馬珂，許實清，白乃貴

（1.海軍裝備部駐上海地區(qū)軍事代表局，上海 201206； 2.工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣州 510610）

引言

近年來，得益于我國電子元器件工業(yè)基礎(chǔ)的發(fā)展和國家的大力投入，國內(nèi)涌現(xiàn)了一大批技術(shù)新穎的高端電子元器件生產(chǎn)廠家，國內(nèi)新研電子元器件形成了較好的發(fā)展態(tài)勢。但是隨著新一代裝備性能、質(zhì)量和可靠性等要求的逐漸提高，裝備研制單位和裝備主管部門越來越重視影響裝備性能和可靠性的元器件的質(zhì)量和水平，而國內(nèi)新研電子元器件由于缺少技術(shù)積淀和應(yīng)用經(jīng)驗，如何合理、科學(xué)的開展新研電子元器件應(yīng)用驗證，識別新研元器件潛在風(fēng)險，改進其自身可靠性，加快推進新研元器件上裝應(yīng)用，尚缺少系統(tǒng)性的指導(dǎo)方法。

本文借鑒當(dāng)前相關(guān)應(yīng)用驗證管理方法和元器件應(yīng)用驗證的理論研究成果[1-6]，提出了新研電子元器件應(yīng)用驗證流程，明確了各層級驗證方法和內(nèi)容要求，同時，從裝備應(yīng)用角度，提出了驗證效果評估和成果共享的原則方法，為加快推進新研電子元器件上裝應(yīng)用、確保裝備研制質(zhì)量提供參考。

1 新研電子元器件應(yīng)用驗證現(xiàn)狀分析

當(dāng)前新研電子元器件應(yīng)用驗證工作逐漸得到各單位重視，相關(guān)驗證工作逐步在各裝備領(lǐng)域開展起來，應(yīng)用驗證實施較早的航天領(lǐng)域已經(jīng)取得了一定的應(yīng)用驗證成果。但是更多的裝備研制單位在開展新研電子元器件應(yīng)用驗證工作時，尚存在以下問題：一方面，由于技術(shù)和經(jīng)驗不足，應(yīng)用驗證工作不能全面覆蓋裝備實際使用環(huán)境的要求，存在驗證項目不充分的情況，多數(shù)僅完成裝備要求的例行試驗，未對新研電子元器件開展典型的應(yīng)用驗證項目，導(dǎo)致裝備研制單位在應(yīng)用新研電子元器件時存在“不好用”、“不敢用”和“用不好”等諸多情況；另一方面，由于缺乏統(tǒng)一的應(yīng)用驗證方法，各單位獨自規(guī)劃開展應(yīng)用驗證，驗證效果不理想，且驗證過程中的經(jīng)驗、成果不能及時共享，不同研制單位存在同一器件重復(fù)驗證、相同設(shè)計錯誤重復(fù)發(fā)生的情況。

2 裝備新研電子元器件應(yīng)用驗證方法探討

2.1 總體驗證流程

裝備新研電子元器件的應(yīng)用驗證工作是一項系統(tǒng)工程，它涉及多個種類元器件的特性分析、試驗考核、測試驗證、綜合評估等復(fù)雜技術(shù)，其根本目的是確定國內(nèi)新研電子元器件在裝備中的可用性，及其工程應(yīng)用中的成熟度和邊界條件，為國內(nèi)新研電子元器件上裝應(yīng)用提供支撐。

應(yīng)用驗證工作開始前，裝備研制單位需要完成元器件應(yīng)用驗證總體方案的編制，在總體方案中明確應(yīng)用驗證工作小組的成員及其具體分工、驗證內(nèi)容及計劃等。方案編制完成后由裝備主管機關(guān)組織相關(guān)單位和專家進行評審，評審?fù)ㄟ^后由各小組成員按分工情況開展具體的應(yīng)用驗證工作。

電子元器件的應(yīng)用驗證等級分為元器件級、板卡級、設(shè)備級、系統(tǒng)級、裝備級，為便于應(yīng)用驗證工作實施，通常根據(jù)驗證項目及內(nèi)容的相似性劃分為三組：元器件級應(yīng)用驗證、板級/設(shè)備級應(yīng)用驗證、系統(tǒng)級/裝備級應(yīng)用驗證。裝備新研電子元器件的應(yīng)用驗證流程如圖1所示。

