Исследования направленные

Современная микроэлектроника достигла такого уровня развития, когда надежность ИМС в процессе эксплуатации характеризуется интенсивностью отказов Я, = 10~8 •— IQ_IO 4_i j-jpH таком уровне надежности для испытаний практически невозможно сформировать объем выборки, обеспечивающий накопление статистически достоверной информации о числе отказов в течение приемлемого времени натурных испытаний. Среди разработанных новых методов исследования надежности высоконадежных изделий микроэлектроники большой функциональной сложности (БИС МП, ЗУ и др.) оказались эффективными имитационные методы.

Пути повышения надежности ИМС могут быть различными: развитие научных основ проектирования изделий (аппаратуры и самих ИМС) с целью обеспечения заданных требований к надежности и долговечности, принятие ряда мер по совершенствованию методов конструирования, улучшение технологии, применение более надежных и стабильных во времени материалов и комлектующих изделий, использование специальных приемов, изучаемых теорией надежности (например, резервирования). Большие возможности для разработки мер по повышению качества и надежности ИМС открывают физические методы исследования надежности, методы прогнозирования, анализ отказов. Весьма эффективными для прогнозирования надежности разрабатываемых ИМС являются имитационные методы, основанные на имитационном моделировании деградационных процессов в ИМС с помощью ЭВМ, что позволяет отказаться от натурных испытаний. В настоящее время разработаны для исследования на ЭВМ имитационные модели внезапных и постепенных отказов с целью прогнозирования надежности ИМС и их элементов (выводов, соединений, металлизации, активных и пассивных элементов). Такие модели представляют собой формализованное описание изучаемого явления на уровне установившегося представления о его природе. Разработанное для имитационных моделей математическое обеспечение в виде алгоритмов и программ позволяет проводить исследования надежности ИМС на ЭВМ в диалоговом режиме.

Преимущество ЭТОГО Метода ПО сравнению с методом ускоренных испытаний при фиксированной нагрузке состоит в том, что требуется меньшее число изделий для определения режима .ускоренных испытаний, ибо достаточно лишь одной выборки, чтобы выявить ту перегрузку, при которой все еще сохраняется один и тот же механизм отказов. Наряду с этим при ступенчатом методе испытаний требуется практически меньшее время для получения интересующей нас информации о надежности испытываемых изделий, чем в случае испытания при фиксированной нагрузке. С учетом отмеченных преимуществ метод ступенчатых ускоренных испытаний может быть полезен на раннем этапе исследования надежности изделий.

, Помимо такого разделения критериев можно еще указать выделяемый некоторыми авторами так называемый условный критерий (Л. 3-3]. Условным критерием 'эффективности называют критерий, вычисляемый в предположении, что какие-либо события или случайные величины, влияющие на критерий эффективности, произошли или приняли определенные значения. Условные критерии чаще всего используются в задачах исследования надежности сложных технических систем. Безусловный критерий определяется как математическое , ожидание условного.

В (Л. 22-4] приведены результаты исследования надежности устройств и выполнения функций машины ИВ-500 в условиях ее эксплуатации на блоке котел—турбина мощностью 300 МВт. Период приработки для головных машин составил 4450 ч, а. установившийся период — 7850 ч; среднее

73. Смирнов Э. П. Принцип равнонадежности вариантов проектируемой энергосистемы // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики.— Сыктывкар: Коми ФАН СССР, 1975.— Вып. 2.— С. 29—34.

79. Ковалев Г. Ф., Колосок Г. В., Руденко Ю. Н., Чельцов М. Б. О формировании нормативных требований к надежности энергетического комплекса // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики.— Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1986.— Вып. 31.— С. 8—16.

80. Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики: Нормативные требования к надежности систем энергетики.—Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1986,— Вып. 31.— 234 с.

82. Действующие нормативные требования к надежности электроэнергетических систем/В. В. Ершевич, А. Н. Зейлигер, В. Г. Китушин и др. // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики.— Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1986.— Вып. 31.— С. 36—51.

84. Ионии А. А. Анализ действующих нормативных требований к надежности теплоснабжающей системы и опыт их использования // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики.— Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1986.—Вып. 31.—С. 118—129.

126. Христов И. В. О нормировании надежности электроснабжения производств с катастрофическими последствиями нарушения электропитания // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики.— Иркутск: СЭИ СО АН СССР, 1978.— Вып. 17.— С. 100—107.

исследования, направленные на увеличение КПД преобразования. При этом пытаются получить дешевую полезную массу растений, по возможности создавая оптимальный искусственный газовый состав и т. п. Так, по данным, полученным в США, если выращивать кукурузу как энергетическое топливо, то его стоимость будет сравнима с нынешней стоимостью ископаемого топлива; если использовать для этой цели хвойный лес, в котором бы на акр (1 акр = 0,4 га) приходилось около 6 тыс. деревьев, и собирать урожай один раз в 12 лет, то вследствие замедленного роста деревьев и некоторых других факторов стоимость производимой из них энергии возрастет примерно вдвое по сравнению с энергией, получаемой от кукурузы. Многолетние растения имеют, однако, преимущество перед однолетними: урожай с них можно собирать в течение всего года в соответствии с потребностями, и при этом не возникает проблем, связанных с созданием огромных хранилищ «энергетических урожаев», которые заготавливают только в определенный сезон. Поэтому для производства энергии обратились к быстро растущим лиственным деревьям, у которых после порубки корни дают побеги, что позволяет избежать ежегодных посадок.

