В большинстве случаев слово­сочетание «высоконадежные приложения» (ВП) вызывает у читателя ассоциации с изделием военного назначения, ну или, в крайнем случае, с чем-то «авиационно-космическим». Увы, с самого начала должен разочаровать. Даже в самых развитых странах (с точки зрения создания авиационно-космической и военной техники) их суммарная доля, в стоимостном выражении, в общем объеме производимой техники редко превышает 30%. Отчасти мнение отечественных разработчиков радиоэлектронной техники о том, что относится к ВП, базируется на оставшемся еще с советских времен штампе, что вся радиоэлектронная аппаратура по своему назначению делится на гражданскую и военную, поэтому под понятием «ВП» подразумевается исключительно военная техника. Свою лепту в сознание разработчиков вносит и типовая классификация ЭК по температурному диапазону работы:

• коммерческий (0...70°С);
• индустриальный (-40...85°С);
• автомобильный (-40...125°С);
• военный (-55...125°С).

Для производства военной и авиационно-космической техники, как в России, так и за рубежом установлен ряд стандартов, например, в США действует стандарт MIL-STD-883, который устанавливает методы и процедуры тестирования микроэлектронных компонентов предназначенных для применения в военной и авиационно-космической электронной аппаратуре.

Если исходить из приведенного выше рассуждения, что первым сегментом рынка ВП является военная и авиационно-космическая техника и доля данного сегмента не превышает 30% от общего объема производимой аппаратуры класса ВП, то что же относится к остальному объему, составляющему 70% ВП? Ответ предельно прост, если мы вначале постараемся более точно сформулировать термин «высоконадежные приложения». Например, международная организация iNEMI* (* iNEMI (International Electronics Manufacturing Initiative) является международным консорциумом, объединяющим приблизительно 70 производителей электроники, ассоциаций, правительственных учреждений и университетов. Официальный сайт iNEMI http://www.inemi.org/cms/ ) предлагают ввести т.н. «медицинский стандарт и рекомендации» на ЭК и печатные платы для производителей ЭК, изготавливающих высоконадежные устройства. Целью iNEMI является формулирование минимального набора требований для ЭК, используемых в создании важных, высоконадежных приложений, поддерживающих человеческую жизнь. Аналогично стандарту MIL-STD-883, указанный набор требований будет регулировать параметры используемых материалов, процедуры тестирования, технологию производства и обработки полученных данных.

Таким образом можно сделать первый вывод: ко второму сегменту ВП (помимо изделий военного и авиационно-космического назначения) можно отнести медицинскую аппаратуру, обеспечивающую поддержание жизни человека. Электронные компоненты для производства подобной аппаратуры не используются в широком температурном диапазоне, не подвергаются воздействию проникающей радиации и значительным ударным нагрузкам. Но к этим ЭК предъявляются такие требования, как расширенный жизненный цикл и минимально возможный поток отказов.

К третьему сегменту рынка ВП можно отнести аппаратуру для железнодорожной, морской и горнодобывающей промышленности. К этому сегменту также относится оборудование для грузовых и пассажирских тепловозов, оборудование железнодорожной сигнализации, приводы для карьерных самосвалов и буровых установок, системы управления дизельными двигателями для железнодорожного и морского транспорта. Отличительной особенностью данных приложений является большой срок службы в условиях значительных суточных колебаний температуры и питающего напряжения. Типовой срок службы систем управления электропередачей локомотива с учетом модернизации достигает 25 лет. Одним из основных требований, предъявляемых к ЭК, предназначенным для применения в данном сегменте, так же, как и для медицинских приложений, является расширенный жизненный цикл ЭК и минимально возможный поток отказов. При этом типовой температурный диапазон работы электронного оборудования практически совпадает с температурным диапазоном «милитари».

Второй вывод: к третьему сегменту ВП можно отнести аппаратуру, не работающую в условиях радиационного воздействия, но испытывающую значительные температурные и механические нагрузки, а также перегрузки питающего напряжения в течение всего срока эксплуатации. Причем, температурный диапазон работы, как уже указывалось выше, практически равен температурному диапазону «милитари». Но основным требованием, предъявляемым к ЭК, являются требования по расширенному жизненному циклу.

