Om een betrouwbare werking bij 200 graden te bereiken is het niet voldoende om uitsluitend te vertrouwen op screening met behulp van conventionele halfgeleiderprocessen. In plaats daarvan is een samenwerkingsoplossing op vier niveaus nodig: -materialen, apparaatstructuren, circuitontwerp en beperkte werking-. De hoge-temperatuurbestendigheid van deZT6206H ARM-processor voor hoge- temperaturenis gebouwd op de volgende sleuteltechnologieën:
Ten eerste wordt SOI-technologie (Silicon-on-Insulator) op hoge- temperatuur of speciaal gepassiveerde bulk-siliciumtechnologie gebruikt voor de productie van wafers om de lekstroom van PN-overgangen en grendel-effecten te onderdrukken. Voor de Cortex-M4-kern kan de statische lekstroom bij 200 graden twee ordes van grootte hoger zijn dan die bij 25 graden. De ZT6206H regelt het statisch energieverbruik bij hoge-temperaturen binnen een acceptabel bereik door de drempelspanning te verhogen en de lay-out van het putcontact te optimaliseren. Ten tweede is voor de verpakking gekozen voor CQFP (Ceramic Quad Flat Package), waarvan de thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE) overeenkomt met die van keramische PCB-substraten of metalen-kernplaten, waardoor vermoeidheid van de soldeerverbindingen en scheuren veroorzaakt door hoge- temperatuurwisselingen worden voorkomen. De keramische holte biedt ook hermetische bescherming tegen erosie van de binnenkant van de chip door vocht onder hoge druk en waterstofsulfidegas.
Wat de functionele betrouwbaarheid betreft, beschikt de processor over een duidelijke temperatuurgesegmenteerde bedrijfsmodus.
Vol-functiebereik (minder dan of gelijk aan 175 graden):Hoofdfrequentie op 80 MHz, waarbij alle randapparatuur (inclusief PLL, RTC, I²C, CAN) normaal werkt.
Gereduceerd bereik (175 graden tot 200 graden):Hoofdfrequentie verlaagd tot 16 MHz, waarbij enkele analoge en klok-gerelateerde randapparatuur (PLL, RTC, I²C, CAN) is uitgeschakeld; de kern, SRAM, flashgeheugen, SPI, USART, ADC, DAC, operationele versterkers en comparatoren blijven echter functioneel.
Dankzij dit ontwerp kan het systeem basisgegevens verzamelen en communiceren op lage- snelheid bij een extreme temperatuur van 200 graden, waardoor volledige uitschakeling wordt vermeden. Hoewel de ingebouwde-temperatuursensor een nominaal bereik van slechts 175 graden heeft, dient deze als trigger voor de verminderde modus: wanneer de sensorwaarde de 175 graden nadert, schakelt het systeem actief over naar de lage- frequentiemodus en schakelt het de randapparatuur met een hoog-stroom- uit.
Om ernstige trillingen in het boorgat te weerstaan (doorgaans meer dan 20 g RMS, frequentie 5–2000 Hz), zijn de spoed en de breedte van het ZT6206H CQFP-pakket geoptimaliseerd. Gecombineerd met ondervulling of pinversterking is het bestand tegen mechanische belasting. Ontwerpers moeten voorkomen dat de processor in de buurt van componenten met een hoge-massa (bijvoorbeeld transformatoren) of hangende gebieden in de PCB-indeling wordt geplaatst, en PCB's met keramische of metalen-kernen gebruiken om de algehele stijfheid te vergroten.
Qingdao ZITN heeft uitgebreide test- en screeningspecificaties opgesteld op het gebied van elektronica met ultra-hoge- temperaturen. Elke ZT6206H ondergaat functionele verificatie bij 175 graden en 200 graden, met batch-traceerbaarheidsrapporten voor belangrijke parameters zoals dataretentie in flashgeheugen bij hoge- temperatuur, ADC-offset bij hoge- temperatuur en oscillatorfrequentiedrift. Voor het loggen-terwijl-ontwerpers van boorinstrumenten dit doet, elimineert dit de noodzaak om dure testplatforms op hoge-temperatuur te bouwen voor volledige-parameterscreening. Het systeemontwerp kan rechtstreeks worden uitgevoerd op basis van de deratingtabel in de datasheet, waardoor de ontwikkelingscyclus aanzienlijk wordt verkort.
In praktische toepassingen worden de volgende betrouwbaarheidsmaatregelen aanbevolen:
- Plaats keramische X7R- of C0G-condensatoren dicht bij de voedingspinnen van de processor en houd rekening met capaciteitsverzwakking bij hoge temperaturen (de X7R kan meer dan 70% capaciteit verliezen bij 200 graden; in plaats daarvan worden C0G- of tantaalcondensatoren met hoge temperatuur aanbevolen).
- Voeg differentiële of stroom-lusdrivers toe aan USART- en SPI-communicatielijnen om hoge- ruis te weerstaan.
- Voer periodiek controlesom- en terugleesbewerkingen uit op kritieke gegevens in SRAM, en corrigeer single-bit-fouten met behulp van de flashgeheugen-ECC-functie (indien beschikbaar).
Door deze methoden te combineren met het inherente hoge-temperatuurontwerp van de ZT6206H, kan een betrouwbaar systeem worden gebouwd dat voldoet aan de bedrijfsvereisten onder in het boorgat.
Als u meer informatie wilt, kunt u contact met ons opnemen via e-mail:marketing@qdzitn.com!