質(zhì)量就是產(chǎn)品性能的測量，它回答了一個產(chǎn)品是否合乎規(guī)格的要求，是否符合各項性能指標(biāo)的問題；可靠性則是對產(chǎn)品耐久力的測量，它回答了一個產(chǎn)品生命周期有多長，簡單說，它能用多久的問題。所以說質(zhì)量解決的是現(xiàn)階段的問題，可靠性解決的是一段時間以后的問題。
知道了兩者的區(qū)別，我們發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量的問題解決方法往往比較直接，設(shè)計和制造單位在產(chǎn)品生產(chǎn)出來后，通過簡單的測試，就可以知道產(chǎn)品的性能是否達到規(guī)格的要求，這種測試在IC 的設(shè)計和制造單位就可以進行。相對而言，Reliability 的問題似乎就變的十分棘手，這個產(chǎn)品能用多久，誰能保證產(chǎn)品今天能用，明天就一定能用？
為了解決這個問題，人們制定了各種各樣的標(biāo)準(zhǔn)，如: JESD22-A108-A、EIAJED-4701-D101。
01
生命周期
在介紹一些目前較為流行的可靠性的測試方法之前，我們先來認識一下IC 產(chǎn)品的生命周期。典型的IC 產(chǎn)品的生命周期可以用一條浴缸曲線來表示。
Region (I) 被稱為早夭期（Infancy period）
這個階段產(chǎn)品的failure rate 快速下降，造成失效的原因在于IC 設(shè)計和生產(chǎn)過程中的缺陷
Region (II) 被稱為使用期（Useful life period）
在這個階段產(chǎn)品的failure rate保持穩(wěn)定，失效的原因往往是隨機的，比如溫度變化等等
Region (III) 被稱為磨耗期（Wear-Out period）
在這個階段failure rate 會快速升高，失效的原因就是產(chǎn)品長期使用所造成的老化等
認識了典型IC產(chǎn)品的生命周期，我們就可以看到，Reliability的問題就是要力圖將處于早夭期failure 的產(chǎn)品去除并估算其良率，預(yù)計產(chǎn)品的使用期，并且找到failure的原因，尤其是在IC 生產(chǎn)，封裝，存儲等方面出現(xiàn)的問題所造成的失效原因。
02
可靠性等級測試
下面就是一些東芯產(chǎn)品可靠性等級測試項目:
使用壽命測試項目
EFR, HTOL, LTOL
01
① EFR:早期失效等級測試
目的: 評估工藝的穩(wěn)定性，加速缺陷失效率，去除由于天生原因失效的產(chǎn)品
測試條件: 在特定時間內(nèi)動態(tài)提升溫度和電壓對產(chǎn)品進行測試
失效機制：材料或工藝的缺陷，包括諸如氧化層缺陷，金屬刻鍍，離子玷污等由于生產(chǎn)造成的失效
② HTOL/ LTOL：高/低溫操作生命期試驗
目的: 評估器件在超熱和超電壓情況下一段時間的耐久力
測試條件: 125℃，1.1VCC, 動態(tài)測試
失效機制：電子遷移，氧化層破裂，相互擴散，不穩(wěn)定性，離子玷污等
02
環(huán)境測試項目
PRE-CON, THB, HAST, PCT, TCT, TST, HTST, Solderability Test, Solder Heat Test
① PRE-CON: 預(yù)處理測試
目的: 模擬IC 在使用之前在一定濕度，溫度條件下存儲的耐久力，也就是IC 從生產(chǎn)到使用之間存儲的可靠性
測試流程
Step 1: 超聲掃描儀SAM
Step 2: 高低溫循環(huán)
Step 3: 烘烤
Step 4: 浸泡
Step5: 回流焊
Step6:超聲掃描儀SAM
失效機制: 封裝破裂，分層
②THB: 加速式溫濕度及偏壓測試
目的: 評估IC 產(chǎn)品在高溫，高濕，偏壓條件下對濕氣的抵抗能力，加速其失效進程
測試條件: 85℃，85%RH, 1.1 VCC, Static bias
失效機制：電解腐蝕
③HAST: 高加速溫濕度及偏壓測試
目的: 評估IC 產(chǎn)品在偏壓下高溫，高濕，高氣壓條件下對濕度的抵抗能力，加速其失效過程
測試條件: 130℃， 85%RH, 1.1 VCC, Static bias，2.3 atm
失效機制：電離腐蝕，封裝密封性
④ PCT: 高壓蒸煮試驗
目的: 評估IC 產(chǎn)品在高溫，高濕，高氣壓條件下對濕度的抵抗能力，加速其失效過程
測試條件: 130℃， 85%RH, Static bias，15PSIG（2 atm）
失效機制：化學(xué)金屬腐蝕，封裝密封性
⑤ TCT: 高低溫循環(huán)試驗
