第1011章 低温芯片稳定性校验（1 / 2）

卷首语

1965 年 10 月，“73 式” 电子密码机 3 块 pcb 样品完成功能测试后，研发团队将目光投向边防实战的核心挑战 —— 我国北方边防冬季最低气温常达 - 37c，芯片在低温环境下易出现参数漂移（如晶体管放大倍数下降）、接口接触不良等问题，直接影响加密流程稳定性。此时，开展 - 37c持续 72 小时的芯片稳定性校验，成为验证设备低温适配能力的关键环节。这场为期 4 天的校验工作，不仅全面掌握了核心芯片的低温性能数据，更通过问题分析形成优化方案，为 “73 式” 在严寒边防的可靠运行筑牢芯片级保障，也奠定了我国军用电子设备低温测试的早期实践范式。

一、校验背景与核心目标

pcb 样品功能测试完成后，王工团队在初步低温摸底测试中发现：-20c时，运算核心 pcb 的 3AG1 晶体管放大倍数从 80 降至 65（下降 18.7%）；-30c时，存储控制 pcb 的磁芯存储器读写错误率升至 0.01%（超目标 0.001%），接口环境 pcb 的通信芯片响应延迟增加 0.2μs，暴露低温下芯片性能衰减的风险，系统校验势在必行。

基于边防实战需求与硬件指标，团队明确三大核心目标：一是持续稳定性，-37c环境下连续运行 72 小时，芯片工作正常率≥99.5%；二是性能达标，运算速度≥0.7μs \/ 次、数据错误率≤0.001%、接口响应延迟≤0.1μs；三是状态可控，实时记录芯片电压、电流、温度参数，异常数据可追溯，为后续优化提供依据。

校验工作由王工牵头（硬件总负责），组建 4 人专项小组：王工（整体统筹，把控测试流程）、李工（芯片状态监测，负责数据采集）、赵工（运算核心芯片分析，熟悉晶体管特性）、孙工（存储接口芯片分析，擅长参数研判），覆盖 “测试 - 监测 - 分析” 全环节。

校验周期规划为 4 天（1965.10.10-1965.10.13），分三阶段：第一阶段（10.10 8:00-12:00）搭建测试环境与设备调试；第二阶段（10.10 12:00-10.13 12:00）-37c持续 72 小时测试；第三阶段（10.13 12:00-18:00）数据整理与分析，形成校验报告。

启动前，团队明确核心约束：测试环境温度波动≤±1c（确保数据有效性）；芯片监测点覆盖核心元件（如运算晶体管、存储控制芯片、通信接口芯片）；测试过程不干预设备运行（模拟无人值守场景），确保校验结果贴合实战。

二、低温测试环境的搭建与设备配置

李工团队基于实战场景，搭建高精度低温测试环境，确保温度可控、状态可测，为 72 小时持续校验提供稳定条件。

低温环境模拟：采用国产 wdK-1965 型高低温试验箱（温度范围 - 60c至 150c，控温精度 ±0.5c），将电子密码机整机置于试验箱内，通过温度控制系统设定降温速率为 5c\/ 小时（模拟自然降温过程），最终稳定在 - 37c，避免骤冷导致硬件损坏。

状态监测设备配置：在密码机内部布设 12 个热电偶温度传感器（精度 ±0.1c），分别监测运算核心 pcb 的晶体管阵列、存储控制 pcb 的磁芯存储器、接口环境 pcb 的通信芯片温度；外接国产 dS-1965 型数据采集仪（采样率 1 次 \/ 分钟），记录芯片工作电压（5V±0.1V）、工作电流（0-5A）、数据交互错误次数等关键参数。

负载模拟配置：通过信号发生器向密码机输入持续明文信号（100 字符 \/ 分钟），模拟实战通信负载，使芯片处于满负荷运行状态；外接示波器（SR-8 型）监测数据总线信号，实时观察信号波形是否异常（如畸变、中断），判断芯片工作状态。

环境监控与应急保障：试验箱外设置温度监控终端，实时显示箱内温度与设备运行状态；配备备用电源（续航≥24 小时），防止市电中断导致测试中断；制定应急方案：若芯片温度骤降或电压异常，立即暂停测试并记录断点数据，确保校验安全可控。

三、历史补充与证据：测试环境配置档案

1965 年 10 月的《“73 式” 低温芯片稳定性测试环境配置档案》（档案号：dw-1965-001），现存于研发团队档案库，包含试验箱参数表、监测点分布图、设备清单，共 26 页，由李工、王工共同编制，是环境搭建的核心依据。

档案中 “试验箱参数表” 详细标注：wdK-1965 型高低温试验箱 “有效工作空间 50x60（适配密码机尺寸），控温精度 ±0.5c，降温速率 0.1-10c\/ 小时可调，内胆材质不锈钢（耐腐蚀），保温层厚度 10（确保温度稳定）”，参数与测试需求精准匹配。

监测点分布图用 1:10 比例绘制密码机内部结构，标注 12 个热电偶位置：运算核心 pcb 的晶体管阵列（3 个，编号 t1-t3）、存储控制 pcb 的磁芯存储器（2 个，t4-t5）、接口环境 pcb 的通信芯片（3 个，t6-t8）、电源模块（2 个，t9-t10）、整机外壳（2 个，t11-t12），每个监测点标注坐标（如 t1：运算 pcb x5,Y5），监测范围覆盖核心芯片区域。

设备清单记录：数据采集仪 dS-1965（采样率 1 次 \/ 分钟，通道数 16 路，北京无线电仪器厂生产）、热电偶传感器（型号 K 型，上海仪表厂生产，精度 ±0.1c）、示波器 SR-8（带宽 10hz，频响 0-10hz），所有设备均经计量校准（校准日期 1965.9.30），确保数据准确性。

档案末尾 “环境验收记录” 显示：10 月 10 日 8:00-10:00，试验箱从室温 25c降至 - 37c，降温速率 5c\/ 小时，温度波动 ±0.3c，数据采集仪与示波器信号正常，验收结论为 “合格”，档案有李工、赵工签名，日期为 10 月 10 日。

四、72 小时持续测试的流程设计与执行

王工团队制定标准化测试流程，分阶段执行 72 小时持续校验，确保每个环节监测到位、数据完整，避免人为疏漏。

第一阶段：降温与稳定（10.10 8:00-12:00），试验箱以 5c\/ 小时速率从 25c降至 - 37c，每小时记录 1 次芯片温度、电压、电流参数，观察密码机是否正常启动（如指示灯亮、信号波形稳定），此阶段未出现异常启动故障，芯片初始工作正常率 100%。

第二阶段：恒温持续测试（10.10 12:00-10.13 12:00），试验箱维持 - 37c恒温，数据采集仪每分钟采集 1 次参数，每 12 小时人工检查 1 次示波器波形与设备外观（如是否结霜、线缆是否松动），期间模拟 3 次市电中断（每次 5 分钟），验证备用电源切换时芯片工作连续性。

第三阶段：升温与恢复（10.13 12:00-14:00），以 5c\/ 小时速率从 - 37c升至 25c，每 30 分钟记录 1 次芯片参数，观察温度回升过程中芯片性能是否恢复（如晶体管放大倍数、存储错误率是否回归常态），避免低温损伤导致不可逆性能衰减。

测试执行过程中，团队严格遵守 “不干预原则”：仅在预设时间点检查设备状态，不调整任何参数；异常数据（如某时刻错误率突升）实时标记但不中断测试，待校验结束后集中分析，确保测试数据反映真实低温性能。

五、芯片工作状态的实时记录与数据采集