質(zhì)量就是產(chǎn)品性能的測(cè)量，它回答了一個(gè)產(chǎn)品是否合乎規(guī)格的要求，是否符合各項(xiàng)性能指標(biāo)的問(wèn)題；可靠性則是對(duì)產(chǎn)品耐久力的測(cè)量，它回答了一個(gè)產(chǎn)品生命周期有多長(zhǎng)，簡(jiǎn)單說(shuō)，它能用多久的問(wèn)題。所以說(shuō)質(zhì)量解決的是現(xiàn)階段的問(wèn)題，可靠性解決的是一段時(shí)間以后的問(wèn)題。
知道了兩者的區(qū)別，我們發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量的問(wèn)題解決方法往往比較直接，設(shè)計(jì)和制造單位在產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)后，通過(guò)簡(jiǎn)單的測(cè)試，就可以知道產(chǎn)品的性能是否達(dá)到規(guī)格的要求，這種測(cè)試在IC 的設(shè)計(jì)和制造單位就可以進(jìn)行。相對(duì)而言，Reliability 的問(wèn)題似乎就變的十分棘手，這個(gè)產(chǎn)品能用多久，誰(shuí)能保證產(chǎn)品今天能用，明天就一定能用？
為了解決這個(gè)問(wèn)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(cè)試方法之前，我們先來(lái)認(rèn)識(shí)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(lái)表示。
Region (I) 被稱(chēng)為早夭期（Infancy period）
這個(gè)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(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中的缺陷
Region (II) 被稱(chēng)為使用期（Useful life period）
在這個(gè)階段產(chǎn)品的failure rate保持穩(wěn)定，失效的原因往往是隨機(jī)的，比如溫度變化等等
Region (III) 被稱(chēng)為磨耗期（Wear-Out period）
在這個(gè)階段failure rate 會(huì)快速升高，失效的原因就是產(chǎn)品長(zhǎng)期使用所造成的老化等
認(rèn)識(shí)了典型IC產(chǎn)品的生命周期，我們就可以看到，Reliability的問(wèn)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(jì)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(chǔ)等方面出現(xiàn)的問(wèn)題所造成的失效原因。
02
可靠性等級(jí)測(cè)試
下面就是一些東芯產(chǎn)品可靠性等級(jí)測(cè)試項(xiàng)目:
使用壽命測(cè)試項(xiàng)目
EFR, HTOL, LTOL
01
① EFR:早期失效等級(jí)測(cè)試
目的: 評(píng)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(cè)試條件: 在特定時(shí)間內(nèi)動(dòng)態(tài)提升溫度和電壓對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試
失效機(jī)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(yàn)
目的: 評(píng)估器件在超熱和超電壓情況下一段時(shí)間的耐久力
測(cè)試條件: 125℃，1.1VCC, 動(dòng)態(tài)測(cè)試
失效機(jī)制：電子遷移，氧化層破裂，相互擴(kuò)散，不穩(wěn)定性，離子玷污等
02
環(huán)境測(cè)試項(xiàng)目
PRE-CON, THB, HAST, PCT, TCT, TST, HTST, Solderability Test, Solder Heat Test
① PRE-CON: 預(yù)處理測(cè)試
目的: 模擬IC 在使用之前在一定濕度，溫度條件下存儲(chǔ)的耐久力，也就是IC 從生產(chǎn)到使用之間存儲(chǔ)的可靠性
測(cè)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(jī)制: 封裝破裂，分層
②THB: 加速式溫濕度及偏壓測(cè)試
目的: 評(píng)估IC 產(chǎn)品在高溫，高濕，偏壓條件下對(duì)濕氣的抵抗能力，加速其失效進(jìn)程
測(cè)試條件: 85℃，85%RH, 1.1 VCC, Static bias
失效機(jī)制：電解腐蝕
③HAST: 高加速溫濕度及偏壓測(cè)試
目的: 評(píng)估IC 產(chǎn)品在偏壓下高溫，高濕，高氣壓條件下對(duì)濕度的抵抗能力，加速其失效過(guò)程
