在芯片的國產(chǎn)化浪潮下，國產(chǎn)芯片的出貨量和替代率近年來迅速飆升。按出貨量比率看，消費電子領(lǐng)域，電源管理芯片和射頻前端芯片國產(chǎn)替代率已超過70%；工控通信領(lǐng)域，電源管理和信號鏈芯片國產(chǎn)替代率也超過20%；汽車電子領(lǐng)域，電源管理和功率器件的國產(chǎn)替代率尚不足10%。
芯片可靠性可以粗略分為三個大類：靜電類可靠性、生產(chǎn)類可靠性以及壽命類可靠性。
一、靜電類可靠性
靜電類可靠性主要為ESD (Electro-Static discharge)。作為最高頻的失效原因，ESD防不勝防，是造成終端產(chǎn)品客訴的主要元兇。在生產(chǎn)、組裝、測試、存放、運輸?shù)冗^程中都有可能將電荷積累在人體、儀器和設(shè)備中，在不經(jīng)意間接觸就會形成放電路徑甚至不接觸空氣放電，瞬間高壓將芯片擊穿，從而出現(xiàn)ESD失效。
1.HBM (Human Body Model)---人體帶電模型（標(biāo)準(zhǔn)JESD22-A114）
人體是良導(dǎo)體，很容易積累電荷，特別是冬天干燥的情況下，經(jīng)常出現(xiàn)對人或?qū)饘俜烹姷默F(xiàn)象。HBM就是衡量人體將所積累的電荷釋放給芯片的場景下，芯片的靜電承受能力。一般廠商都會要求±500V步進，測到最高水平，±1000V為最低通過標(biāo)準(zhǔn)，部分產(chǎn)品會要求±2000V。
2.CDM (Charge Device Model)---充電器件模型（標(biāo)準(zhǔn)JESD22-C101）
芯片在加工制造、測試運輸過程中也會積累電荷，在后續(xù)的管腳接觸中放電。CDM衡量的是芯片自己積累電荷對地放電的場景下，芯片的靜電承受能力。一般廠商都會要求通過標(biāo)準(zhǔn)為±500V，四角的管腳有時候會要求最低±750V。
3.MM (Machine Model)---機器模型（標(biāo)準(zhǔn)JESD22-A115C）
加工機臺或測試機臺未良好接地時，也會積累電荷，與芯片接觸就會放電。MM衡量的是機臺積累的電荷釋放給芯片的場景下，芯片的靜電承受能力。因為現(xiàn)在生產(chǎn)測試流程都很規(guī)范，機臺和工人接地都很充分，大多數(shù)廠商現(xiàn)在都不會看MM能力，非要卡的話，±200V即可，少數(shù)高標(biāo)準(zhǔn)客戶會要求±500V。
4.LU (Latch-Up)---閂鎖（標(biāo)準(zhǔn)JESD78E）
CMOS工藝的P阱、N阱和襯底之間結(jié)合會導(dǎo)致寄生出n-p-n-p結(jié)構(gòu)，當(dāng)其中一個三極管正偏時，就會發(fā)生正反饋形成閂鎖，電流越來越大，最后燒毀芯片。LU衡量的是芯片出現(xiàn)閂鎖效應(yīng)下的過流能力。一般會以1.5*VCC，100mA作為通過標(biāo)準(zhǔn)。
5.Surge---浪涌（標(biāo)準(zhǔn)IEC-61000-4-5）
給芯片供電的VBAT、VCC、VDD不會一直穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)浪涌現(xiàn)象，和ESD相比，電壓等級很低，但持續(xù)時間較長，最后會熱燒毀。Surge衡量的是芯片在供電管腳發(fā)生浪涌時，能承受的浪涌電壓能力。根據(jù)用途要求不同，Power芯片要求會高一些，信號類芯片一般要求1.6-2倍VCC。
二、生產(chǎn)類可靠性
生產(chǎn)類可靠性主要為晶圓在封裝過程中的質(zhì)量管控。某個工序處理的不到位，后面的壽命可靠性就會大打折扣，一般會要求封裝廠做，芯片廠不用投入精力。
1.BP (Bond Pull Strength)---打線拉力強度（標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-883-2011）
2.BS (Bond Shear)---鍵合剪切，BP的補充（標(biāo)準(zhǔn)JESD22-B116）
3.DS (Die Shear Strength)---晶粒粘接強度（標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-883-2019）
4.SD (Solderability)---可焊性（標(biāo)準(zhǔn)JESD22-B102）
三、壽命類可靠性
壽命類可靠性是衡量芯片規(guī)格高低的最重要因素，業(yè)界常說的商規(guī)工規(guī)車規(guī)也在這里體現(xiàn)。為了預(yù)測芯片可以使用多少年，一般會采用高溫、高濕、高壓環(huán)境加速芯片老化，然后通過換算得知芯片的使用壽命。
