是否可以使MCU在-55度下工作，规格为-40至85度工作环境？

我听说有人提到过屏蔽的方法：让10个MCU在-55度下工作，然后找出可以正常工作的MCU，将损坏的MCU扔掉。

该方法适用吗？我担心在我的筛选测试中，MCU可能在-55度下正常工作，而在实际工作环境中却无法通过。

如果没有，可能的解决方案是什么？由于其出色的DSP性能，我们正在使用stm32f4。我们发现，工作在-55度的MCU不具有DSP，并且只能在20MHz左右的低频下工作。

您确保不在操作边缘的粗略方法是在范围之外进行测试。例如，您可以在-65°C的电压下以比正常情况下更高的时钟速度和更高/更低的电压测试部件。

制造商自己可能不会在极端温度下进行测试，但他们知道在测试条件下需要多少裕量，并对此进行了测试。他们还知道如何确保自己对所有内容进行测试。你什么都不知道。例如，像振荡器之类的东西可能在-40°C的低温下仍能正常工作，并且一旦开始在极低的温度下工作，但有些振荡器可能无法在-45°C下启动。由于某些时序条件，一条特定指令可能首先开始失败。

如果制造商可以提供符合该温度要求的设备，那将是最佳选择。或游说一个轻松的要求。或在适当的预热时间后将加热器放到那里以保证最低温度（在达到可接受的温度之前，请禁止运行）。

如果零件需要满足军事上的较低温度范围，您确实需要确保它能够可靠地工作。

如您所说，无法确定在测试期间是否在其温度范围之外对设备进行了降级。您有两种选择：

1. 请与制造商联系，询问他们零件可以承受的极端温度。因为您可能已经注意到温度范围非常相似。制造商可能会选择一个通常指定的温度范围，该范围是可行的，但仍对潜在客户有吸引力，然后即使他们认为零件可能更坚固，也要测试该温度范围。测试很昂贵。如果他们奇迹般地回答，我保证他们永远不会确定地回答，并且他们说如果您的零件死了，这是您的责任。但是，根据您的可靠性目标，对于在较宽的温度范围内测试设备并使用它们，您可能会更放心。
2. 使用加热器，温度传感器和控制系统（可以是同一微控制器+驱动器）将温度控制在设定的范围内。您很幸运地希望在低温下工作，这对于相同的环境温差来说更容易且更便宜。老实说，对于更可靠的系统来说，这并不是什么大麻烦。只需对加热器的功率要求进行粗略的计算，然后在芯片附近焊接一个功率电阻器和一个热敏电阻，为加热器添加一个驱动器（可以是一个简单的晶体管），然后通过运行在低频在后台。那是要解决的1个方程，〜5-6个组件和〜10行代码。您甚至不必使用PI控制，具有滞后的比较器就可以完成这项工作。

您所指的有时称为“升级”。与“降级”相反，您可以根据应用程序和可靠性需求对部分或全部组件进行“降级”。

这是有关升级的旧文章。他们最后的建议是一个好的建议-与制造商联系以了解低温操作可能会影响什么。他们将永远不能保证超出其限制的操作（除非您是他们的大客户/战略客户），但是他们可能能够就他们最关心的问题提供一些指导，这可以帮助您制定良好的寿命测试/屏幕。

真正的答案取决于大量因素。会看到热循环（在冷热之间）还是仅在-55C下工作？热循环会在键合线和IC封装中引起机械故障。它是“一次性”还是“关键任务”应用程序，即出现故障的后果是什么？如果是“一次性”（为短期使用而建造的单个单元），则可以测试几个单元。如果是关键任务情况，或者零件将在低温下永久运行，则您可能需要花费更多的精力进行鉴定。

这样的筛选已经在军事应用中进行了多年。要了解的重要一点是零件性能中真正的“悬崖”在哪里。我们都可以同意这些部件可能不会在-200C下工作。我们可能都同意，这些零件在-41C（仅在STM32F工作范围之外）下可能会表现良好。制造商在其组件的工作范围上设置了一些防护带。

相关的问题是-您能确定保护带在哪里（它是否包括所需的较低温度范围），并且它是否会在多个批次之间发生变化。

弄清楚这一点将需要测试许多零件，以获得有关零件在低温下的可靠性以及其故障分布情况的良好统计信息，因此您可以预测故障模式是否可能出现在您的实现中。然后，一旦您的产品投入生产，您将必须通过某种验收采样来监控零件性能。

所有这些的另一种替代方法是安装加热器，并使用STM32F的模温传感器作为加热器控制回路中的反馈。对于冷启动没有帮助，但是如果它是连续运行的设备，则可能没问题。

我假设MCU是CMOS，尽管您没有这么说。所有MCU都遭受自热问题，从而限制了最高工作温度。例如，插入充电器的iPhone触摸时的温度约为50C，但内部运行时为125C或更高。因此，MCU的测试极限（通常在热流验证期间进行控制）将确保设计极限是可以的。一旦跌破该极限，晶体管延迟将减少，这会引起竞赛危险。另外，固有载流子浓度将降低，这将对迁移率产生影响。如果您的MCU具有A / D或D / A转换器，则它们的特性（例如最大误差）可能会增加，或者根本无法工作。

降低频率根本没有帮助（这可能对高温有帮助）。在超出其范围的范围内使用该设备的主要缺点是，即使出错的可能性很低，每秒执行数百万条指令的影响仍然很大。如果您不太关注功耗，则可以禁用代码中的节电例程（例如暂停，睡眠等），这将导致较小的自热效应，可以通过使用厚绝缘层来增强这种效应。但是，如果您的设备必须在非常低的温度以及高温下工作，这将是一个问题。

除非您可以从制造商处获得快速批和快速批，否则对设备进行资格预审不会有太大帮助。这些将是掺杂和其他参数（例如金属厚度）的极值，以评估可靠性。

如果预算有限，则可以从ARM或其竞争对手之一获得许可，以自己定制处理器，并根据自己的温度规格进行硬化。这就是所谓的客户自己工具（COT）方法。如有必要，您还可以为内存控制器IP和外围设备授予许可。一种替代方法是联系专门从事定制的制造商，并要求他们在扩展的温度范围内对您所需的产品进行资格预审。

进行定制的制造商将可以访问验证芯片所需的所有计算机辅助设计（CAD）数据库。因此，在较低的温度下重新验证​​设计很简单。但是，他们可能依赖于第二家供应商来表征超出正常范围的温度下的硅。这需要进行广泛的SPICE模拟和相关的库表征实验，这可能超出了他们对除了最大客户之外的所有客户所愿意做的范围。作为此过程的一部分，前面提到的热流可用于检查分批在您指定的低温下仍通过其测试矢量。如其他答案所述，这也可能导致产量损失。