В условиях бума критически важных приложений инженерия надежности важнее, чем когда-либо
Transphorm недавно предположил, что его транзисторы на основе GaN могут быть значительно более надежными, чем конкурирующие транзисторы на основе SiC. Как вообще мы измеряем надежность компонентов?
В то время как аэрокосмическая и оборонная промышленность отставали в 2019 году, аналитики Deloitte заявляют, что спрос в этих отраслях вырос в 2020 году, несмотря на первоначальные неудачи, связанные с COVID-19. Надежность системного проектирования занимает центральное место в A&D, автомобилестроении, медицине и других критически важных отраслях промышленности.
Но срок службы и частота отказов важны не только в этих сферах с высокими ставками. Разработчики любой электронной системы должны учитывать надежность компонентов, хотя их приоритеты в отношении надежности различаются в зависимости от приложения.
Термин «надежность» в электротехнике относится к жизненному циклу, управлению и эффективности систем. И, как уже упоминалось, надежность имеет первостепенное значение в критически важных системах, где частота отказов должна быть как можно меньше.
В общем, каждый прогноз надежности основан на частоте отказов. Эти показатели говорят нам об ожидаемом количестве отказов компонента или системы за определенный период времени. Инженеры по надежности будут выполнять расчеты на основе сложных моделей, включая данные о температуре, механическом напряжении и других типах данных, для измерения надежности компонента.
В этой статье мы рассмотрим различные метрики, используемые для количественной оценки надежности.
Популярные показатели надежности
Некоторые из наиболее распространенных терминов надежности, основанных на методах и процедурах прогнозирования жизненного цикла продукта: среднее время наработки на отказ (MTBF), среднее время ремонта (MTTR), среднее время до отказа (MTTF) и время отказа (FIT). . Каждый из этих методов предоставляет числовое значение на основе компиляции данных для количественной оценки частоты отказов и итогового времени ожидаемой производительности.
MTBF: Среднее время наработки на отказ описывает количество отказов продукта на миллион часов. Вероятно, это самый распространенный вопрос о сроке службы продукта. Среднее время безотказной работы особенно важно в критически важных приложениях.
MTTR: Среднее время ремонта описывает время, необходимое для ремонта неисправного аппаратного модуля. Вообще говоря, ремонт означает физическую замену вышедшей из строя аппаратной части. Длительное время ремонта (которое теоретически увеличивает затраты на установку) вызвано простоями до прибытия новой детали и временем для планирования установки.
MTTF: Среднее время до отказа используется для описания надежности неремонтопригодных систем. Он представляет собой среднее время, ожидаемое до первого отказа компонента. MTTF - это статистическое значение, предназначенное для представления среднего значения за длительный период времени и большое количество единиц. Строго говоря, MTBF следует использовать только для описания ремонтируемых элементов, в то время как MTTF следует использовать для неремонтопригодных элементов.
FIT: аналогично MTBF, Failure In Time сообщает количество ожидаемых отказов на один миллиард часов работы устройства. Этот термин очень часто используется в полупроводниковой промышленности.
Пример показателей надежности от Transphorm
В качестве примера того, как эти термины используются в реальных конструкциях систем, Transphorm, компания, которая производит высокопроизводительные GaN-транзисторы для энергосистем, недавно стала заголовком в мире инженерии надежности.
Компания объявила, что ее платформа GaN обеспечивает показатель FIT <1 отказ на миллиард часов в реальных приложениях. Это примечательная новость, поскольку, как сообщается, у транзисторов SiC, конкурирующего типа силовых транзисторов, FIT составляет около 4,1.
Одной из сбивающих с толку переменных является то, что транзисторы SiC являются гораздо более зрелым устройством. Расчет FIT Transphorm был основан на приблизительно 10 миллиардах рабочих часов в полевых условиях, тогда как SiC FIT был основан на более чем 1 триллионе полевых часов. Хотя 10 миллиардов - это немалое количество, еще предстоит показать, как надежность будет меняться с увеличением количества часов тестирования.
Осмысление показателей
В мире критически важных приложений, таких как аэрокосмическая и оборонная промышленность, важность надежности нельзя недооценивать. Даже в потребительских приложениях надежность влияет на срок службы устройства и удовлетворенность клиентов. Надежность компонентов, особенно в энергосистемах, очень важна; без этих подсистем вся конструкция потерпела бы неудачу. Показ значительно более надежного устройства (четырехкратное улучшение FIT) может изменить правила игры для надежной конструкции системы.
Понимание основных терминов в области проектирования надежности может помочь всем проектировщикам в укреплении своей спецификации. Это также может помочь инженерам разобраться в новых показателях, таких как этот от Transphorm, который предполагает эффективность одной основной категории компонентов (в данном случае транзисторов GaN) над другой (например, транзисторы SiC).
Вопросы, отзывы, комментарии (0)
Нет комментариев