電子產(chǎn)品中芯片溫度過高是人們最常遇到的產(chǎn)品失效原因之一。電腦、手機(jī)等電子產(chǎn)品在長時(shí)間使用后反應(yīng)變慢，實(shí)際上除了軟件運(yùn)行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)碎片，芯片持續(xù)工作在高溫下，其內(nèi)部架構(gòu)的“破損”可能是更重要的原因。生活中應(yīng)該都有這樣的經(jīng)歷，使用一段時(shí)間后的電腦，即使更換裝有全新系統(tǒng)的硬盤，將所有軟件數(shù)據(jù)全部更換，其反應(yīng)速度也不會(huì)有太大改善。這就是因?yàn)?，電腦運(yùn)行變慢的根本原因是前文所說的硬件的“破損”，這種“破損”會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間的延長持續(xù)加大，而且完全不可逆。破損到達(dá)一定程度后，芯片就無法達(dá)到實(shí)現(xiàn)相關(guān)運(yùn)算的基本性能，于是在產(chǎn)品沒有跌落、進(jìn)水或者撞擊的情況下失效。
研究表明，拋除外力的沖擊，如進(jìn)水、跌落、撞擊、拉拽、折彎等意外因素，所有電子芯片失效的直接原因都是封裝溫度過高。
業(yè)界一個(gè)常用的溫度影響說法是，芯片溫度每升高10℃，其運(yùn)行壽命減半。當(dāng)然，這里的溫度上升10℃，是在一個(gè)常見的芯片工作溫度范圍。在70℃~140℃范圍內(nèi)時(shí)，芯片的運(yùn)行壽命會(huì)隨溫度的升高迅速下滑。
實(shí)質(zhì)上，溫度控制的意義遠(yuǎn)不止防止芯片失效。以LED燈舉例，除了嚴(yán)重影響運(yùn)行時(shí)長，結(jié)溫上升還會(huì)劇烈影響光輸出效率。光輸出效率降低后，實(shí)現(xiàn)相同的亮度，LED燈的發(fā)熱量將會(huì)上升，帶來更大的能源消耗。
另外，結(jié)溫的上升，對(duì)于光質(zhì)量的控制也有負(fù)面的影響。從LED芯片反推到普通的功能運(yùn)算芯片，也可以得出相同的結(jié)論：當(dāng)溫度上升，功能芯片的實(shí)現(xiàn)相同的運(yùn)算效率，其能耗會(huì)上升。在更高的溫度下，物質(zhì)的化學(xué)活性更高，性質(zhì)變得更加不穩(wěn)定，芯片自身的穩(wěn)定性將會(huì)變差。
因此，芯片的溫度對(duì)電子產(chǎn)品的運(yùn)行壽命、能源效率以及性能對(duì)穩(wěn)定性三個(gè)方面都有非常直接且顯著的影響。電子產(chǎn)品制作完成后最初測試可以正常運(yùn)行，完全不能說明其就是合格可靠的。一款優(yōu)秀的、經(jīng)得起市場考驗(yàn)的電子產(chǎn)品，必須進(jìn)行溫度控制設(shè)計(jì)。而對(duì)于當(dāng)前火爆的消費(fèi)類終端產(chǎn)品，例如手機(jī)、平板電腦、游戲機(jī)等，不僅要控制好芯片溫度，產(chǎn)品的外殼溫度也是影響客戶體驗(yàn)的關(guān)鍵方面。隨著電子產(chǎn)品功率密度的持續(xù)提升，電子產(chǎn)品的散熱問題必將日益凸顯，熱設(shè)計(jì)工程師面臨巨大的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。
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