我国电子元器件国军标体制必须改革

郑鹏洲

（北京航空航天大学可靠性与系统工程学院，北京　100191）



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我国电子元器件国军标体制必须改革

郑鹏洲

（北京航空航天大学可靠性与系统工程学院，北京100191）

电子元器件国家军用标准对于提高和保证军用电子元器件的可靠性具有重要的作用。但是，由于目前我国军用标准体制还不够完善，因此我国国军标中存在的某些问题没法得到及时的修正，从而给军用电子元器件可靠性工作带来了不小的困惑，甚至是损害。列举了国军标体制的一些缺陷，并从可靠性理论角度分析了其对电子元器件可靠性工作的损害。此外，还为国军标体制的改革方向提出了一些思路。

电子元器件；可靠性；国军标；体制；改革

0　引言

众所周知，军用标准化对于提高武器装备的质量和水平具有重要的作用，因此一直受到了我国相关部门的高度重视。

电子元器件国家军用标准 （以下简称国军标），对于提高、保证我国军用电子元器件的可靠性和先进性具有重要的作用，并一直有严格的规章制度检查、督促其贯彻执行，但是，目前我国国军标体制还不够完善，从而在一定程度上影响了我国国军标的进一步改进和发展。

因此，本文讨论了我国国军标体制存在的缺陷，并探讨了这些缺陷给军用电子元器件的发展带来的困惑，甚至损害。由此得出结论：我国现行的国军标体制必须作出重大的改革。

本文研究的内容是否应该推广到更多的军用物资范围的国军标体制，则不是本文研究的内容。

1　22年前由于国军标缺陷造成重大损失的一个实例

22年前，即1994年，由于我国国军标的缺陷所造成的军用电子元器件检测、试验单位的重大经济损失的事件，惊动了国防科工委的领导。这个实例不仅说明了我国国军标的缺陷的影响很大，而且也说明了其有缺陷的体制根深蒂固，改进甚难。

众所周知，GJB 548《微电子器件试验方法和程序》是一项重要的国军标。其试验项目全面、内容丰富、可操作性强，一直是我国军用微电子器件生产和使用部门检验产品的质量和可靠性的一把尺子。该标准基本上是参照美国军用标准MIL-STD-883《TEST METHODS AND PROCEDURES FOR MICROELECTRONICS》编写的。

GJB 548［1］第一版颁布于1988年，在其总则部分 （原文无此名称）规定：对微电子器件进行试验的“试验环境”的温度要求为25（+3，-5）℃，即为20～28℃，这个规定显然是错误的。

事实上，对试验环境，包括力学试验和气候试验的场所，上述严格的温度要求是完全没有必要的。例如：气候试验环境只需要气候试验箱内的温度等试验条件能满足试验要求就足够了，至于试验箱外的 （环境）温度只要保证试验箱能正常工作即可，一般为10～35℃，甚至可以更放松些。这是因为这类实验室的面积很大，要达到国军标规定的上述不合理的高要求显然耗资巨大，而且完全没有必要。

如上所述，与国军标GJB 548密切相关的是美军标MIL-STD-883。那么美军标中为什么会作出这样耗资巨大且无必要的规定呢？为此，作者特意查阅了美军标原文，发现“试验”对应的原文是“test”。英语“test”具有“测试”和“试验”两个含义，两者的中文意义有时相同或相近，但也有相差很大的情况，这时就必须予以严格的区分。显然，美军标原文中“test”的含义应该是“测试”而不是“试验”，因为众所周知，测试对环境温度的要求确实相当严格，将其规定为25（+3，-5）℃完全有必要。而且测试实验室面积通常不大，达到这样的要求所需要的费用也不高。因此，GJB 548中将试验环境温度规定为25（+3，-5）℃应该是错误地理解了美军标中“test”一词所造成的结果。

笔者曾经工作过的航天七七一所军用电子元器件实验室，就曾因国军标中的这个错误而没有通过上级有关部门的审查，被要求“整改”。但实际上，这个无理的“整改”要求，实在耗资太大，而且完全没有必要。如果全国所有的相关实验室都被要求作这类不必要的“整改”，那么将会造成巨大的资金浪费。

