Hallo, habe eigentlich eine einfache Frage: Wie verhält sich die Lebensdauer eines uCs bei Änderung der Taktfrequenz bzw. Spannung ? Natürlich wird dabei nicht über die zulässigen Bereiche variiert. Man nehme an, dass die Temperatur gleich bleibt. Z.B.: uC 10 Mhz -> Lebensdauer x Jahre (24h/7) uC 40 Mhz -> Lebensdauer ? Jahre (24h/7) uC 5 V -> Lebensdauer y Jahre (24h/7) uC 3 V -> Lebensdauer ? Jahre (24h/7) Man sollte doch annehmen, dass die Lebensdauer eines uCs zumindest linear mit steigender Taktfrequenz sinkt (Temp.einfluss soll vergleichsweise nicht berücksichtigt werden) ? Hat jemand Erfahrung damit ? Ziel ist es eine uC-Schaltung aufzubauen die möglichst lange funktionieren soll.
Hallo, ich empfehle DIr bei dem jeweiligen Hersteller nachzufragen. Zumal ein Controller ja verschiedenartigste Technologien enthält (analog, digital, Speicher ....) Gruß Wolfgang www.ibweinmann.de
Ganz grob kann mal wohl sagen jeweniger Strom fließt und je kälter das Ding ist, desto länger hält es. Demmnach ergeben auch niedrigere Taktfrequenzen evtl. eine etwas längere Haltbarkeit. Wie lange solls denn halten?
In den datasheets findet man bezüglich dieser Fragestellung nichts. Ich werde es auch im microchip Forum versuchen. Dass mehr Spannung und Frequenz ohne zutun die Temp. steigen lassen ist auch klar, wodurch die Lebensdauer sinkt. Aber angenommen die Temp. bleibt const., was ist dann ? In irgendeiner Weise muss doch auch die Anzahl der Zyklen in die Lebensdauer einfließen. D.h. bei einer bestimmten Temperatur kann der Baustein 10^x mal flippen, dann ist er hinüber... Ich will einen 18F für eine Haustechnik Applikation verwenden, d.h. die Lebensdauer sollte so lange wie möglich sein z.B. 20 Jahre...
Viel wichtiger als alleine die Taktfrequenz sind Faktoren wie Spannungsstabilität, Spannungsspitzen, Temperaturschwankungen usw. Wenn du ganz sicher gehen willst, solltest du automotive Teile verwenden, die sollten das alles besser überstehen.
Die Microcontroller-Hersteller geben für die Daten im Flash-Speicher eine bestimmte Haltbarkeitszeit an. Bei manchen sind es nur 2 Jahre, bei Microchip sind es glaube ich 10 bis 100.
Wenn uC's innerhalb der Spezifikationen betrieben werden, dann würde ich mal schätzen, dass der Flash Speicher als erstes den Geist aufgibt.
Schaltvorgänge verursachen bei Halbleitern normalerweise keinen Verschleiss. Deshalb hat die Taktfrequenz selbst nur wenig Einfluss auf die Lebensdauer. Solange die Grenzdaten nicht überschritten werden und die Temperatur einigermassen konstant und niedrig ist, können die Teile praktisch ewig halten. Schwachpunkt bei µCs sind eher die programmierbaren Programmspeicher (Flash, EPROM). Da kann nach 10 Jahren schonmal ein Bit umkippen und das ganze System lahmlegen. Die Speicherzellen bestehen aus winzigen Kondensatoren, deren Ladung über lange Zeit erhalten bleibt. Ein kleiner Fehler in der Isolation oder kosmische Strahlung können die Ladung soweit verfälschen, dass ein Bit sporadisch oder permanent nicht mehr richtig gelesen werden kann. Jörg
20 Jahre sollten mit den meisten Microcontrollern, egal wie betrieben, kein Problem darstellen. Innerhalb der Herstellerspezifikation natürlich. Das sollten sie auch, werden die doch z.B. im Auto verwendet, wo 20 Jahre schon garantiert sein sollten. Ebenso bei Fernsehapparaten, Waschmaschinen, Trocknern etc. Das Transistorelektronik auch 50 Jahre und länger halten kann, damit haben wir ja bereits Langzeiterfahrung. Warum sollte das bei Controllern anders sein. Und das ein Flash z.T. mit 100 Jahren Datenerhalt spezifiziert ist, macht auch da Hoffnung, dass das funktioniert. Geräte mit Eproms laufen ja teilweise auch schon 30 Jahre. Wärme wird ein entscheidendes Stichwort bei der Haltbarkeit sein. Ein AVR bei 10-20 MHz erhitzt sich nirgendwo so, dass man von schneller Alterung ausgehen kann.
meine erfahrung sagt dass entweder der interne speicher irgentwann "vergisst" dies ist im datenblatt angegeben. häufiger: elkos verrecken spannungsregler gehen ein stecker oxidieren oder irgenteiner leert brühe hinein (schon in den seltsamsten geräten entdeckt wie lichtschalter sicherungsautomaten etc stirnrunzel) grüße danie
Einem Kollegen ist auch schon eine Play Station untergekommen, auf welche eine Katze gepinkelt hat. Aber da kann ja die Elektronik auch nichts dafür....
ggf ne OTP Version die dürften doch sogar noch länger halten oder?
