數字電子元件日益普及，應用深入到生活的方方面面，從移動電話和平板電腦、健康監(jiān)測儀和家庭數字助理，到互聯(lián)網和電信基礎設施、數據中心、運輸管理和線傳飛控系統(tǒng)，均有涉及。隨著我們在日常生活中越來越依賴這些產品，我們也越來越多地注意到產品中使用的電子元器件的可靠性帶來的問題。

定義可靠性和MTBF

面對這一趨勢，設計工程師們在元器件選擇過程中越來越注重可靠性，紛紛利用元器件供應商提供的平均故障間隔時間（MTBF）等重要數據點制定設計決策，也就不足為奇了。盡管MTBF可以作為評估可靠性的一個實用指標，尤其是在比較多家供應商的元器件時，但很多人會落入一個圈套，誤將MTBF數據直接等同于元器件的預期壽命。鑒于在電子設計中圍繞這一問題存在許多錯誤觀念，因此務必要反復審視電子元件可靠性與使用壽命的聯(lián)系。

可靠性的定義是單獨一套產品在規(guī)定條件下能夠正常運行達到指定時長的概率。它可以采用統(tǒng)計數據表達如下：

R(t)=e-λt

其中，λ表示固有故障率，不包括初期故障（早期故障）和磨損故障（壽命終點）。

因而可靠性是在下圖所示常見故障率曲線的中央平直部分發(fā)生故障的概率。

圖1：故障率曲線顯示了從壽命起點到終點的故障趨勢

λ的倒數1/λ給出了修復前平均時間（MTTF），這一概念更為常見的表述是平均故障間隔時間（MTBF），在電力行業(yè)尤其常用。人們會傾向于認為計算MTBF就能得出產品的一般預期壽命，但這只是一種常見的錯誤觀念。

如何解讀MTBF和可靠性

設想一個元器件的固有故障率(λ)為10-6次故障/小時。盡管MTBF為100萬小時，但R(t)=e-λt曲線（如下圖所示）告訴我們，統(tǒng)計表明只有36.7%的裝置有可能運行這么久。60.6%的裝置預計能夠運行500,000小時，而我們可以進一步預計有90.5%的裝置壽命能夠持續(xù)100,000小時。

圖2：元器件能夠在計算得出的整個MTBF期間持續(xù)運行的概率僅為36.7%

得出各元器件的這個信息之后，我們必須將構成系統(tǒng)的所有元器件各自的故障率相加，從而了解整個產品能夠持續(xù)運轉的時間(λA=λ1n1+λ2n2+…+λini)。顯然，系統(tǒng)的可靠性可能不如其中最不可靠的元器件。對于設計者而言，著重優(yōu)化較薄弱的元器件會帶來收益。

從中得出的重要信息是，MTBF雖然是分析和比較產品和元器件的可靠依據，但不應被當作預期壽命的直接表述。

對于數字產品可靠性的要求如今已經交織在生活和工作之中，并且該要求將不斷提高。我們這個行業(yè)能夠清晰地溝通我們產品相關的可靠性、MTBF和實際壽命預期，幫助設計者獲得更好的設計體驗。