在投诉无门的情况下，笔者给中国军用电子产品可靠性信息交换网工作委员会等单位主编的 《可靠性与质量信息》写了一篇名为 《贯彻集成电路国军标的一个急需解决的问题》的短文［2］。文中直接指出了我国国军标体制存在的缺陷，并提出了：应“研究缩短修改标准的时间”“凡一切能加快进度的建议和方案都应受到欢迎，应多加研究”等建议。

该短文受到了有关领导的高度重视，国防科工委领导怀国模将军和其属下负责国军标的领导部门黄宁将军作了长达数百字的批示。认为“郑鹏洲同志的文章很值得我们深思，……建议你们要以此文为引子，认真研究如何加强对标准工作的指导……”。

由于国军标的最高领导的关心，《可靠性与质量信息》迅速地在同年第12期以激动人心的标题《支持、鼓舞和鞭策》作了后续的报道。航天相关刊物也以 《贯彻集成电路国军标亟待解决的问题》全文转载了笔者的文章和怀国模将军的批示［3］。

但是，即使这样大的“雷声”，也没带来一滴雨。上述明显的错误仍未见有任何的修改。该错误一直又持续了数年之久，直到1996年该标准的修订稿GJB 548A［4］的问世。试想，如果国军标有良好的修改体制，这几年因执行这个错误的条款所带来的巨大损失则是完全可以避免的。

以上，只是笔者举出的一个实例。事实上，这类由于国军标的缺陷而阻碍了微电子器件的可靠性提高的实例是很多的，作者在本文附录一、附录二中还列举了两个例子，以供参考。通过上述例子可以看出，如果国军标体制存在缺陷，那么国军标在某些方面不仅不能起到协助、推动相关领域的可靠性工作的作用，反而会适得其反。即使主管国军标的最高领导被深深地触动，他们也无可奈何，究其原因，就是因为我国国军标体制过于僵化，不甚合理，谁都动它不得。

2　当前国军标体制缺陷的现状

22年过去了，国军标体制的缺陷是否有了改进呢？笔者在最近参与GJB 548的第3次修订稿——GJB 548C的讨论时发现这种僵化的国军标体制居然还是没有任何变动，没有任何进步。编辑组那么多人，辛辛苦苦、兢兢业业地花了3年的时间终于将GJB 548第3次修订稿写完。但是，倘若该标准自颁布之日起就存在错误的内容，那么其不仅不能起到推动相关领域的可靠性工作的作用，反而会阻碍相关工作的进展。并且，随着时间的推移，错误的内容可能会越积越多，产生的负面作用也会越来越大。而且这些错误可能会持续少则5年，多则10年”。

这绝不是危言耸听，而是有充分根据的，特别是对于电子元器件领域的国军标而言。

众所周知，电子元器件，特别是微电子器件的发展是非常迅速的。由于新工艺、新材料不断地推陈出新，微电子器件的集成度快速地提高，推动新型微电子器件的不断涌现。其试验方法必然要跟着前进、跟着创新，事实也确实是如此。以美军标MIL-STD-883为例，虽然从1968年问世以来，其版本仅变更过9个。但在两个版本之间，一旦发现有新思路，就会及时地补充；发现有错误，更会及时地修改。这些补充和修改前期以“Notice”形式，后以“CHANGE”形式发布，并广而告之，付诸实施。据不完全统计，MIL-STD-883自问世以来，修改的次数已超过40次，几乎达到平均每年一次。修改频繁的原因当然是因为微电子器件创新快，只有这样，才能使标准能为其相应产品的质量和可靠性的提高而服务。

而我国，与之相应的国军标GJB 548，从1988年问世以来，28年内只修改过2次，平均10余年修订1次。即使第3次 （C版）能在2016年问世，修改的周期也接近10年，在这10年间隔中，微电子器件的快速创新，其质量和可靠性的试验方法和判据的变化 （这在美军标MIL-STD-883的频繁修改中体现），在我国僵化的国军标体制中均无法及时地体现。

3　国军标体制改革方案的初步设想

我国僵化的国军标体制必须改革。如何改革则是应组织相关人员研究的一个大课题，需要集思广益。作为笔者个人，肯定见少识窄。但是，作为一名为电子元器件可靠性的提高奋斗了数十年的科技人员，虽已年近八旬，强烈的责任感还是促使我抛砖引玉，提出一些粗浅的想法，以供同行和领导参考。