目的: 評估IC 產(chǎn)品中具有不同熱膨脹系數(shù)的金屬之間的界面的接觸良率。方法是通過循環(huán)流動的空氣從高溫到低溫重復(fù)變化
測試條件:
Condition B:-55℃ to 125℃
Condition C: -65℃ to 150℃
失效機制：電介質(zhì)的斷裂，導(dǎo)體和絕緣體的斷裂，不同界面的分層
⑥ TST: 高低溫沖擊試驗
目的: 評估IC 產(chǎn)品中具有不同熱膨脹系數(shù)的金屬之間的界面的接觸良率。方法是通過循環(huán)流動的液體從高溫到低溫重復(fù)變化
測試條件:
Condition B: - 55℃ to 125℃
Condition C: - 65℃ to 150℃
失效機制：電介質(zhì)的斷裂，材料的老化（如bond wires）, 導(dǎo)體機械變形
* TCT與TST 的區(qū)別在于TCT偏重于package 的測試，而TST偏重于晶圓的測試
⑦ HTST: 高溫儲存試驗
目的: 評估IC 產(chǎn)品在實際使用之前在高溫條件下保持幾年不工作條件下的生命時間
測試條件: 150℃
失效機制：化學(xué)和擴散效應(yīng)，Au-Al 共金效應(yīng)
⑧ 可焊性試驗
目的: 評估IC leads 在粘錫過程中的可靠度
測試方法:
Step1：蒸汽老化8 小時
Step2：浸入245℃錫盆中 5秒
失效標(biāo)準(zhǔn)：至少95％良率
⑨ SHT Test:焊接熱量耐久測試
目的: 評估IC 對瞬間高溫的敏感度
測試方法: 侵入260℃ 錫盆中10 秒
失效標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)電測試結(jié)果
耐久性測試項目
Endurance cycling test, Data retention test
03
① 周期耐久性測試
目的: 評估非揮發(fā)性memory器件在多次讀寫算后的持久性能
測試方法: 將數(shù)據(jù)寫入memory的存儲單元，在擦除數(shù)據(jù)，重復(fù)這個過程多次
測試條件: 室溫，或者更高，每個數(shù)據(jù)的讀寫次數(shù)達到100k~1000k
② 數(shù)據(jù)保持力測試
目的: 在重復(fù)讀寫之后加速非揮發(fā)性memory器件存儲節(jié)點的電荷損失
測試條件: 在高溫條件下將數(shù)據(jù)寫入memory 存儲單元后，多次讀取驗證單元中的數(shù)據(jù)
失效機制：150℃
03
自主清晰的知識產(chǎn)權(quán)
在了解上述的IC 測試方法之后，IC 的設(shè)計制造商就需要根據(jù)不同IC 產(chǎn)品的性能，用途以及需要測試的目的，選擇合適的測試方法，最大限度的降低IC測試的時間和成本，從而有效控制IC產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠度。
正是因為可靠性如此重要，所以東芯半導(dǎo)體從始至終在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下不斷鉆研來提升產(chǎn)品可靠性，到目前為止，已經(jīng)總結(jié)出許多經(jīng)驗并且有部分技術(shù)已經(jīng)成功申請專利。
#
NAND Flash局部自電位升壓操作方法
可通過對測試數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合研發(fā)團隊總結(jié)的經(jīng)驗公式，快速準(zhǔn)確的確定適合特定工藝的具體實施方法
#
NAND Flash中內(nèi)置8比特ECC技術(shù)
通過設(shè)計定制化數(shù)字邏輯單元庫，并不斷優(yōu)化算法，最后仿真驗證，得到了使用閃存工藝實現(xiàn)的內(nèi)置ECC模塊
#
NOR Flash提高擦除可靠性技術(shù)
通過設(shè)計優(yōu)化減小每次數(shù)據(jù)擦除的最小單位，已達到降低擦除后數(shù)據(jù)發(fā)生偏移的情況，可以顯著提高產(chǎn)品可靠性
#
NOR Flash數(shù)據(jù)自動刷新技術(shù)
通過檢測單元實時電壓來監(jiān)控是否有超規(guī)范的趨勢，當(dāng)超過設(shè)定的警戒值后，單元會自動刷新數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)不會超規(guī)范，可以顯著提高產(chǎn)品可靠性
www.labcompanion.cn
www.labcompanion.com.cn
