芯片的可靠性测试

姓名：李沈轩    学号：20181214373    学院：广研院 【原文链接】 芯片可靠性介绍 - 知乎 (zhihu.com)【嵌牛导读】本文介绍了芯片的可靠性测试 【嵌牛鼻子】可靠性测试 【嵌牛提问】怎样的芯片算得上好的芯片？什么是芯片的可靠性测试？ 【嵌牛正文】 芯片的好坏，主要是由市场，性能和可靠性三要素决定的。首先，在芯片的开发前期，需要对市场进行充分调研，才能定义出符合客户需求的SPEC；其次是性能，IC设计工程师设计出来的电路需要通过designer 仿真，DFT电路验证，实验室样品评估，及样品出货前的FT，才能认为性能符合前期定义的要求；最后是可靠性，由于经过测试的芯片只能保证客户在刚拿到样品的时候是好的，所以还需要进行一系列应力测试，模拟客户端一些严苛使用条件对芯片的冲击，以评估芯片的寿命及可能存在的质量风险。 芯片的使用寿命根据浴盆曲线（Bathtub Curve），分为三个阶段，第一阶段是初期失效： 一个高的失效率。由制造，设计等原因造成。第二阶段是本征失效： 非常低的失效率，由器件的本征失效机制产生。第三个阶段： 击穿失效，一个高的失效率 浴盆曲线可靠性实验就是通过施加应力，绘制出芯片的生命周期曲线，以便客户能在安全的范围内使用。 芯片在不同阶段要做的可靠性如下图所示： 对于新产品的可靠性来说，wafer，封装，包装和量产阶段的可靠性通常由对应的晶圆厂/封测厂把控，与旧产品之间的差异不大。新产品的可靠性需要重点关注的就是成品测试阶段的可靠性实验，下面针对这些可靠性实验进行简单介绍。加速环境应力测试——主要考验产品封装的可靠性 PC(precondition)评估芯片在包装，运输，焊接过程中对温度、湿度冲击的抗性，仅对非封闭的封装（塑封）约束。模拟焊接过程高温产生内部水汽对内部电路的影响，是封装可靠性测试前需要进行的测试。HAST(Highly Accelerated Stress Test)芯片长期存储条件下，高温和时间对器件的影响。仅针对塑封，分为带偏置（hast)和不带偏置uhast的测试，UHAST需要提前PC处理TC(temperature cycling)检测芯片是否会因为热疲劳失效，TC也需要提前PC处理 高低温交替变化下机械应力承受能力，可能导致芯片永久的电气或物理特性变化HTSL(High temperature storage life test）长期存储条件下，高温和时间对器件的影响，HTSL不需要做PC预处理加速寿命模拟测试——主要考验产品电气可靠性 HTOL(High Temperature Operation Life)主要用于评估芯片的寿命和电路可靠性，可以用2种方式进行测试：DFT测试模式和EVA板测试模式。ELFR(early fail)早期寿命失效率，需要的样本量比较大EDR(nonvolatile memory write/erase endurance, data retention and operational life test)非易失性存储器耐久实验，仅针对包含该性能的芯片才需要验证电气特性确认测试——主要考验产品的电气可靠性 HBM(Human-Body Model)模拟人体带电接触器件放电发生的静电放电模型CDM(Charged Device Mode)模拟器件在装配、传递、测试、运输及存储过程中带电器件通过管脚与地接触时，发生对地的静电放电模型LU(latch up)要是针对NMOS、CMOS、双极工艺的集成电路。测试正/反向电流和电源电压过压是否会对芯片产生锁定效应的测试。 任何一颗IC芯片，除了设计，流片，封装测试外，必须进行以上所述的可靠性验证。正常完成一批可靠性实验需要至少两个月的时间，而厂家至少需要测试3批次的可靠性才算将产品可靠性验证完成；此外，可靠性测试很多测试项需要在第三方实验室进行测试，测试板，测试座及测试费用都是一笔不小的开销。因此，可靠性测试可以称得上是一项耗时耗财的大工程。然而，正因为其测试项多，覆盖面广，所以才能保证客户使用的芯片足够可靠。因此，可靠性测试也是芯片生命周期中不可或缺的一部分。

以下是散热器热阻测试描述正确的公式

参数定义:

Rt———总内阻，℃/W

Rtj———半导体器件内热阻，℃/w

Rtc——半导体器件与散热器界面间的界面热阻，C/WRtf-—散热器热阻，℃/W

Tj-半导体器件结温，℃

Tc-半导体器件壳温，℃

Tf-散热器温度，℃

Ta-环境温度，℃

Pc———半导体器件使用功率，WTfa ———散热器温升，℃散热计算公式:

Rtf =(Tj-Ta)/ Pc - Rtj -Rtc

散热器热阻Rff 是选择散热器的主要依据。Tj和Rtj是半导体器件提供的参数，Pc是设计要求的参数，Rtc 可从热设计专业书籍中查表。

(1)计算总热阻Rt:

Rt= (Tjmax-Ta)/ Pc

(2)计算散热器热阻Rtf或温升△ Tfa:

散热器是热水（或蒸汽）采暖系统中重要的、基本的组成部件。热水在散热器内降温（或蒸汽在散热器内凝结）向室内供热，达到采暖的目的。散热器的金属耗量和造价在采暖系统中占有相当大的比例，因此，散热器的正确选用涉及系统的经济指标和运行效果。

考核器件。

考核目的是在瞬间下经极高温及极低温的连续环境下忍受的程度，得以在最短时间内检测试样因热胀冷缩所引起的化学变化或物理伤害，用于考核器件在短期内反复承受温度变化（循环流动的空气）的能力及不同膨胀系数材料之间的热匹配性能。

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