在提出国军标体制具体的改革方案之前，笔者想要分享一下美军标的做法。美军标新版本出世的时候，也常有缺点和错误。在发布后，也会因“活跃”的微电子器件的“进步”，使颁布的部分内容已不相适应。但是这些问题一旦发现，该美军标便会立即发布“Notice”（后改为“CHANGE”）予以公告并实施。为什么他们能发现得这么快，更正得这么快，笔者作了一些调查，并亲身进行过体验。

调查工作很简单，笔者发现美军标MIL-STD-883的最后页是一份征求改进意见表：“STANDARDIZATION DOCUMENT IMPROVEMENT PROPOSAL（标准文件改进建议）”。附录三列出了美军标MIL-STD-883E Notice 1的最后页［5］，该意见表共8栏，其中4栏由提意见者填写。其内容除了提意见者的姓名和联系方式外，主要有：“（涉及的）章节号”和“（你的）意见和建议”。其余4栏则是“（与本标准相关的）负责人的姓名和联系方式”及如你 （不满意）上告的单位和地址。

值得注意的是在该表中有下列两项非常具体的规定：

1）The preparing activity must provide a rep1y within 30 days from receipt of the form（相关机构在收到意见后30天内必须给予答复）；

2）If you do not receive a rep1y within 45 days，contact（你如果在45天内没有收到回复，请和“军用质量和标准化委员会”联系），并告知了详细的联系地址。

上述第2条规定显然是告诉你，如遇到办事人员的拖延，你有权向有关上级机构“告状”。

作者在1979年亲自享受过这个给广大民众（不仅是美国民众）的“特权”，下面将对事情的经过进行简单的介绍。

作者在1979年查阅刚颁布的MIL-STD-883B Notice 2时，发现方法5004的筛选项目中增加了“3.1.14”项：“Percent defective a11owab1e（PDA）ca1cu1ation”。这一项目立刻引起了笔者的注意，经过仔细的研究，笔者发现，执行该条款显然有可能使筛选成品率明显地下降，但是却能够显著地提高微电子器件的可靠性，因此笔者认为应该立即将这一项目在航天七七一所推广贯彻。但是，若推广有差错，则后果显然是非常严重的，这是因为七七一所生产的航天产品最重要的便是可靠性。

笔者按该标准的“意见表”给出的地址发出了询问的航空信。在第13天收到了回信，此外对方还赠送了重达1.2 Kg的资料，仅邮资就要28美元。我——一个和美国毫无牵挂的外国人，受到如此重视，心甚不安。于是按照“意见表”上给出的电话号码打通了对方的电话，除了表示感谢以外，还表示要把邮资汇回去。谁知对方直截了当地拒绝了，并表示这是他们应该做的。

在他们寄来的资料的启发下，笔者进行了仔细的研究，觉得执行该条款确实对提高微电子器件的可靠性有重要的作用 （详细叙述见附录一）。于是，笔者迅速地将其列入了七七一所所标——Q/WD 39-80《中小规模集成电路筛选规范》，并于1980年5月颁布执行，这比国军标GJB 548早了8年 （虽然国军标GJB 548未出世，但当时相应于国军标作用的准国军标——1985年颁布的QZJ 840614《半导体集成电路七专技术条件》中根本没有这个内容）。

为了尽快地将这个好方法在我国推广，笔者专门进行了数学推导，并结合失效率曲线进行了论证。后在七七一所采用PDA控制技术的新所标的执行中，结合任务进行了实验验证，证明该技术确实对于提高七七一所的微电子器件的可靠性有显著的效果。最后，笔者于1981年将这些研究结果撰写进了 《半导体器件 ‘PDA控制’验技术》［6］一文中。

美国高度重视美军标的修正与改进，充分尊重民众的意见，集思广益，一且发现问题，便立即予以公告和修改，因而多年来，美军标在推动相关领域的可靠性工作方面发挥了重大的作用。既然国军标GJB 548基本上都是参照美军标MJL-STD-883的内容编写的，那么该美军标的最后一页为什么总被我国国军标忽略呢？笔者认为，我国国军标可借鉴美军标的做法，广泛征求民众意见，以及时地发现国军标中存在的各种问题，并及时地进行相应的修改，从而充分地发挥国军标的指导作用。