1.PC (Precondition)---預(yù)處理（標(biāo)準(zhǔn)JESD22-A113）
PC是壽命類可靠性的前置實驗，將三個批次各77顆樣片進行烘烤、浸濕、過三次回流焊，然后將實驗品分批，給其他項目試驗。
2、TC (Temperature Cycle)---溫度循環(huán)（標(biāo)準(zhǔn)JESD22-A104）
從低溫到高溫循環(huán)，溫度變化較慢，衡量芯片承受冷熱沖擊的能力。一般為-45°C~125°C，1000循環(huán)；也有些客戶要求-60°C~125°C，500循環(huán)。
3、TS (Temperature Shock)-溫度沖擊（標(biāo)準(zhǔn)為JESD22-A106）
快速從低溫到高溫，檢驗芯片的抗溫度沖擊能力。一般要求-45°C~125°C，駐留時間10分鐘，移動時間20秒，300或500循環(huán)。
4、AC (Autoclave)---高壓釜/高壓蒸煮（標(biāo)準(zhǔn)為JESD22-A102）
利用高溫、高壓、高濕測試芯片對濕氣的抵抗能力。一般在121℃, 100% RH, 205kPa下測試96小時。
5、THB (Temperature Humidity Bias)---溫濕度偏壓（標(biāo)準(zhǔn)為JESD22-A101）
和AC測試類似，高溫高濕環(huán)境下加速老化，不同的是需要加偏壓。一般在85℃, 85%RH，加電，測試1000小時。
6、BHAST (Biased High Accelerated Temperature and Humidity Stress Test)---高加速應(yīng)力測試（標(biāo)準(zhǔn)為JESD22-A110）
在高溫高濕高壓環(huán)境下，加速濕氣對產(chǎn)品的侵入。一般在130℃, 85%RH，VCCmax測試96小時；或者110℃, 85%RH，VCCmax測試264小時。因為測試手法相似，THB和HAST可以二選一做。
7、uHAST (Unbiased High Accelerated Temperature and Humidity Stress Test)---高加速應(yīng)力測試（標(biāo)準(zhǔn)為JESD22-A118）
與BHAST相比，不用加偏壓，其他都一樣。
8、HTS (High Temperature Storage)---高溫存儲（標(biāo)準(zhǔn)為JESD22-A103）
檢驗在高溫環(huán)境下存放的時間，一般要求150°C，1000小時。
9、LTS (Low Temperature Storage)---低溫存儲（標(biāo)準(zhǔn)為JESD22-A119）
檢驗在低溫環(huán)境下存放的時間，一般要求-40°C，168小時以上。因為低溫存放場景幾乎沒有，大部分客戶不會要求此項測試。
10、HTOL (High Temperature Operating Life)---高溫工作壽命（標(biāo)準(zhǔn)為JESD22-A108）
HTOL可謂是可靠性測試中最重要的一項，最貼切的模擬芯片工作的環(huán)境，然后通過高溫和高壓，加速芯片工作老化，從而推算芯片的使用壽命。業(yè)界通常說的可靠性多少小時基本都指的HTOL。一般按照125°C，VCCmax，1000小時測試。溫度加速因子主要與實驗溫度、使用溫度、表面活化能相關(guān)，一般125°C，1000小時的HTOL對應(yīng)的溫度加速因子為77.94，對應(yīng)55°C下可工作8.9年。一般做HTOL的電壓會比推薦最高工作電壓高10%，以推薦最高工作電壓1.8V為例，實驗電壓2V，電壓加速因子為1.22，疊加溫度加速因子后，總時間加速因子為93.3，對應(yīng)常溫下使用壽命13.2年，滿足絕大部分場景應(yīng)用。
11、DT (Drop Test)---跌落測試（標(biāo)準(zhǔn)為JESD22-B111）
終端在使用中經(jīng)常會跌落，振動，DT衡量的是芯片抗跌落振動的能力。一般選擇1500G加速度，0.5ms半正弦波周期，200次沖擊。
12、MS (Mechanical Shock)---機械沖擊（標(biāo)準(zhǔn)為JESD-47）
在0.5ms脈沖時間內(nèi)，1500G的加速度沖擊脈沖，X/Y/Z三軸各五次。
本文章轉(zhuǎn)載自小潮研究 天下觀潮，如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除，謝謝！
