第 1 部分(fēn) – 簡介

 無論我們走到哪裏，我們都時(shí)刻被科技所包圍。事實上，我們的(de)智能手機已經成爲我們日常生活中不可(kě)或缺的(de)工具。

 這(zhè)些不同類型的(de)技術都需要一個(gè)必不可(kě)少的(de)組件——半導體，其視爲現代電子産品的(de)大(dà)腦(nǎo)。與任何電子設備類似，我們需要确保這(zhè)個(gè)關鍵部件的(de)可(kě)靠性，以便我們的(de)設備正常運行。

那麽制造商如何提高(gāo)向最終用(yòng)戶提供最佳産品的(de)可(kě)能性呢(ne)？這(zhè)就必須通(tōng)過嚴格的(de)半導體測試來(lái)完成。最常見和(hé)最重要的(de)測試協議(yì)之一——老化(huà)測試，詣在檢測組件的(de)早期故障并減少使用(yòng)時(shí)出現缺陷和(hé)故障的(de)可(kě)能性。

第 2 部分(fēn) – 關于老化(huà)測試需要了(le)解的(de)内容

2.1. 半導體進行老化(huà)測試的(de)目的(de)

消費者爲他(tā)們的(de)電子設備支付高(gāo)價，他(tā)們最不希望看到的(de)是産品在購(gòu)買後出現故障。進行老化(huà)測試就是以複制實際的(de)現場(chǎng)壓力環境，模拟各種情況，進而降低故障率。

隻有在大(dà)量樣本上進行的(de)老化(huà)測試才能使制造商能夠更好地了(le)解半導體在實際應用(yòng)中的(de)性能。通(tōng)過這(zhè)個(gè)消除過程，制造商可(kě)以最大(dà)限度地減少他(tā)們運送給客戶的(de)有缺陷半導體的(de)數量。這(zhè)種方法增加了(le)電子設備達到消費者預期的(de)可(kě)靠性水(shuǐ)平的(de)可(kě)能性。因此，老化(huà)測試對(duì)于确保生産線的(de)質量控制至關重要。

2.2. 老化(huà)測試是如何進行的(de)？

在測試階段，半導體元件被固定在老化(huà)闆上，然後被放置在老化(huà)系統（如環境室）中。在這(zhè)個(gè)試驗室中，半導體中的(de)潛在缺陷通(tōng)過媒介來(lái)檢測，當器件施加的(de)電壓應力和(hé)加熱(rè)，運行的(de)同時(shí)，特制彈片開始工作，這(zhè)過程中使得(de)芯片潛在缺陷變得(de)突出。

根據測試場(chǎng)景，這(zhè)些工作條件可(kě)能包括将半導體元件暴露在極端溫度、變化(huà)的(de)電壓/電流、高(gāo)工作頻(pín)率或任何其他(tā)被歸類爲上限的(de)條件下(xià)，通(tōng)過在受控環境中使部件經受仔細校準的(de)嚴酷條件，技術人(rén)員(yuán)可(kě)以在不影(yǐng)響優質部件使用(yòng)壽命的(de)情況下(xià)識别性能不佳的(de)部件。

這(zhè)些老化(huà)測試的(de)目的(de)是讓制造商收集足夠的(de)數據以形成浴盆曲線（下(xià)例）并降低半導體故障率。

顯示半導體速率的(de)圖形視圖

在最初的(de)測試階段——“被歸類爲嬰兒(ér)死亡期”——許多(duō)半導體都會經曆早期的(de)組件故障。這(zhè)些故障通(tōng)常是制造缺陷的(de)結果，由于激進的(de)技術縮放和(hé)增加的(de)電路複雜(zá)性，制造缺陷變得(de)越來(lái)越普遍。

這(zhè)些缺陷的(de)根本原因可(kě)以确定爲導體故障、電遷移、電介質故障、金屬化(huà)故障等等。這(zhè)些缺陷無法通(tōng)過傳統的(de)質量保證測試發現，并且可(kě)能在設備的(de)生命周期中随機出現。因此，半導體元器件需要經過密集地測試才能将此類問題表現爲故障。

然而，盡管故障率随時(shí)間下(xià)降，但在嬰兒(ér)死亡率期間的(de)結果并不理(lǐ)想，因爲在短時(shí)間内仍有大(dà)量故障發生。在此階段交付半導體将導緻客戶不滿和(hé)高(gāo)昂的(de)保修費用(yòng)。

通(tōng)過從老化(huà)測試中收集的(de)反饋，可(kě)以改進制造過程，從而降低故障率。雖然組件可(kě)能仍會随著(zhe)時(shí)間的(de)推移而發生故障，但目的(de)是确保這(zhè)些故障通(tōng)常發生在産品使用(yòng)壽命的(de)正常生命階段。