Одна из сложнейших проблем на пути к осуществлению заманчивой идеи об использовании растений в качестве основного энергетического источника заключается в низкой эффективности фотосинтеза как способа превращения солнечной энергии в химическую. Считается, что благодаря фотосинтезу ежегодно в пересчете на сухой вес образуется около 155 млрд. т органической массы, главным образом целлюлозы, которую можно использовать или непосредственно как топливо, или как продукт для получения топлива. Из-за низкого к. п. д. энергетического преобразования пришлось бы значительно увеличить посевные площади для получения энергии в необходимых количествах. Поэтому весьма важно проводит!, исследования, направленные на упелн-

В настоящее время проводятся интенсивные исследования, направленные 'на использование лазеров в вычислительной технике. Предполагается, что на основе лазеров удастся создать сверхбыстродействующие цифровые вычислительные машины. Запоминающая ячейка на лазере позволяет записать информацию в двоичной системе (нуль — единица). При этом принимают, что нуль соответствует невозбужденному состоянию, а единица — возбужденному. Исключительно большие скорости переключения лазера из одного состояния в другое позволяют ожидать от такой вычислительной ячейки 109 переключений в секунду, что важно для создания разнообразных логических элементов.

В настоящее время в СССР проводятся широко поставленные исследования, направленные на создание мощных МГД-генераторов, с помощью которых может быть существенно увеличен КПД тепловых электростанций. В качестве рабочего тела в таких генераторах будет использоваться проводящая ионизированная плазма, полученная при сжигании обычного топлива или путем нагревания газа в ядерных реакторах.

В связи с этим проводятся исследования, направленные на изыскание методов ускоренного получения информации о надежности микросхем. Перспективным является разработка методов ускоренных испытаний, а также применение физико-технических ме: тодов неразрушающего контроля для индивидуального прогнозирования надежности.

Главная задача этой сложной системы — ее экономичная и рациональная работа. Исследования, направленные на рационализацию систем электроснабжения (СЭС), показывают, что путем рационализации работы СЭС можно уменьшить потери электроэнергии на 15—20%. Это подтверждают цифры, которые приводятся ниже. Пусть коэффициент спроса СЭС предприятий черной металлургии равен 0,2, а это в свою очередь означает, что, например, из 1 000 000 кВ -А установленной мощности силовых трансформаторов достаточно было бы с 100%-ным запасом установить только 400 000 кВ -А, а остальные 600 000 кВ -А использовать в других отраслях промышленности.

Наряду с поисками новых источников энергии большое значение имеют исследования, направленные на повышение эффективности использования традиционных источников энергии. В настоящее время потери при использовании энергетических ресурсов очень велики. Средний термический к. п. д. современных установок, генерирующих потенциальную энергию топлива в электрическую или механическую, не превышает 30—38%. Это означает, что 70% потенциальной энергии топлива расходуется непроизводительно, рорьба

просеивание, воздушная сепарация, уплотнение в основном уже решены. Очередной этап будет состоять в разработке систем, специально предназначенных для сжигания твердых отходов, и в модификации существующих топочных устройств и котельных установок с целью обеспечения их максимальной производительности. В этой области представляет интерес разработка методов сжигания уплотненного топлива, полученного из отходов, в кипящем слое. Что касается приготовления уплотненного топлива, здесь также будут проводиться интенсивные исследования, направленные на уменьшение энергоемкости производственного процесса. Можно ожидать, что в ближайшие 10 лет значительно снизятся затраты на сортировку отходов.

В связи с этим во всех развитых странах развернуты и реализуются энергетические программы, предусматривающие расширенный ввод в эксплуатацию атомных электростанций с тепловыми реакторами освоенных типов (в первую очередь реакторов с обычной водой под давлением). Значительное место в программах уделяется вопросам ускоренного развития новых типов реакторов, прежде всего реакторов-размножителей на быстрых нейтронах. В последние годы в энергетические программы развитых стран, как обязательный элемент, включаются исследования, направленные на поиски путей создания реактора термоядерного синтеза.

В соответствии с областями и особенностями применения различают стартерные, тяговые, стационарные, авиационные ц другие ЭА. Основное внимание в этой книге будет уделено характеристикам стационарных и тяговых аккумуляторов, с середины 70-х годов ведутся широкие исследования, направленные на улучшение параметров свинцовых аккумуляторов и облегчение их обслуживания. Так, созданы необслуживаемые (безуходные) и малоуходные ЭА, в которых для снижения газовыделения и соответственно потерь воды применяются решетки с уменьшенным содержанием сурьмы, либо решетки из свинцово-кальциевого сплава. Кроме того, в некоторых ЭА используется либо матричный (из стекловолокна), либо желеобразный электролит, содержащий загустители: силикагель, алюмогель и др., [9; 11; 35; 42]. Водород и кислород, выделяющиеся при заряде, взаимодействуют на катализаторе с образованием воды, стекающей в электролит.

5.1.4. Исследования, направленные на повышение эффективности солнечных элементов