示波器波形图页(10.12 12:00)显示:通信接口芯片输出信号波形(正弦波,幅度 5V,频率 1mHz)无畸变,上升沿、下降沿陡峭(符合信号标准),与常温下波形对比,差异≤5%,验证接口芯片低温下信号完整性。
异常标记单仅记录 1 次轻微异常:10.11 20:30,接口芯片响应延迟升至 0.095μs(仍≤0.1μs),5 分钟后恢复至 0.08μs,分析原因是试验箱温度短暂波动(-37.5c至 - 36.5c),温度稳定后参数回归正常,无影响整体稳定性。
七、稳定性数据分析与性能评估
10 月日 14:00-16:00,孙工团队对采集的 4320 组数据进行系统分析,从整体稳定性、分类芯片性能、异常数据归因三个维度,评估芯片低温下的可靠性。
整体稳定性分析:72 小时内,芯片工作正常率 99.8%(仅 1 次轻微异常,无故障停机),核心参数(运算速度、错误率、延迟)均达标,且波动幅度小(如运算速度标准差 0.005μs),说明 “73 式” 芯片在 - 37c环境下具备长期稳定运行能力,满足边防小时无人值守需求。
分类芯片性能评估:运算核心芯片表现最优,放大倍数衰减≤12.5%,运算速度无明显下降;存储控制芯片次之,读写错误率极低(0.0007%),电压稳定性好;接口环境芯片虽出现 1 次延迟波动,但仍在达标范围内,三类芯片性能均符合实战要求。
异常数据归因分析:唯一轻微异常(接口延迟波动)与试验箱温度波动直接相关(相关系数 0.92),排除芯片本身缺陷;3 次电源切换无异常,说明芯片对电源波动耐受性强;升温后所有参数回归常态(如晶体管放大倍数恢复至 80),无不可逆性能衰减,芯片低温损伤风险为 0。
与设计目标对比:芯片工作正常率 99.8%(≥99.5%)、运算速度 0.μs / 次(≥0.7μs / 次)、数据错误率 0.0007%(≤0.001%)、接口延迟 0.μs(≤0.1μs),4 项核心指标均优于设计目标,低温稳定性验证通过。
八、问题定位与优化建议
基于数据分析,团队识别出 1 项潜在优化点(非故障),提出针对性建议,进一步提升芯片低温稳定性,确保实战万无一失。
潜在优化点:接口环境 PCB 的通信芯片在温度波动时(±0.5c)易出现延迟波动,虽未超标,但存在优化空间,根源是芯片封装导热性不足(低温下热量散失过快,导致局部温度波动)。
优化建议一:改进芯片封装工艺,采用镀镍金属外壳(原塑料外壳),增强导热均匀性,减少温度波动对芯片参数的影响,北京电子管厂已提供镀镍封装样品,预计可使延迟波动幅度降低 50%。
优化建议二:在接口 PCB 的通信芯片周围增加 0.5mm 厚硅胶导热垫(耐 - 60c),连接至 PCB 金属散热边,使芯片温度更稳定,测试显示导热垫可使芯片温度波动从 ±0.5c降至 ±0.2c。
优化建议三:在低温测试规范中增加 “温度波动测试”(模拟野外昼夜温差),每批量产设备需通过 ±1c温度波动测试,确保极端环境下芯片性能稳定,建议被纳入后续生产测试流程。
九、校验成果与标准化落地
10 月日 16:00-18:00,团队形成《“73 式” 电子密码机低温芯片稳定性校验总报告》,共页,包含环境配置、测试数据、分析结论、优化建议,校验成果同步标准化落地。
制定《军用电子密码机低温芯片测试规范》,明确三大核心要求:测试温度覆盖 - 40c至 - 30c(含 - 37c典型值)、持续时间≥72 小时、核心参数达标阈值(如错误率≤0.001%),规范成为后续 “73 式” 量产测试的强制标准。
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建立芯片低温性能数据库,收录 3AG1 晶体管、磁芯控制芯片、通信接口芯片的 - 37c参数(如放大倍数、错误率、延迟),为后续芯片选型与替换提供数据支撑(如更换芯片时需满足同等低温性能)。
对接量产优化:北京电子管厂按建议改进通信芯片封装(镀镍外壳),北京无线电元件厂在接口 PCB 添加导热垫,10 月日优化后的首批样品通过复测,接口延迟波动降至 ±0.005μs,稳定性进一步提升。