揭开芯片中百亿晶体管可靠性保障的奥秘！

据说大型芯片有几十亿个晶体管，晶体管尺寸越来越小，一个都容不得出错，但为何芯片可靠性还这么高？

芯片中故障主要来自以下这些方面：设计错误、制造错误、材料缺陷、环境因素等。解决这些问题，才能够保证几十个晶体管一个都容不得出错？

下面，我将结合生动的例子来揭开这个谜底！

芯片的制造过程犹如“超级清洁厨房”。工人们都身穿防尘衣服，头戴防尘帽子，就像餐厅里的主厨和厨师一样。

所有的设备和工具都经过精心擦拭，保证一尘不染，就像擦得焕然一新的菜刀和砧板。

这样的精密控制，使得芯片的制造就像在做精细糕点一样，每一个细节都异常重要，绝不容有任何失误，所以才能烘焙出品质极佳的芯片。

因此，当芯片的制造环境极为洁净时，每道工序都有严格的规程，严防尘埃导致的缺陷。这就像手术室的无菌环境，极大减少失误操作。这就可以称作是制造过程的精密控制。

“大桥”式的冗余设计，芯片也学会了“备用组员”

芯片中的晶体管就像一个个小小的开关，它们互相连接构成复杂的电路。为了防止单个晶体管小开关的故障影响整个电路，工程师们采用了“备用组员”的设计。

那就是大型桥梁的设计。桥上有很多螺栓连接，如果单个螺栓松动甚至脱落，不会导致整座大桥立即垮塌。其他螺栓可以顶上，使桥梁继续安全运行。

芯片的耐故障设计也遵循这样的原理，这样即使个别元件出现故障，芯片也可以继续正常工作，大大提高了可靠性。

因此，芯片中的晶体管互相冗余备份，单个晶体管故障不会导致功能失败。这个可以称作是良好的耐故障设计。

守卫芯片质量的测试和统计分析

一个是芯片测试，另一个是统计分析。

制造完成的芯片就像一辆刚组装好的新车，它必须经过“系列路试”才能交付给用户。芯片要进行各种严苛的环境测试，比如高温、低温、振动、撞击等，确认在任何工作环境下都可以正常运行，就像测试新车在各种路面时刹车和转向系统的反应一样。

然后还需进行功能检查，向芯片输入不同信号，检测输出是否正确，就像检验车内设备的按钮、灯光、音响的功能一样。整个测试timeserie非常全面且严格，任何故障都不能放过，才能保证交付给用户的芯片质量有保障。

芯片工厂也会收集每批产品的全面测试数据，然后取所有芯片中没通过关项目进行统计，分析出主要的故障模式、问题工序等。

智造芯片任重道远

我主要从精密制造流程、可靠性设计、全面测试和统计分析等方面，结合经验分享了为何大规模集成电路可以实现非常高的可靠性。

然而，要真正做到“亚洲智造”，中国的芯片行业还任重道远。与世界芯片强国相比，中国企业还面临许多短板。

工欲善其事，必先利其器。只要汲取世界最佳实践，不断强化自主创新，我相信通过这场深刻的变革，中国终将打造出让世界刮目相看的芯片产业。