@Läubi: Meines Wissens sind OTPs einfach nur fensterlose EEPROM-Versionen (weiss nicht, ob es Unterschiede auf Chip-Ebene gibt). Die sind zwar resistent gegen Licht, aber nicht gegen ionisierende Strahlung und sonstige Ursachen der Vergesslichkeit, denen auch Flash- oder EPROM-Versionen unterliegen. Wer die Möglichkeit dazu hat, kann ja mal versuchen, ein OTP mit Röntgenstrahlen zu löschen. Jörg
"Meines Wissens sind OTPs einfach nur fensterlose EEPROM-Versionen" sorry, ich meine natürlich EPROM-Versionen
Naja aber bei nem OTP wird doch meist was "ruasgebrannt" so das es irreversibel ist, nen Flash muß ja rücksetzbar sein, daher hatte ich vermutet das das dann länger hält
der dateninhalt in eepromartigen speichern hält imho auch sehr lange im vergleich zu flash oder eeprom
@Läubi: EPROM,EEPROM,Flash verwenden im Prinzip alle die gleiche Technik, das Floating Gate. EEPROM und Flash können aber das Gate auch per Tunneleffekt entladen, EPROM nicht. Auch OTP lässt sich per UV löschen, wenn man den Deckel wegkriegt ohne den Chip zu töten. Unterschiede in der Lebensdauer sind daher nicht so sehr dem Prinzip zu verdanken, sondern der konkreten Implementierung. Siehe auch NAND/NOR-Flash, Multilevel-Cells usw. Wirklich weggebrannt wurde bei den uralten PROMs (z.B. SN74188), mit ähnlicher Methode wie bei PALs. Aber auch da konnte man Pech haben: Wenn die Programmierung nicht ganz korrekt erfolgte, konnte sich das Teil u.U. wieder "reparieren".
Also wenn man's ganz sicher und aufwändig haben will, wäre es evtl. eine Möglichkeit, dass sich der Chip alle paar Wochen oder so selbst neu programmiert. Also zwei Bootloader, die jeweils ein paar Byte aus dem Flash lesen und wieder am gleichen Ort hinschreiben. Die beiden Bootloader müssen sich dann natürlich jeweils gegenseitig auch überschreiben, sonst wird's nicht funktionieren.
Was immer empfehlenswert ist: CRC über den ROM- und EEPROM-Inhalt berechnen und gelegentlich überprüfen.
Wirklich lange halten maskenprogrammierte ROMs, die aber lohnen sich erst ab gewissen Stückzahlen. Drollig wird es, wenn in maskenprogrammierter Software ein Fehler gefunden wird ... so schnell können Geldscheine gar nicht brennen.
@Philipp: "Also wenn man's ganz sicher und aufwändig haben will, wäre es evtl. eine Möglichkeit, dass sich der Chip alle paar Wochen oder so selbst neu programmiert" So sicher ist das auch nicht. U.U. riskiert man durch das permanente Neuschreiben sogar eine höhere Fehlerquote. Zunächst müßte man wissen, wie die Angaben der Lebensdauer der Daten zu verstehen ist und in welcher Weise die Fehler auftreten. Eine Daten-Lebenserwartung von 100 Jahren kann z.B. bedeuten, dass nach 100 Jahren bei 50% aller Exemplare mindestens ein Fehler aufgetreten ist. Wenn Du 10.000 Stück davon verbaust, müßtest Du bereits nach wenigen Tagen mit den ersten Ausfällen rechnen. Weiterhin ist die Frage, ob die Ladung der Gates kontinuierlich entfleucht oder schlagartig, z.B. durch einen Treffer eines energiereichen Teilches aus der kosmischen Strahlung. In letzeren Fall bringt die "Refresh-Methode" garnichts. Ich würde da einen redundanten Programmcode mit Fehlerkorrektur vorziehen. Eine Prüfroutine würde dann den Programmcode regelmäßig überprüfen und im Fehlerfall die defekten Daten rekonstruieren und neu schreiben. Jörg
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