從理(lǐ)論上講，在半導體的(de)正常使用(yòng)壽命期間，故障仍然可(kě)能随機發生。然而，當在相當長(cháng)的(de)一段時(shí)間内進行測量時(shí)，這(zhè)些問題通(tōng)常會以相對(duì)恒定的(de)速度出現，因此才會給制造商帶來(lái)高(gāo)額的(de)保修費用(yòng)。所以，他(tā)們會希望浴缸曲線的(de)底部（故障率）越低越好，在半導體的(de)預期使用(yòng)壽命期間發生的(de)任何磨損故障也(yě)必須在産品準備好運送給客戶之前得(de)到解決。

另一個(gè)需要注意的(de)關鍵細節是，老化(huà)測試也(yě)有在可(kě)交付産品上進行的(de)。因此，這(zhè)些評估不如加速壽命測試那麽密集。這(zhè)些半導體元件在老化(huà)測試中花費的(de)時(shí)間也(yě)比在 ALT 測試（加速壽命試驗）中花費的(de)時(shí)間少。畢竟，制造商不想影(yǐng)響其産品的(de)使用(yòng)壽命。

2.3. 老化(huà)測試的(de)類型

靜态測試

在靜态老化(huà)測試期間，極端溫度和(hé)電壓會施加到每個(gè)部件，這(zhè)個(gè)過程相對(duì)簡單。在環境室升溫至必要溫度之前，隻需将探頭安裝到環境室中。随後，将所需電壓施加到半導體元件。由于成本低且簡單，許多(duō)制造商選擇使用(yòng)靜态老化(huà)。

然而，這(zhè)種測試方法并不能爲制造商提供組件可(kě)靠性的(de)全面視圖。這(zhè)是因爲測試期間施加的(de)靜态電壓不會激活半導體中的(de)所有節點。它僅用(yòng)作熱(rè)測試，用(yòng)于測量半導體在極端溫度下(xià)儲存時(shí)的(de)狀況。

動态測試

在動态老化(huà)測試期間，老化(huà)系統将對(duì)每個(gè)組件施加多(duō)個(gè)電刺激，同時(shí)半導體暴露在高(gāo)溫和(hé)高(gāo)壓下(xià)。這(zhè)種測試方法提供了(le)更全面的(de)組件可(kě)靠性視圖，因爲它使制造商能夠對(duì)更多(duō)内部電路施加壓力，從而導緻其他(tā)問題浮出水(shuǐ)面。

在評估過程中可(kě)以監控輸出，能夠更好地了(le)解電路闆上的(de)哪些點最容易出現故障。但是這(zhè)種方法也(yě)有一個(gè)缺點。動态老化(huà)無法完全模拟半導體的(de)實際應用(yòng)，因此不會對(duì)所有電路節點進行壓力測試。

3、動态老化(huà)測試評估

帶有測試過程的(de)動态老化(huà)允許技術人(rén)員(yuán)在老化(huà)過程中的(de)不同點監控設備輸出，确認每個(gè)組件都在運行。這(zhè)種方法适用(yòng)于希望快(kuài)速确定老化(huà)的(de)“後果”，從而允許老化(huà)過程在最佳點終止。

此外，這(zhè)種測試方法允許制造商識别在臨界條件下(xià)會發生故障，通(tōng)過在測試階段檢測并排除這(zhè)些故障，才可(kě)以顯著提高(gāo)産品質量。

老化(huà)測試中使用(yòng)的(de)溫度通(tōng)常達到 150 攝氏度或更低，并且測試增量可(kě)以跨越幾小時(shí)到幾天，具體取決于測試要求。這(zhè)與 ALT 測試形成對(duì)比，在 ALT 測試中，設備暴露在高(gāo)達 300 – 400 攝氏度的(de)溫度下(xià)很長(cháng)時(shí)間（數千到數萬小時(shí)）以達到組件的(de)故障點。

通(tōng)常，大(dà)多(duō)數制造商會結合使用(yòng)靜态和(hé)動态老化(huà)測試來(lái)獲得(de)最佳結果。畢竟，從這(zhè)些評估中收集的(de)性能數據對(duì)于改進制造流程至關重要。因此，即使成本更高(gāo)，更全面的(de)測試也(yě)是有益的(de)。

歸根結底，實施老化(huà)測試的(de)目的(de)就是确保提高(gāo)對(duì)制造的(de)半導體在壓力下(xià)的(de)表現的(de)可(kě)見性和(hé)洞察力。選擇合适的(de)生産商讓其提供優質的(de)産品才能保證每個(gè)測試階段都會産生正确統計意義的(de)數據。