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| 可靠性 |
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中文名；可靠性 拼音；kě kào xìng 注音；ㄎㄜˇ ㄎㄠˋ ㄒㄧㄥˋ |
元件、產品、系統在一定時間內、在一定條件下無故障地執行指定功能的能力或可能性。可通過可靠度、失效率、平均無故障間隔等來評價產品的可靠性。[1]
簡介
根據國家標準GB-6583的規定，環境可靠性是指：產品在規定的條件下、在規定的時間內完成規定的功能的能力。產品在設計、應用過程中，不斷經受自身及外界氣候環境及機械環境的影響，而仍需要能夠正常工作，這就需要用試驗設備對其進行驗證，這個驗證基本分為研發試驗、試產試驗、量產抽檢三個部分。 一般所說的「可靠性」指的是「可信賴的」或「可信任的」。我們說一個人是可靠的，就是說這個人是說得到做得到的人，而一個不可靠的人是一個不一定能說得到做得到的人，是否能做到要取決於這個人的意志、才能和機會。同樣，一台儀器設備，當人們要求它工作時，它就能工作，則說它是可靠的；而當人們要求它工作時，它有時工作，有時不工作，則稱它是不可靠的。 對產品而言，可靠性越高就越好。可靠性高的產品，可以長時間正常工作（這正是所有消費者需要得到的）；從專業術語上來說，就是產品的可靠性越高，產品可以無故障工作的時間就越長。 簡單的說，狹義的「可靠性」是產品在使用期間沒有發生故障的性質。例如一次性注射器，在使用的時間內沒有發生故障，就認為是可靠的；再如某些一旦發生故障就不能再次使用的產品，日光燈管就是這類型的產品，一般損壞了只能更換新的。 從廣義上講，「可靠性」是指使用者對產品的滿意程度或對企業的信賴程度。而這種滿意程度或信賴程度是從主觀上來判定的。為了對產品可靠性做出具體和定量的判斷，可將產品可靠性可以定義為在規定的條件下和規定的時間內，元器件（產品）、設備或者系統穩定完成功能的程度或性質。例如，汽車在使用過程中，當某個零件發生了故障，經過修理後仍然能夠繼續駕駛。 產品實際使用的可靠性叫做工作可靠性。工作可靠性又可分為固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是產品設計製造者必須確立的可靠性，即按照可靠性規劃，從原材料和零部件的選用，經過設計、製造、試驗，直到產品出產的各個階段所確立的可靠性。使用可靠性是指已生產的產品，經過包裝、運輸、儲存、安裝、使用、維修等因素影響的可靠性。
分類
產品可靠性又分為固有可靠性和使用可靠性。 其中，固有可靠性通過設計、製造的過程來保證，很大程度上受設計者和製造者的影響。而使用可靠性依賴於產品的使用環境，操作的正確性，保養與維修的合理性，所以它很大程度上受使用者的影響。
定義
產品、系統在規定的條件下，規定的時間內，完成規定功能的能力稱為可靠性。 這裡的產品可以泛指任何系統、設備和元器件。產品可靠性定義的要素是三個「規定」：「規定條件」、「規定時間」和「規定功能」。 「規定條件」包括使用時的環境條件和工作條件；例如同一型號的汽車在高速公路和在崎嶇的山路上行駛，其可靠性的表現就不大一樣，要談論產品的可靠性必須指明規定的條件是什麼。 「規定時間」是指產品規定了的任務時間；隨着產品任務時間的增加，產品出現故障的概率將增加，而產品的可靠性將是下降的。因此，談論產品的可靠性離不開規定的任務時間。例如，一輛汽車在在剛剛開出廠子，和用了5年後相比，它出故障的概率顯然小了很多。 「規定功能」是指產品規定了的必須具備的功能及其技術指標。所要求產品功能的多少和其技術指標的高低，直接影響到產品可靠性指標的高低。例如，電風扇的主要功能有轉葉，搖頭，定時，那麼規定的功能是三者都要，還是僅需要轉葉能轉能夠吹風，所得出的可靠性指標是大不一樣的。 可靠性的評價可以使用概率指標或時間指標，這些指標有：可靠度、失效率、平均無故障工作時間、平均失效前時間、有效度等。典型的失效率曲線是浴盆曲線，其分為三個階段：早期失效期、偶然失效期、耗損失效期。早期失效期的失效率為遞減形式，即新產品失效率很高，但經過磨合期，失效率會迅速下降。偶然失效期的失效率為一個平穩值，意味着產品進入了一個穩定的使用期。耗損失效期的失效率為遞增形式，即產品進入老年期，失效率呈遞增狀態，產品需要更新。提高可靠性的措施可以是：對元器件進行篩選；對元器件降額使用，使用容錯法設計（使用冗餘技術），使用故障診斷技術等。可靠性主要包括電路可靠性及元器件的選型有必要時用一定儀器檢測。
