[发明专利]一种基于Saber的典型分立器件的可靠性自动预计方法

说明书

技术领域：

本发明涉及电子产品可靠性设计分析过程中，一种基于Saber的典型分立器件的可靠性自动预计方法（Saber为美国Synopsys公司的混合系统仿真软件）。该方法利用Saber软件中典型分立器件模型的可开发性，将原本需要手动计算可靠性的过程采用自动化的方法实现，即利用元器件二次开发技术，将基于手册的工作失效率模型内嵌到器件的功能模型中，从而使得相关项目的设计人员在对电路进行功能仿真的同时，能够自动获取这些分立器件的可靠性参数。本发明属于电子产品可靠性设计分析领域。

背景技术

可靠性预计是电子产品研发过程中重要的可靠性分析工作，虽然在电子产品的设计过程中，广泛采用各种电路仿真软件，极大地提高了产品的设计水平和设计效率，但是可靠性预计的方法却不能很好的融入其中。

目前常用的预计方法是基于手册的元器件计数法和应力分析法。和元器件计数法相比，应力分析法能够较全面地考虑电、热和气候、机械应力及元器件质量等因素对失效率的影响，因此它是能够反映实际可靠性的一种定量预计方法。应用该方法时，需要了解元件在工作条件下的电参数值，然后利用手册/标准的模型计算工作失效率。前人利用应力分析法进行元件可靠性预计时，一方面，应用EDA软件进行电路功能仿真，计算出元器件的电参数。另一方面，将得到的电参数值手动输入到元件失效率模型中，进而进行计算。由于产品设计过程中，工作条件和电路结构经常发生改变，因此元器件的电参数值也会不断发生变化，这样采用手动方法预计元件可靠性过程就会变得比较繁琐且不直观，不利于设计人员准确、快速的了解整个电路的可靠性状况。在性能与可靠性一体化设计的理念下，应该采取一些有效措施，提高元器件可靠性预计的自动化程度，对产品改进设计提供合理建议，从而能够缩短研发周期，提高电路整体的可靠性水平。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Saber的典型分立器件的可靠性自动预计方法，该方法能够在电路功能仿真的同时，自动获取分立器件的工作失效率。器件的工作失效率λ_p是器件自身特性参数，电应力参数和环境参数等三类参数的函数。器件自身特性参数包括结构、材料、封装形式、质量等级、应用状态等，电应力参数包括额定的电参数和工作状态下的实际电流、电压值，环境参数包括周围环境和工作环境。因此，自动获取工作失效率对反映某种工作状态下器件的可靠性信息有重要作用。

为了实现上述目的，本发明借助第三方数模混合仿真软件Saber，给出一种针对典型分立器件建立工作失效率预计模型的通用方法。该方法在Saber已有器件功能模型的基础上，结合GJB Z299C-2006电子设备可靠性预计手册，对器件的模型进行扩展。

本发明一种基于Saber的典型分立器件的可靠性自动预计方法，其步骤如下：

步骤一：在功能模型中扩展影响工作失效率的自身特性参数；即针对不同种类的分立器件，在了解和掌握其基本工作原理的基础上，利用预计手册，分析元器件的自身特性中哪些参数对工作失效率影响较大，进而分析Saber中对应的元器件功能模型，若功能模型中不包括与工作失效率相关的自身特性参数，则需要在功能模型中增加相应的变量，作为元器件的属性值；

步骤二：通过仿真获取器件的电应力参数；随着电路结构和工作状态的改变，器件的电参数值也会时刻发生变化，因此，在元器件功能模型中需要增加影响工作失效率的电应力变量，该变量的数值能够直接反映电应力参数对工作失效率的影响；

步骤三：在功能模型中增加影响工作失效率的环境因素，这里主要考虑环境温度和工作温度。对电路中的所有器件而言，环境温度是相同的，可以定义为全局变量，而工作温度因器件的功率和热阻不同而有所不同；结合不同类别分立器件的使用手册，在原有功能模型中定义相应的环境变量；

步骤四：在上述步骤的基础上，将工作失效率模型内嵌到Saber中相应元器件的功能模型中；即需要综合以上三方面因素，在Saber中拓展已有的元器件模型，在拓展的模型中，不仅包含功能模型，还包括工作失效率模型中的各个参数；这样在功能仿真的同时，能够将工作失效率值自动输出，不同种类分立器件的功能模型和工作失效率模型均不同，实现工作失效率的自动输出，是本发明突破的难点；

步骤五：建立不同类别的器件符号以识别内嵌后的可靠性自动预计模型；需要根据不同类别分立器件的结构特点绘制不同的器件符号，并将该器件符号与相应可靠性自动预计模型对应起来，用以绘制电路图；