观点来源：大国重器专家组成员张伟

欢迎更多专家和同仁加入我们分享您的观点。

这个系列来自于已故的德国元器件专家Rudolf Theis博士，他是德国TESAT公司元器件部的首任部长，也是ESCC体系的奠基人之一。他对中国非常友好，在70多岁高龄的时候，还亲自到中国元器件生产厂指导质量改进工作，并最终促成了中国宇航元器件（钽电容）向欧空局项目的第一单出口。也为CAST元器件规范体系的建立提出了很多中肯的意见。2010年，他曾经应邀来到北京，给国内的顶尖的元器件专家做过一个系统的讲座，讲述世界范围内宇航EEE元器件的标准的历史和现实情况。

我与老先生素未谋面，但机缘巧合之中，得到了老先生的一份讲义。此后多年，这份讲义一直为我学习和理解宇航元器件相关知识提供了认知框架。某种意义上，老先生是我成长路上的一位“传灯人”。今天，我想把一直珍藏的讲义，拿出来分享。在汪洋的信息中，正本清源。也希望可以点亮更多爱智求真的同行从业者。

再一次向老先生表达我的敬意！

前三篇分别讲了规范体系的组织架构和任务，可能的选项，以及设计规范体系时必须考虑的一些附件因素。这一篇讲的是规范体系与元器件的拥有成本之间的关系。

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（4）元器件的拥有成本

1 概述

EEE元器件的可靠性和质量不是免费的，
由此可以提出两个问题：

应该进行多少可靠性测试？
哪种可靠性测试最具成本效益？

只能了解系统的总成本，才能回答这两个问题
之后才可能进行可靠性测试的成本和收益之间的分析
拥有成本定义为在预期系统寿命期间发生的与元器件相关的总成本。这里涉及三个不同的成本领域：

采购成本，即元器件成本、加上筛选成本、以及摊销在单位数量中的用户自己的采购支持成本。采购支持成本包括采购费用（采购活动而非采购品本身的费用，译者注），规范制定和质量保证费用以及到货检验费用；
在系统组装和测试周期中更换元器件的成本。这些成本通常与到货产品质量相关，而与元器件的可靠性无关。
在系统运行期间更元器件件的成本。由于更换元器件对于空间项目可能非常困难，甚至是不可能的，因此必须考虑整个系统的损失成本。

2 成本计算

上面公式中指出的费用，有些是固定的；在正确理解的情况下，有些则可能会略有不同；还有一些可能会彻底不同。
必须对每项成本进行详细检查，并仔细分析它们之间的关系，才能成功地降低总拥有成本。

3 元器件成本（以半导体为例）

半导体器件基本的制造成本包含三个部分：

材料成本：材料成本包括从晶片中获得管芯的生产成本，封装和组装材料的成本以及加工中使用的各种化学药品的成本。
人工成本：每个工序的单件人工成本是每小时平均工资除以该工序每小时的平均产量。
间接成本：间接成本由许多成本组成，这些成本按比例分摊于直接人工成本以确定总成本。

4 平均故障间隔时间（MTBF）

可靠性以单位时间的故障数来衡量。常用的两个度量单位是平均故障间隔时间（MTBF）和故障率。
MTBF是一个故障后到下一个故障发生之前预计经过的平均时间（以小时为单位）。
故障率是指在给定时间内将要发生故障的元器件数与总数的比例。

MTBF = 1 / Failure rate

虽然可靠性筛选可以在出厂前加速问题元器件的故障，但其余合格元器件的可靠性取决于这些组件的固有特性。因此，“无法通过测试得到元器件的可靠性（Reliability can not be tested in the part ）”这一说法是绝对正确的。
但是，同样正确的是，可以通过确保检测到并消除制造缺陷来获得更大的潜在可靠性保证。

5 筛选成本

用户对测试效率的意识可以最大程度地节省成本，
对于根据以下公式进行的任何给定测试，必然会提高元器件的价格：

成本增加 = 成本+价值（筛选数量 / 合格数量 - 1）
成本 = 执行该筛选步骤的成本
价值 = 进行这项筛选测试之前元器件的价值

在此公式中，制造商必须增加其间接费用和利润，
由于每道筛选都有合格率，因此筛选成本会迅速累积

批次数量影响成本的因素

对一个给定的批次，有些成本是与批次大小（同一批次的元器件数量，译者注）无关的。

如下图所示，这些（固定）成本使得小批量订单的价格极大地增加了。

6 筛选流程作为影响成本的因素

诸如MIL-PRF-38535 V级这样的流程，因为它正在大量生产，因此始终处于处理和学习曲线的最佳部分。由于人为错误而导致的不合格被最小化，效率有助于最大程度地降低成本。
在制造商不定期执行的流程中添加或删除步骤时，执行这些测试的操作员将在学习曲线上向后移动。
成本因此增加，并且通常质量和可靠性下降。
还必须注意以下事实：某些测试本质上比其他测试昂贵（与室温相比，低温或高温下的电气测量），
非标准测试条件（例如，在非常规温度下进行温度测试）也会显着增加费用。
非标准筛选流程因为与常规筛选流程不同，因此也不具有成本效益。

7 与批次相关的测试费用

许多测试（例如SEM检查，B组，C组或批次验证测试）都是基于批次进行的，
与这些测试相关的批次性不合格以及“允许的缺陷百分比”（PDA）之类的项目，使成本增加了一个倍数，等于1 + 预期批次性不合格的百分比，
为了真正评估总筛选成本，必须将这些与批次相关的成本摊销到单位成本中，
下图显示了是否分摊批次成本时，各种批次的单位成本之间的差额。

8 小结

本节的目的不是提供所有答案。做了也是推定的。
但是，充分认识到可靠性和拥有成本之间关系的用户，更容易得出自己的答案。
如果本节对这种认识有所帮助，那么它就成功地达到了目的。

作者简介：张伟，无锡海瑞航天信息科技有限公司总经理，高可靠元器件从业者，原航天五院进口元器件采购处副处长，原德国TESAT-SPACECOM中国业务代表

专家观点|宇航EEE元器件的规范体系（4）