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。

可靠性试验一般是在产品的研发和生产阶段进行的，是对产品进行可靠性调查、分析和评价的一种手段。试验结果可为故障分析、研究采取的纠正措施、判断产品是否达到指标要求提供依据。

可靠性试验项目：

气候环境（温湿度类）：高温、低温、恒定湿热、交变湿热、温湿度组合循环、快速温变、冷热冲击、低气压（高度模拟）

气候环境（光照类）：UV紫外光试验、氙灯试验、金属卤素灯、碳弧灯。

机械环境：随机振动试验、正弦振动试验、共振搜寻与驻留、正弦+随机振动试验、随机+随机振动试验、机械冲击试验、碰撞试验、稳态加速度、跌落试验。

综合环境：温度+温度+振动、温度+温度+冲击、温度+度+碰撞、HALT/HASS/HASA、温度+温度+堆码、高压蒸煮

防护等级：IP防护(防水、防尘)、IK防护(外界机械碰撞防护)

生物及化学活性物质环境：盐雾试验、霉菌试验、气体腐蚀、耐化学试剂、人工汗液

物理性能：耐化学试剂，附着力/耐磨/划痕，硬度，拉伸/抗压/屈服强度，弯折/摇摆插拨/扭矩，落球冲击/摆锤冲击/冲击锤冲击，色牢度/色差，熔融指数/熔点，滚桶跌落/定向跌

落/微跌，按键寿命，反射率/透过率/吸收率

电性能：绝缘/耐压，接触电，接地电阻，温升，介电强度，静电ESD，晶体管V/曲线，噪声/音质，电/电容/电感测试，瞬断，充/放电

中科检测开展电子电器、半导体、汽车零部件等工业制品或材料的可靠性试验。

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