4　结束语

笔者工作了数十年的航天七七一所由于其航天用计算机产品的性质，对可靠性是极为重视的。要知道，七七一所的航天产品使用的电子元器件不仅品种多、数量大，而且其使用的相当一部分微电子器件是七七一所自己生产的 （这种体制的单位，在国内即使不是唯一，也是极少）。七七一所产品的这个特点使得其对其生产和使用的微电子器件的可靠性显然更为关切。这也是笔者为什么非常关心国军标，当国军标出现笔者无法克服的缺陷后，只能积极地研究相应的美军标，当经理论分析或试验验证，证实其确实合理后，就摆脱当时的国军标的束缚，直接修改或制订七七一所新所标的原因。当然，笔者深知，这种制订和执行与国军标内容不相同的标准的做法，如果出现错误，所造成的后果和笔者所需承担的责任均是极大的。但是对僵化的我国国军标体制，笔者只能这样做，别无选择。

作为一个中国人，笔者还是迫切地希望我国的国军标体制能有个重大的变革，同时也希望我国的国军标体制能在提高我国军用电子元器件质量和水平上起引导作用，而不是无所作为，甚至起反作用。

至于怎么变，当然需要集思广益。笔者在本文中已经抛了不少“砖”。应该说，要组织、领导这个课题并不难。因为我国并不缺国军标的管理机构，更不缺管理人员。

［1］中国电子技术标准化研究所.微电子器件试验方法和程序：GJB 548-1988［S］.

［2］郑鹏洲.贯彻集成电路国军标的一个急需解决的问题［J］.可靠性与质量信息，1994（8）：1-3.

［3］郑鹏洲.贯彻集成电路国军标的一个急需解决的问题［J］.航天质量可靠性信息简报，1994（9）：1-3.

［4］中国电子技术标准化研究所.微电子器件试验方法和程序：GJB 548A-1996［S］.

［5］Department of defense test methods standard microcircuits：MIL-STD-883J［S］.

［6］郑鹏洲.半导体器件“PDA控制”试验技术 ［J］.微电子学与计算机，1981（4）：4-6.

［7］中国电子技术标准化研究所.微电子器件试验方法和程序：GJB 548B-2005［S］.

［8］郑鹏洲.对微电路国军标的几点分析研究 ［J］.微电子学与计算机，1992（2）：6-8，16.

［9］郑鹏洲等.可靠性设计和分析 ［M］.北京：国防工业出版社，1995：444-448.

附录一有关PDA控制试验技术

PDA是“Percent Defective A11owab1e”的缩写，直译为“允许不合格率”。但笔者认为：必须在最前面增加一个“批”字，并应予以特别强调。即PDA应被译为“批允许不合格率”，否则其作用会适得其反，以下将对增加“批”字的必要性进行论述。

PDA控制试验技术，简单而言，就是为筛选中老炼 （当时称“老化”）工序规定一个“允许的不合格率”的判据，即PDA值。当某批次的不合格率高于该PDA值，则该批器件将全部被淘汰。

举个具体的数据例子说明PDA控制试验技术对筛选结果的影响。例如：规定PDA值为5%时，以进行老炼的10 000只器件为例，假如经老炼后，不合格的器件达501只，即此时产品实际的不合格率为5.01%，则在执行PDA控制技术前，合格的9 499只器件将作为合格品交付使用；但在执行PDA控制技术后，结果就大不同了，合格的9 499只器件将均因其可靠性不“达标”而全部被淘汰。

增加了这个程序后，筛选提高微电子器件可靠性的作用发生了质的变化。未执行PDA控制技术前，筛选确实“名副其实”——采用各种“筛”子进行挑“选”，能通过“筛子”的就是“合格品”，都交付使用。至于这些当时合格的合格品是长寿的还是短命的，即对于其可靠性高低的问题，我们则一无所知。

增加了这个程序后，通过筛选之后的产品的可靠性就有了根本的变化，因为可靠性低的合格品在筛选过程中已经被全部淘汰了。

笔者进行了理论上的推导，明确了该更改的重要性，并做了大量的试验予以证明。具体的理论推导过程在1981年发表的 《半导体器件“PDAy”试验技术》一文中已经介绍过［6］，并在笔者参与主编的 《可靠性设计和分析》一书中作了更详细的叙述［9］，此处不再赘述。只是强调一点：应用该技术的产品必须严格保持“批”的“纯洁性”，即绝对不能混批，否则某批可靠性高的产品可能因其中混入了可靠性不高的产品批而被淘汰，相反，某批可行性低的产品也可能因混杂在高可靠产品批中而蒙混过关。防止出现这类降低产品的可靠性的“事故”的一种有效的方法就是避免不同批次的产品混杂在一起，这也就是作者强调在“PDA”的中文译文中一定要增加“批”字的原因。