圖1 應(yīng)用驗證流程

2.2 應(yīng)用驗證方法

1）元器件級驗證

元器件級應(yīng)用驗證是整個應(yīng)用驗證工作中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，也是發(fā)現(xiàn)問題、改進設(shè)計成本最低的環(huán)節(jié)，為此需要元器件廠家與元器件檢測機構(gòu)齊心協(xié)力，共同完成元器件級的應(yīng)用驗證工作。

元器件級應(yīng)用驗證項目應(yīng)充分借鑒現(xiàn)有檢測、篩選、鑒定試驗的成果，補充開展非常規(guī)試驗項目，需開展的應(yīng)用驗證項目包括：基本電性能參數(shù)測試、比對分析、關(guān)鍵參數(shù)特性曲線測試、極限測試、壽命強化和環(huán)境適應(yīng)性測試等。還應(yīng)根據(jù)元器件結(jié)構(gòu)特點，適用性開展結(jié)構(gòu)分析，包括禁限用工藝、材料分析，偽國產(chǎn)化、空心國產(chǎn)化分析等，常用的技術(shù)分析手段包括外部目檢、X射線檢查、制樣鏡檢、SEM、紅外光譜分析、內(nèi)部檢查等，具體項目根據(jù)實際情況進行適當(dāng)剪裁[7]。

元器件級的應(yīng)用驗證一方面可以使設(shè)計師更清晰的掌握元器件本身固有的耐受力裕度、實際性能能力、極限應(yīng)力邊界等參數(shù)，為設(shè)計選型提供參考依據(jù)；另一方面應(yīng)用驗證工作切實提升了元器件可靠性，通過極限應(yīng)力測試可以挖掘出常規(guī)鑒定試驗無法發(fā)現(xiàn)的故障模式，為新研元器件改進工藝和設(shè)計缺陷提供了參考依據(jù)。

2）板級/設(shè)備級驗證

新研電子元器件的板級/設(shè)備級應(yīng)用驗證應(yīng)充分依托裝備研制過程開展相關(guān)工作，以新研電子元器件為基礎(chǔ)開展裝備的相關(guān)設(shè)計，減少應(yīng)用驗證平臺建設(shè)的投入，同時可以保證新研電子元器件的應(yīng)用能夠落到實處，避免研而未用。

板級應(yīng)用驗證的目的是使新研電子元器件在板卡正常工作的條件下，通過外圍軟硬件相互配合，提供新研元器件的外部所需激勵、接口、數(shù)據(jù)等，以實現(xiàn)新研電子元器件板級功能、性能的測試和驗證，同時在板卡級對擬進行原位替代的新研電子元器件的可焊性進行驗證，避免新研元器件封裝尺寸與進口器件一致而焊盤尺寸有差異引入的潛在風(fēng)險。

設(shè)備級應(yīng)用驗證側(cè)重于裝備應(yīng)用基線，結(jié)合裝備研制階段的各項試驗開展驗證，主要開展電熱特性試驗、環(huán)境適應(yīng)性試驗和可靠性試驗等。在實驗室條件下，通過模擬設(shè)備實際應(yīng)用環(huán)境和模擬設(shè)備極限應(yīng)用環(huán)境等，考核新研電子元器件在極限測試、壓力測試和環(huán)境測試等條件下的功能、性能是否滿足實際應(yīng)用需求[8]。

3）系統(tǒng)級/裝備級驗證

新研電子元器件的系統(tǒng)級/裝備級應(yīng)用驗證工作側(cè)重于考核新研電子元器件在實際裝備上的使用情況，驗證其在實際應(yīng)用環(huán)境中的功能和性能，同時依托裝備研制總要求對電子元器件選用管理要求，推動新研電子元器件的應(yīng)用率，可以促進電子元器件產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。

