Modèles de dégradation et de fiabilité pour évaluer les performances de compatibilité électromagnétique des circuits intégrés sous contraintes environnementales

Degradation and Lifetime Reliability Models to Assess the Electromagnetic Compatibility Performance of Integrated Circuits Under Environmental Constraints

• Auteur / Autrice : Md Jaber Al Rashid
• Direction : Mihaela Barreau, Laurent Saintis, Mohsen Koohestani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique, signal, génie industriel
• Date : Soutenance le 13/11/2023
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Angevin de Recherche en Ingénierie des Systèmes (EA7315) - Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Ecole : École supérieure d'électronique de l'ouest (Angers)
• Jury : Président / Présidente : Bruno Castanier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Besnier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Tristan Dubois, Ghaleb Hoblos

Mots clés

Mots clés contrôlés

Essais accélérés (technologie)

Compatibilité électromagnétique

Détérioration

Circuits intégrés

Mots clés libres

Injection directe de puissance

Immunité conduite

Test de durée de vie accélérée

Modélisation de la fiabilité

Modèle de dégradation basé sur la physique

Electromagnetic compatibility

Direct power injection

Conducted immunity

Accelerated degradation test

Reliability modeling

Physics-Based degradation model

Résumé

Les conditions environnementales sévères peuvent avoir un effet significatif sur les performances en compatibilité électromagnétique (CEM) des circuits intégrés analogiques et numériques. En outre, un circuit intégré doit fonctionner de manière fiable dans un environnement électromagnétique. Dans cette thèse, des plans d’essai de dégradation accélérée sous contraintes constantes et échelonnées ont été mis en œuvre pour les circuits intégrés analogiques et numériques sélectionnés, suivis par la caractérisation de l’évolution de la performance de l’immunité conduite dans le domaine fréquentielle sous différentes durées de contrainte. Pour estimer la dégradation des performances CEM dans des conditions de vieillissement accéléré testées ou non, un modèle de dégradation basé sur la physique est combiné à un modèle de durée de vie accélérée pour prédire les métriques de fiabilité. L’approche boîte noire a été utilisée pour construire le modèle d’immunité conduite, qui a nécessité la caractérisation de l’effet du vieillissement au niveau du circuit intégré. L’influence du vieillissement accéléré sur dégradation des performances CEM a été incluse dans les blocs actifs et/ou passifs du modèle d’immunité.

The severe environmental conditions can have a significant effect on the electromagnetic compatibility (EMC) performance of both analog and digital integrated circuits (IC). In addition, an IC is expected to operate reliably in an electromagnetic environment. In this thesis, both constant and step-stress ac celerated degradation test plans were implemented on selected analog and digital ICs, followed by the characterization of the conducted immunity performance evolution in the frequency-domain at various stress time duration. To estimate the EMC performance degradation under any tested or untested accelerated aging stress conditions, a physics-based degradation path model was combined with accelerated lifetime model to predict reliability metrics. The black-box approach was used to construct the conducted immunity model, which required characterizing the effect of aging at IC level. The influence of accelerated aging on EMC performance degradation was included in the active and/or passive blocks of the immunity model.