittelbar zu einem Ausfall. �berspannungen und elektrostatische Entladungen, die au�erhalb oder am Rand der Spezifikationen liegen, k�nnen die Lebensdauer eines Bauelementes erheblich verk�rzen. Mit immer kleiner werdenden Strukturen und Schichtdicken der Halbleiterstrukturen werden die Bauelemente empfindlicher gegen elektrische Aufladungen. Bereits geringe Ladungsmengen k�nnen zu kritischen Vorsch�digungen der feinen Halbleiterstrukturen f�hren. Diese Vorsch�digungen bleiben zun�chst ohne direkte Auswirkung auf die Funktion des Bauelements. Betroffene Bausteine weisen eine deutliche geringere Lebensdauer als ungesch�digte Bausteine aus derselben Produktion auf. Bisher konnten solche Auswirkungen nicht sicher diagnostiziert werden. Die auf dem Chip integrierten Sentinel Silicon™ Prognostikzellen erfassen diese Einfl�sse und geben eine rechtzeitige Indikation auf die Sch�digungen. Geeignete Ma�nahmen wie z.B. ein Austausch betroffener Module k�nnen rechtzeitig ergriffen werden.
Bisher mussten wichtige Bauteile in kritischen Anwendungen nach festgelegten Zeitintervallen ausgetauscht werden. Nun ist es m�glich, solche Bauteile genau dann auszuwechseln, wenn das Ende der Lebensdauer prognostiziert wird. Ebenso k�nnen �ltere Module oder Ersatzteile, die bereits in Betrieb waren, nach ihrer noch zur Verf�gung stehenden Einsatzdauer qualifiziert werden und wieder einer geeigneten Verwendung zugef�hrt werden. Die Kosten f�r die Wartung sicherheitsrelevanter Systeme und Ger�ten k�nnen damit erheblich reduziert werden.
Die Sentinel Silicon™ Zellen umfassen speziell entworfene aktive und passive Halbleiterstrukturen und werden innerhalb des aktiven Chipbereiches platziert. Ridgetop liefert die IP als komplettes Paket zur Integration in industrie�bliche Entwurfswerkzeuge f�r Halbleiterdesign. Der Platzbedarf betr�gt nur wenige �m�. Die Ausg�nge k�nnen in bestehende JTAG Ketten integriert werden, sodass die Zellen auf einfache Weise innerhalb einer BIT-Routine ausgelesen werden k�nnen. Damit kann die Information zu jedem vom Nutzer gew�nschten Zeitpunkt abgerufen werden.
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