集成电路的故障分析与检测

吴柳杰

摘要：随着电子技术的不断发展，我国社会很多领域都开始应用集成电路，而且多数现代电子设备都使用集成电路。如果集成电路发生故障，电路就必定无法稳定工作。基于此，本文主要概述了集成电路，而且分析了集成电路的故障分析和检测方法，希望可以为有需要的人提供参考意见。

关键词：集成电路；故障分析；检测

近年来，在我国工业化社会日益发展的背景下，国家和企业都高度重视集成电路的改善。原来集成电路可以容纳的晶体管仅仅有十个，然而随着新技术的不断发展，当前我国集成电路容纳的晶体管已经超过十万个，使得集成电路得到普遍应用。并且原来集成电路出现故障，必须要检查很多晶体管，才可以将其故障解决，然而当前集成电路的晶体管超过十万个，所以传统的故障分析和检测方法已经很难满足实际需求。面对这种情况，必须要进一步改善集成电路的故障分析和检测方法，这样才可以更好地推动我国工业化稳定发展。

一、概述集成电路

集成电路属于微型半导体器件，是在20世纪中期兴起和发展的，利用多样化的工艺手段，比如：光刻以及氧化等等，将电路中需要的电容以及半导体等等元件和不同元件之间的布线都在一个介质或者多个介质集中，最后在管壳中封装，成为拥有电路功能的一种微型结构。集成电路具有显著的优势，比如：使用期限较长、体积较小以及焊接点较少等等，而且其生产成本不高，可以为工程实现大批量生产打下良好的基础，普遍应用在很多领域，比如：通讯领域、军事领域以及遥控领域等等。除此之外，在装配电子设备中运用集成电路，可以使装配密度得到显著的提高，确保设备正常稳定运行。

二、集成电路的故障分析和检测方法

众所周知，集成电路之所以出现故障，其原因主要包括两个部分，一是引脚损坏，二是内部电路损坏。对于因为集成电路引脚损坏导致的故障，通过人们的肉眼就能够发现，然而对于因为集成电路内部电路破损而导致的故障，必须要根据规定的步骤，使用专业的检测设备对其认真检测^[1]。这就要求设备检修人员既要掌握丰富的电子元器件知识，又要了解多种集成度电路分析以及检测方式。对于一块故障电路板，若担心其集成电路内部电路出现损坏，通常首先应对与该集成电路的相关资料进行仔细检查，掌握其参数以及内部结构等等，接着运用适合的检测方式对其科学分析和检测，准确判断其有无故障。

（一）非在线分析和检测法

毋庸置疑，在集成电路使用过程中，往往都要确保引脚和印制电路板的地线保持焊通。因为集成电路内部很多都运用直接耦合，所以集成电路其他引脚和接地脚之间有着明确的直流电阻，此直流电阻，就是此脚内部等效直流电。在集成电路非在线分析和检测中，首先应该将有可能损坏的集成电路从印刷电路板上拿下来，但是必须要注意的是，在拆卸过程避免对印刷电路板和集成电路造成损坏。再使用万用表欧姆档对每个引脚的内部等效直流电组进行严格检测，与标准值作出比较，如果每个引脚的内部等效直流电电阻符合标准值，这就表示该集成电路是没有任何问题的，相反，如果其中一种引脚内部等效直流电电阻远远超过标准值，这就表示集成电路内部电路不再完整，已经受到损坏。除此之外，还必须要引起重视的是，因为集成电路内部有很多非线性元件，比如：三极管以及二极管等等，在实际检测过程中只可以对某个方向的内部等效直流电阻进行检测，而且无法对其优劣作出判断，需要将红黑表互相交换重复检测，获取不同方向的内部等效直流电阻值，只有确保两个方向的内部等效直流电阻值都符合标准值，才可以确定此集成电路是完整的，没有损坏，可以正常使用。