К четвертому сегменту рынка ВП относится аппаратура, предназначенная для нефте- и газодобывающих станций, а также для нефте- и газоперекачивающих трубопроводных систем. Отличительной особенностью аппаратуры для данных приложений является исключительно жесткие температурные условия эксплуатации. Достаточно сказать, что типовой температурный диапазон для узлов, используемых в условиях Заполярья, где располагаются многочисленные российские станции добычи и перекачки газа и нефти, составляет -60...50°С. Нижний температурный диапазон превышает нижнюю границу диапазона «милитари». С другой стороны, верхняя граница температурного диапазона для блоков управления погружными насосами и буровыми головками превышает 125°С и часто достигает 145...150°С, что также заметно превышает верхнюю температурную границу диапазона «милитари».

Следует заметить, что срок службы буровой головки редко превышает один-два сезона, что связано как с износом самой головки, так и ускоренным старением электронных блоков управления.

Третий вывод: четвертый сегмент ВП, относящийся к аппаратуре для газо- и нефтедобывающих и перекачивающих станций, предъявляет к ЭК жесткие требования по работоспособности в условиях температурного диапазона, превышающего диапазон «милитари», и по значительным механическим ударным нагрузкам.

К пятому сегменту рынка ВП можно отнести аппаратуру, предназначенную для телекоммуникационного рынка. В ряде стран доля телекоммуникационного рынка сопоставима с долей военного. Благодаря созданию в конце прошлого века и бурному развитию в настоящее время систем сотовой и транковой связи, системы глобального позиционирования, систем цифрового ТВ и радиовещания, все возрастающую роль играет надежность вновь создаваемых и уже эксплуатируемых каналов передачи информации. Для обеспечения работоспособности подобных систем создаются высоконадежные системы электропитания, по сути являющиеся элементом пятого сегмента рынка ВП.

К последнему, шестому сегменту рынка ВП традиционно относят аппаратуру, обеспечивающую обработку сигналов датчиков, установленных как в рабочей зоне, так и на территории, примыкающей к атомным электрическим станциям. Основная задача данной аппаратуры - мониторинг окружающей среды. Обычно компоненты подобных систем должны удовлетворять требованиям индустриального температурного диапазона и расширенного жизненного цикла.

Для скептиков, несогласных с мнением автора статьи, хочу привести еще один пример. Современная бронетехника буквально напичкана электронной аппаратурой - системы ночного видения, электронные прицелы, аппаратура связи и т.д. Бронетехника в считанные часы после ядерной атаки может находиться в зоне ядерного поражения, и электронная «начинка» должна работать! В то же время, упрямая статистика говорит, что бронетехника является быстро ползущей мишенью для обороняющегося противника, и танки становятся целью в первую очередь. Считается, что в современных условиях боя, танк сможет участвовать в 2-3 атаках, после чего его, скорее всего, уничтожат. Отсюда вывод - электронное оборудование, предназначенное для бронетехники, не рассчитано на длительный период эксплуатации!

Если просуммировать все вышеизложенное, можно сделать общий вывод: термином «высоконадежные приложения» можно назвать значительный ряд военных, авиационно-космических, медицинских, телекоммуникационных или индустриальных решений, основным параметром которых является сохранение работоспособности и поддержание заявленных производителем технических характеристик на протяжении либо значительного времени службы изделия (значительного - т.е. существенно превышающего среднее время службы для компонентов индустриального или коммерческого исполнения), либо в течение ограниченного времени действия таких разрушающих внешних факторов, как температурные или ударные нагрузки, радиоактивное или рентгеновское излучение.

Полезные ссылки

1. http://www.nemi.org/cms/projects/medical/Medical_Components_Reliability_Specifications.html  

2. http://www.national.com/appinfo/milaero/files/hi_rel_selguide.pdf  

3. http://thor.inemi.org/webdownload/projects/ese/High-Reliability_RoHS/High_Rel_position_061206.pdf  

4. http://focus.ti.com/general/docs/hirel/hirelhome.tsp  

5. http://www.irf.com/product-info/hi-rel/  

6. http://findarticles.com/p/articles/mi_m0EIN/is_/ai_107190256  

7. http://www.microsemi.com/literature/PSG_08.pdf  

8. http://en.wikipedia.org/wiki/MIL-STD-883.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка -
e-mail: analog.vesti@compel.ru