硬件指南 » 教程 » 电迁移：它是什么以及为什么它会损坏你的 CPU
La 电迁移 这是发生在原子中的现象。当电流通过材料时，会导致原子结构断裂和移动，留下空位和沉积物，并对一些高性能芯片造成严重破坏，例如你的 中央处理器, GPU等等。
也就是说，你可以看到电迁移 像一条河水相当于电流，通道相当于电导体，电流从一个地方带走的沉积物会留下空隙，沉积到其他地方，形成物质的堆积。如果这种情况发生在芯片的互连线上，可能会因空隙而导致断路，或因堆积而导致短路。
什么是电迁移？
La 电迁移 （EM） 这是发生在金属化线路中的现象，例如连接芯片内部不同部件的互连线路。当电流（电子流）通过导体时，在产生的热量作用下，它会撞击金属原子，使其发生位移。
如果电迁移能够维持，那么它就不会有害，也就是说，当没有分歧，进入和离开线路的材料量相等时。但事实是，随着时间的推移，这会导致 撕下原子 金属从线路始端开始，并在末端沉积，即发生损耗和累积。如果线路始端被切断，最终可能导致断路；或者，如果金属在末端累积，最终可能导致与另一条相邻线路短路。
你还应该知道，当电脉冲开始拖动导电材料的原子并产生空位时， 可以恢复 这些空位使导体承受反向应力。这样，反向电流就会流向另一个方向（正向或负向），并将导体原子拉向空位。但这在电路中并不总是可行的。
需要注意的是，即使没有电迁移，互连也并非永恒存在。根据焦耳定律，其使用寿命取决于均方根电流密度。
还必须指出的是 波形图 电压也会对故障率产生影响。
汤姆森效应：它是什么，它是如何工作的，以及这种物理现象的用途是什么布莱克方程
MTTF 故障时间可以通过电迁移计算得出，这得益于 布莱克方程:
布莱克方程 –> MTTF = C·J-n e(Ea/kT)
在这个等式中，字母是：
C 是基于管线中金属特性的常数。
J是电流密度。
n 是从 1 到 2 的整数常数。
T 是开尔文温度。
K是玻尔兹曼常数。
Ea是活化能。
损害类型
因此，我们认为电迁移可以产生 两种类型的损害:
原子耗尽（空洞）：连接性缓慢降低，最终因线路切断而导致故障或断路。
小丘：线路其他区域导电物质沉积，造成短路。也就是说，从空隙中移除的原子最终会进入这些沉积物中。
影响 MS 的因素
为了更好地理解电迁移或EM，我们必须了解哪些因素实际上会影响这种负面现象。这些因素 因素包括:
电线材质： 众所周知，现代芯片金属化所用的纯铜比几十年前芯片中使用的铝具有更强的抗电迁移能力。铜导体可承受的电流密度约为铝线的五倍。
温度： 在用于计算金属线路平均故障时间 (MTTF) 的 Black 方程中，导体温度出现在指数中，这意味着它对互连线的平均故障时间 (MTTF) 有显著影响。互连线温度主要由芯片温度、电流引起的自热效应、附近互连线或晶体管的热量以及周围材料的热导率等因素共同作用。
Tamañodel指挥： 正如布莱克方程所示，除了温度之外，电流密度是影响导体平均无故障时间 (MTTF) 的主要参数。由于电流密度等于电流 I 与横截面积 A 的比值，且大多数工艺技术都假设印刷互连线的厚度恒定，因此导线宽度会直接影响电流密度：导线越宽，电流密度越低，抗电迁移能力越强。
改善 PC 机箱内气流的高级技巧众所周知，导体的材料和尺寸是芯片制造的问题，但 温度 会受到其他参数的影响。例如，电压和时钟频率越高，温度就越高。因此， 超频，电迁移的风险更大。
电迁移解决方案
一 电迁移解决方案 是为了确保高潜在电流密度的导线具有足够的宽度以支持这些电流。
在芯片制造过程中，由于化学机械抛光（CMP）制造芯片互连的影响，它们可以减少 这些线条的粗细，较细的电缆无法像较宽的电缆那样承受那么大的电流密度。因此，必须使用电流密度表来计算与给定EM兼容的宽度。
在设计芯片时会进行检查，并采取一些限制措施来避免EDA芯片设计软件中预先定义的电迁移，从而简化设计人员的工作。具体做法如下： 确定平均无故障时间，即发生故障之前预定义的平均时间。
您还应该知道，对于 4 种类型的等效电流，存在 4 种类型的 EM 限制：
绝对电流
平均电流
峰值电流
均方根 (RMS) 电流
为了在芯片设计过程中进行检查，设计人员为数字设计的每个引脚定义了这种类型的等效电流，以便电机 EM/R验证 设计软件可以正常工作。然后进行以下检查：
用户提供的对应 EM 类型的电流密度表用于确定网络中每个连接对象的合适载流宽度范围。如果实际宽度不在任何 EM 兼容的宽度范围内，则会向用户发送指示，或者必须自动调整布线结果。
使用用户提供的相应 EM 类型的轨道电流容差约束，确定网络中每条轨道承载电流所需的最小断点数。如果实际值小于符合 EM 规定的最小断点数，则向用户发送警告，并自动调整交叉口的路由结果。
什么是缓存？电迁移和设计软件
许多 EDA 或电路设计环境，并配备能够检测电迁移情况并生成合适导体尺寸以防止此类现象的电机。此外，目前的芯片也具备防止此类电迁移的系统，例如动态频率调节、热节流等。
例如， 概要工具 它们是设计软件的一个明显例子，它允许用户/设计师采取适当的行动，以便他们的最终设计不会出现此类问题，或者至少在短期内不会出现此类问题。
在概要（布局布线、RTL、GDSII 等）的情况下，与其他情况一样，有 路由解决方案 先进金属线、动态功耗建模、电磁参数计算和制造合规性验证、时钟频率树综合、拥塞优化等。此外，其中一些工具包还允许在晶体管级进行电迁移分析，分析第一金属层互连的可靠性并计算器件老化。