（二）在线分析和检测法

对集成电路进行在线分析和检测时，必须要采取有效的方式，主要体现在以下几点：第一，将有质疑的集成电路变成完整的同一种型号、同一种规格的集成电路，也就是所谓的代换法，接着采用在线判断的方式来准确排除是否存在电路板故障，以确定原来的集成电路是否真正受到损坏^[2]。第二，使用万用表对集成电路每个引脚对地交直流工作电压以及总工作电流等等进行科学的在线判断，再比较集成电路标准数据，以判断这个集成电路有无问题，这种方式可以有效弥补在线分析和检测法以及代换法存在的缺陷，不需要将集成电路拆卸下来，所以当前普遍应用在集成电路故障分析和检测中。

1.在线工作电压检测法

相信大家都知道，对于集成电路来说，其在线工作电压有两种不同类型的标准数据，主要体现在以下几点：第一，静态供电电压。主要是指通电后没有输入信号时测量获取的电压值，第二，动态供电电压。主要是指通电后出现输入信号时测量获取的电压值。具体来讲，对集成电路进行在线分析和检测时，首先可以为电路板供电，用心轻轻的触摸所有集成电路，如果发现有些集成电路烫手，可以将其作为主要怀疑对象^[3]。接着，使用万用表交流电压档和直流电压档检测有质疑的集成电路每个引脚对地电压。最后，对比测量获取的交直流电压和集成电路标准数据，这样就可以准确判断被检测集成电路是否存在质量和性能问题。并且在集成电路检测过程中使用万用表，必须要多加注意，尽可能对与集成电路引脚直接连接的外围印制电路板进行仔细检查，避免由于疏忽而导致集成电路不同引脚之间出现短路的情况，这样不仅没有检修好，而且导致故障问题更加严重。同时，也要合理制定防滑方法。

2.总工作电流检测法

因为集成电路内部是以直接耦合为主，所以如果集成电路出现破损，就容易导致后级饱和，改变集成电路的总工作电流^[4]。因此，针对集成电路在线分析和检测过程中，必须要对电源通路电阻的电压降进行严格检测，通过欧姆定律将总工作电流准确计算出来，再将其和集成电路标准数据对比，以了解集成电路是否完整。

3.直流电阻检测法

这种方法是使用万用表对被检测集成电路每个引脚对地的正向电阻值和反向电阻值，而且与标准数据对比，以准确判断其是否正常。此方法必须要积累同一种型号、同一种设备集成电路的正常数据信息，或者测试同一种质量可靠的设备，这样就可以与被测试集成电路的测试数据信息比较^[5]。但是对这些数据进行积累时，需要注意以下几个方面：第一，合理规定测试条件。测试过程中需要对集成电路信号以及被测设备型号等等详细记录，测试完的数据应该将万用表的档位清楚标注。第二，避免由于测量仪器设备导致的误差。确保用于测量的万用表误差可以有效控制在正常范围内，而且在测试过程中尽量使用相同型号的万用表。第三，搜集原始数据过程中使用的电路，必须要与被测电路保持统一，由于相同集成电路使用不一样的接法，其测试获取的直流电阻也必定有所不同。

结语：

总而言之，集成电路在使用过程中难免会出现各种故障，如果不能及时解决这些故障，就很有可能影响其正常运行。因此，为了可以尽快找到故障和解决故障，必须要经常检测集成电路，而检测的方式各种各样，不同的检测方法有不同的优点和缺点，只是依赖一种检测方式难以检测集成电路，需要采取多样化的检测方式。在检测过程中应该仔细分析，合理运用，这样可以便于在较短的时间内找到集成电路的故障，影响其在实际运行中出现故障，降低运行效率。

参考文献：

[1]蔡沛.集成电路故障注入攻击仿真方法[J].电子技术与软件工程,2018(14):85.

[2]邓鹏杰. 集成电路抗故障注入攻击安全评估方法研究[D].天津大学,2017.

[3]高洁.基于集成电路故障分析与检测方法的分析与探讨[J].科技信息,2011(25):108.

[4]靳军明.集成电路的故障分析与检测[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2011,10(02):82-84.

[5]邓丽忠.集成电路的检测及故障分析[J].中国新技术新产品,2010(24):119.