第一性原理在可靠性工程中的应用

演讲背景

2026年4月30日，工业和信息化部电子第五研究所（中国赛宝实验室）系统工程中心项目开发部主任解江，在2026可靠性应用&液冷技术研讨会上发表了题为《第一性原理在可靠性工程中的应用》的演讲。

解江主任长期从事电子元器件失效分析和武器装备可靠性相关工作，本文整理自其核心演讲内容。

核心理念：第一性原理的可靠性工程哲学

不循规蹈矩，从本源出发分析问题。

对应中华传统智慧："察微溯源、破相立本"

当前可靠性实践的四大错配问题

1. 工作模式错配

盲目照搬军工型号管理，重文件轻物理，流程合规了但问题没有真正解决。

2. 人才结构错配

复合型人才极度稀缺——既懂物理机理，又懂统计分析，还能驱动工程改进的人才凤毛麟角。

3. 方法应用错配

过度强调量化指标，忽视物理机理。MTBF数字漂亮，但失效模式从未被真正理解。

4. 工具能力错配

缺乏积累的企业强行套用标准工具，极易流于形式。工具是手段，工程能力才是根本。

三大典型案例

案例一：折叠屏手机 FPC 低周疲劳断裂

现象：SIM卡识别失败，客诉频发

根因分析：

• 装配挤压导致FPC产生初始折痕
• 工人熟练度参差不齐，装配一致性差
• 初始损伤在反复折叠中加速扩展，最终断裂

解决方案：

• 工艺优化，减少装配挤压
• 专项操作培训，提升工人熟练度
• 增加工序检测，及时剔除带伤产品

案例二：新能源汽车 MOS 管热烧毁

现象：MOS管局部过热，绝缘击穿

根因分析：

• 点状卡扣紧固方式导致导热垫片局部悬空
• 悬空区域热阻急剧增大，形成局部高温热点
• 高温导致绝缘层退化，最终击穿

解决方案：

• 主动识别结构设计中的潜在热风险
• 通过有限元热仿真验证改进方案有效性

案例三：国产 IPM 模块电化学腐蚀

现象：空调应用中IPM模块异常失效

根因分析：

• 布线工艺缺陷导致钝化层产生微裂纹
• 水汽从裂纹处侵入
• 在偏置电压下发生电化学腐蚀，引发短路失效

解决方案：

• 改进实验方法：采用间歇式通电实验模拟真实使用工况
• 优化布线工艺，消除钝化层缺陷

四维行动纲领

1. 1深化产品认知：了解产品的物理特性、使用环境和失效机理
2. 2理性应用工具：工具服务于工程问题，而非工程问题迁就工具
3. 3坚守物理本位：一切分析回归物理现象，数据只是佐证
4. 4构建企业能力平台：将可靠性知识沉淀为组织资产，持续迭代

可靠性成本优先级法则

按投入产出比从高到低排序：

1. 1🏆 以工程知识预防失效（正向可靠性设计）
2. 2🔍 彻查已有失效根因并彻底纠正
3. 3🛡️ 被动补救（筛选、降额、冗余等）
4. 4🔬 应对全新技术挑战

> 核心洞见：最便宜的可靠性工作，是在设计阶段就把问题消灭在萌芽状态。

总结

第一性原理不是一套新方法，而是一种思维方式——回归物理本质，拒绝表面合规，寻找真实根因。

在可靠性工程日益复杂的今天，唯有坚守"察微溯源、破相立本"的工程精神，才能真正构建起有竞争力的产品可靠性能力。