系統(tǒng)級/裝備級應(yīng)用驗證旨在搭建新研電子元器件與其他電子元器件協(xié)同工作平臺，開展新研電子元器件在裝備實際使用環(huán)境下的驗證工作，對實驗室環(huán)境無法暴露的問題通過真實的外場試驗可以得到補充驗證，例如在沿海地區(qū)高溫高濕、高鹽腐蝕、復(fù)雜電磁環(huán)境條件等外場環(huán)境下開展新研電子元器件的系統(tǒng)級/裝備級驗證，對提升新研電子元器件應(yīng)用驗證覆蓋率，切實提高新研電子元器件的可靠性具有重要意義。

2.3 驗證效果評估

裝備新研電子元器件應(yīng)用驗證的效果評估擬采用專家評審的方式進行，驗證效果分為三個等級：滿足使用要求；基本滿足使用要求，需補充驗證；不滿足使用要求。

專家評審考核的主要內(nèi)容包括：元器件指標(biāo)評判、成熟度評判、適應(yīng)性評判、可用度評判。具體要求如下：

1）元器件指標(biāo)評判：評價新研元器件性能指標(biāo)能否達到或者趕超進口電子元器件，結(jié)合壽命強化試驗結(jié)果評價其可靠性是否滿足裝備的基本使用要求，同時通過結(jié)構(gòu)分析驗證新研元器件的設(shè)計、材料和工藝是否滿足裝備使用要求。

2）成熟度評判：評價元器件應(yīng)用驗證過程中在設(shè)計、工藝、材料、過程控制等方面所表現(xiàn)出的應(yīng)用效果。

3）適應(yīng)性評判：充分考慮力學(xué)環(huán)境適應(yīng)性、熱學(xué)環(huán)境適應(yīng)性、系統(tǒng)適應(yīng)性、工藝適應(yīng)性、外場試驗適應(yīng)性等方面的測試、驗證效果。

4）可用度評判：評價元器件在裝備應(yīng)用中的風(fēng)險程度，需要綜合元器件的指標(biāo)評判結(jié)果、成熟度評判結(jié)果和適應(yīng)性評判結(jié)果進行進一步綜合分析評估，可用度越高、應(yīng)用風(fēng)險越小。

2.4 驗證成果共享

本著驗證一批，總結(jié)一批，推廣一批的原則，以裝備鑒定為應(yīng)用驗證工作總結(jié)的考核節(jié)點，促使裝備研制單位在裝備定型前完成該裝備所涉及新研電子元器件的應(yīng)用驗證成果總結(jié)，匯總應(yīng)用驗證成果編制新研電子元器件應(yīng)用驗證成果簡報或數(shù)據(jù)庫，報裝備主管機關(guān)審批后，由機關(guān)組織定期向各裝備研制單位推送相關(guān)信息。

元器件應(yīng)用驗證成果信息共享，一方面可以幫助設(shè)計師在選用元器件時更好的了解該元器件，避免“不敢用”的尷尬境地；另一方面可以消除信息壁壘，避免不同研制單位對同一器件進行重復(fù)性驗證工作以及相同設(shè)計錯誤重復(fù)出現(xiàn)的情況。

3 結(jié)束語

應(yīng)用驗證對于促進我國電子元器件的自主研制、提升自主創(chuàng)新和自主保障能力具有重要的戰(zhàn)略意義。在裝備研制管理過程中，新研電子元器件應(yīng)用驗證工作尤為重要，它將是解決關(guān)鍵進口電子元器件“卡脖子”的有力措施。為實現(xiàn)關(guān)鍵電子元器件全面采用國產(chǎn)元器件的要求，以裝備研制為依托的，聯(lián)合設(shè)備研制單位、元器件廠家、元器件檢測機構(gòu)以及技術(shù)支撐單位等各方資源，逐級開展驗證工作，結(jié)合裝備研制內(nèi)場試驗、外場試驗充分暴露新研電子元器件缺陷，并建立應(yīng)用驗證成果共享機制等，以促進國內(nèi)新研電子元器件在實際裝備中的使用，為提升裝備用新研電子元器件應(yīng)用驗證能力和水平，完善新研元器件的可靠性及應(yīng)用驗證覆蓋率提供了解決辦法。