电子产品温度控制的意义

电子产品中芯片温度过高是人们最常遇到的产品失效原因之一。电脑、手机等电子产品在长时间使用后反应变慢，实际上除了软件运行过程中产生的数据碎片，芯片持续工作在高温下，其内部架构的“破损”可能是更重要的原因。生活中应该都有这样的经历，使用一段时间后的电脑，即使更换装有全新系统的硬盘，将所有软件数据全部更换，其反应速度也不会有太大改善。这就是因为，电脑运行变慢的根本原因是前文所说的硬件的“破损”，这种“破损”会随着运行时间的延长持续加大，到达一定程度后，芯片就可能无法达到实现相关运算的基本性能，于是在产品没有跌落、进水或者撞击的情况下突然失效。

事实上，抛除外力的冲击，如进水、跌落、撞击、拉拽、折弯等意外因素，所有电子芯片失效的直接原因都是封装温度过高。

电子产品失效因素（数据来源：美国空军航空电子完整性计划，AVIP）

业界一个常用的温度影响说法是，芯片温度每升高10℃，其运行寿命减半。当然，这里的温度上升10℃，是在一个常见的芯片工作温度范围。下图为某典型芯片运行寿命随时间的变化曲线：

（按照环境温度60℃，活化能1.0eV计算）

图中可清楚地看出，在70℃~140℃范围内时，芯片的运行寿命会随温度的升高迅速下滑。

实质上，温度控制的意义远不止防止芯片失效。以LED灯举例，除了严重影响运行时长，结温上升还会剧烈影响光输出效率。光输出效率降低后，实现相同的亮度，LED灯的发热量将会上升，带来更大的能源消耗。

（图片来源：《温度对LED的影响分析》，http://wenku.baidu.com/view/469630c1d5bbfd0a79567356.html?re=view）

另外，结温的上升，对于光质量的控制也有负面的影响。从LED芯片反推到普通的功能运算芯片，也可以得出相同的结论：当温度上升，功能芯片的实现相同的运算效率，其能耗会上升。在更高的温度下，物质的化学活性更高，性质变得更加不稳定，芯片自身的稳定性将会变差。

因此，芯片的温度对电子产品的运行寿命、能源效率以及性能对稳定性三个方面都有非常直接且显著的影响。电子产品制作完成后最初测试可以正常运行，完全不能说明其就是合格可靠的。一款优秀的、经得起市场考验的电子产品，必须进行温度控制设计。而对于当前火爆的消费类终端产品，例如手机、平板电脑、游戏机等，不仅要控制好芯片温度，产品的外壳温度也是影响客户体验的关键方面。随着电子产品功率密度的持续提升，电子产品的散热问题必将日益凸显，热设计工程师面临巨大的挑战与机遇。

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