主要特徵
可靠性是一項重要的質量指標，只是定性描述就顯得不夠，必須使之數量化，這樣才能進行精確的描述和比較。可靠性的定量表示有其自己的特點，由於使用場合的不同，很難用一個特徵量來完全代表。 1．可靠度R或可靠度函數R(t) 產品的可靠度是指產品在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的概率。 假設規定的時間為t，產品的壽命為T，在一批產品中的壽命有的T>t，也有的T≤t，從概率論角度可以將可靠度表示為T>t的概率，即 R（t）=P（T>t） 在數值上，某個時間的概率可用試驗中該事件發生的頻率來估計。 2．失效概率或積累失效概率F（t） 失效概率是表徵產品在規定條件下和規定時間內，喪失規定功能的概率，也成為不可靠度。它也是時間t的函數，記作F（t），顯然 F（t）=P(T≤t) 它在數值上等於1減可靠度，也就是說，產品從0開始試驗（或工作）到時刻t，失效總數r（t）與初始試驗（或工作）產品總數N0之比，即 積累失效概率F（t）與可靠度R（t）的關係式為 F（t）=1- R（t） 3．失效密度或失效密度函數f（t） 失效密度是表示失效概率分布的密集程度，或者說是失效概率函數的變化率。它在數值上等於在時刻t，單位時間內的實效數Δr/Δt與初始試驗（或工作）產品總數N0的比值，即 同樣，當N0很大時，也可用微商的形式來表示，即 其所描述的曲線成為失效密度曲線，它與橫坐標軸之間的面積恰好等於1。也就是說，失效密度這個隨機變量在（0，∞）範圍內的概率等於1。用積分式表示有 4．平均壽命μ 平均壽命對不可修復或不值得修復的產品和可修復的產品有不同的含義。對於不可修復的產品，其壽命是指產品發生失效前的工作時間或工作次數。因此，平均壽命是指壽命的平均值，即產品在喪失規定功能前的平均工作時間，通常記作MTTF（mean time to failure）。對可修復的產品，壽命是指兩次相鄰故障間的工作時間，而不是指產品的報廢時間。因此，對這類產品的平均壽命是指平均無故障工作時間，或稱平均故障間隔時間，記作MTBF（mean time between failures）。但是，不管哪類產品，平均壽命在理論上的意義是類似的，其數學表達式也是一致的。 假設被試產品數位N0，產品的壽命分別為t1、t2、……tn，則他們的平均壽命為各壽命的平均值，即 當失效密度函數f（t）已知，且連續分布，那麼，總體的平均壽命μ可按下式計算： 一般說來，電子元器件的平均壽命愈長，在短時間內工作的可靠性愈高。但是，可靠性與壽命雖然密切相關，又不是同一概念，不能混為一談。不能認為可靠性高，壽命就長；也不能認為壽命長的可靠性就必然高，這與使用要求有關。通常所指的高可靠，是指產品完成要求任務的把握性特別高；而長壽命，是指產品可以用很長時間工作而性能良好。如海、地纜線通訊設備所用元器件要求使用20年而性能良好，體現了長壽命；導彈工作時間不一定長，但工作時間內（幾秒、幾分或半小時）要求高度可靠，萬無一失，這就體現為高可靠。
可靠性測試
可靠性測試則是在芯片生產後，在封裝前後對集成電路本身和芯片整體進行測試，來檢驗其是否存在故障、失效概率有多大、可靠程度有多高，從而指導芯片應用和進行下一版設計優化。可靠性測試有很多種，有成熟的測試標準、測試方法和設備，下面選取列出部分業內常用的測試項和參考的標準。其中GJB是中國的軍工標準，JESD是JEDEC固體技術協會（美國電子工業協會內轄的一個組織，後獨立為固體電子行業的一個協會）發布的標準。例如閂鎖測試可以按照JESD78D標準來進行，其中建立了一套定義閂鎖特性和失效等級的測試方法，適用於NMOS、CMOS、雙極電路以及這幾種電路的組合。
參考來源