附录二 有关高温存储

高温存储项目在美军标MIL-STD-883中的规定和变化情况如下所述。

1983年883C版以前规定，筛选条件为：至少24 h，至少150℃。在883C中，将这一条件改成了只允许24 h，只允许150℃，至1991年颁布的883D中，该项目就已经被取消了。

在质量一致性检验中，1977年颁布的883B中取消了150℃，1 000 h的存储寿命检验项目。

高温存储项目在国军标GJB 548中的变化情况如下：GJB 548-88中称“稳定性烘烤”，在GJB 548A-96中改称“稳定性烘焙”，具体规定没作任何改变，而在GJB 548B-2005中该项目就已经完全被取消了。

国军标中的高温存储项目的取消时间比美军标中的晚了14年。其实在制订GJB 548A时，美军标已在筛选中废除了高温存储项目5年了。而至于为什么在新制订的国军标中不去除，只能理解为我国对该项目情有独衷。国军标取消该项目的时间比相应的美军标足足滞后了14年之久。

众所周知，高温存储和 （高温）老炼，在相当长的时间内，被误解为都有去除早期失效器件的作用。但实际上，前者的试验成本比后者要低得多，只要采用一个价格不高的高温箱就可以解决问题；而后者需要的老化箱及相应配套的设备的费用却高得多。且高温存储可以通过单纯地采用提高试验温度的措施来提高试验效率，更加简捷，且效率更高。而对于老炼，如果要想提高其试验温度，则还必须考虑老炼夹具耐高温等技术问题。

七七一所在元器件可靠性工作中，对高温存储的作用曾产生过两个疑点。

a）80年代七七一所曾出现过一起由于管腿的镀金层损伤而报废了一台设备的事故。经失效分析确认管腿的镀金层损伤是高温存储时间过长造成的，并确认高温存储的“高温”确实能影响器件封装的长期可靠性，进而影响整机的可靠性。

b）高温存储项目并不能淘汰早期失效的器件。当时人们普遍地认为，筛选中的高温存储项目能够淘汰早期失效的器件。但仔细分析后发现，早期失效属于使用可靠性的范畴，而不是指存储可靠性。高温存储只能与存储寿命有一定联系，与人们普遍关心的长期使用寿命是没有任何联系的，而它的作用在很长时期内都被混淆了。

正因为上述两点，七七一所对美军标在20世纪70年代就开始对高温存储的逐步“降温”的细微变动都非常关注。结合高温存储出的上述事故，更觉得废弃这个筛选项目是非常正确的。1991年，即美军标取消高温存储的第二年，七七一所对筛选条件也采取了相同的措施——在筛选项目中废除了高温存储，这也比国军标早了13年。

The Military Standard System of Electronic Components in Our Country Must Be Reformed

ZHENG Peng-zhou
（Re1iab1ity and System Engineering Co11ege of BUAA，Beijing 100191，China）

The nationa1 mi1itary standards for e1ectronic components have an important ro1e in improving and ensuring the re1iabi1ity of mi1itary e1ectronic components.But because the current domestic mi1itary standard system is not perfect，some prob1ems existing in the nationa1 mi1itary standards can not be improved time1y，which brings a 1ot of confusion and even damage to the re1iabi1ity work of mi1itary e1ectronic components.Some defects of military standard system is enumerated，and the damage of the defects to the reliability work of electronic components is analyzed from the perspective of reliability theory.Besides，some ideas for the reform of military standard system are provided.

e1ectronic component；re1iabi1ity；nationa1 mi1itary standard；system；reform

附录三　美军标MIL-STD-883E Notice 1修改页原文

T-652.1

A

1672-5468（2016）03-0001-06

10.3969/j.issn.1672-5468.2016.03.001

2016-03-23

2016-04-19

郑鹏洲 （1939-）男，上海人，航天部771所、北京航空航天大学可靠性与系统工程学院研究员，从事电子元器件可靠性工作。