測(cè)試條件: 130℃， 85%RH, 1.1 VCC, Static bias，2.3 atm
失效機(jī)制：電離腐蝕，封裝密封性
④ PCT: 高壓蒸煮試驗(yàn)
目的: 評(píng)估IC 產(chǎn)品在高溫，高濕，高氣壓條件下對(duì)濕度的抵抗能力，加速其失效過(guò)程
測(cè)試條件: 130℃， 85%RH, Static bias，15PSIG（2 atm）
失效機(jī)制：化學(xué)金屬腐蝕，封裝密封性
⑤ TCT: 高低溫循環(huán)試驗(yàn)
目的: 評(píng)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(guò)循環(huán)流動(dòng)的空氣從高溫到低溫重復(fù)變化
測(cè)試條件:
Condition B:-55℃ to 125℃
Condition C: -65℃ to 150℃
失效機(jī)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(yàn)
目的: 評(píng)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(guò)循環(huán)流動(dòng)的液體從高溫到低溫重復(fù)變化
測(cè)試條件:
Condition B: - 55℃ to 125℃
Condition C: - 65℃ to 150℃
失效機(jī)制：電介質(zhì)的斷裂，材料的老化（如bond wires）, 導(dǎo)體機(jī)械變形
* TCT與TST 的區(qū)別在于TCT偏重于package 的測(cè)試，而TST偏重于晶圓的測(cè)試
⑦ HTST: 高溫儲(chǔ)存試驗(yàn)
目的: 評(píng)估IC 產(chǎn)品在實(shí)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(shí)間
測(cè)試條件: 150℃
失效機(jī)制：化學(xué)和擴(kuò)散效應(yīng)，Au-Al 共金效應(yīng)
⑧ 可焊性試驗(yàn)
目的: 評(píng)估IC leads 在粘錫過(guò)程中的可靠度
測(cè)試方法:
Step1：蒸汽老化8 小時(shí)
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(cè)試
目的: 評(píng)估IC 對(duì)瞬間高溫的敏感度
測(cè)試方法: 侵入260℃ 錫盆中10 秒
失效標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)電測(cè)試結(jié)果
耐久性測(cè)試項(xiàng)目
Endurance cycling test, Data retention test
03
① 周期耐久性測(cè)試
目的: 評(píng)估非揮發(fā)性memory器件在多次讀寫(xiě)算后的持久性能
測(cè)試方法: 將數(shù)據(jù)寫(xiě)入memory的存儲(chǔ)單元，在擦除數(shù)據(jù)，重復(fù)這個(gè)過(guò)程多次
測(cè)試條件: 室溫，或者更高，每個(gè)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)次數(shù)達(dá)到100k~1000k
② 數(shù)據(jù)保持力測(cè)試
目的: 在重復(fù)讀寫(xiě)之后加速非揮發(fā)性memory器件存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的電荷損失
測(cè)試條件: 在高溫條件下將數(shù)據(jù)寫(xiě)入memory 存儲(chǔ)單元后，多次讀取驗(yàn)證單元中的數(shù)據(jù)
失效機(jī)制：150℃
03
自主清晰的知識(shí)產(chǎn)權(quán)
在了解上述的IC 測(cè)試方法之后，IC 的設(shè)計(jì)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(cè)試的目的，選擇合適的測(cè)試方法，最大限度的降低IC測(cè)試的時(shí)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?yàn)榭煽啃匀绱酥匾?，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(lái)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(yàn)并且有部分技術(shù)已經(jīng)成功申請(qǐng)專(zhuān)利。
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NAND Flash局部自電位升壓操作方法
可通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式，快速準(zhǔn)確的確定適合特定工藝的具體實(shí)施方法
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NAND Flash中內(nèi)置8比特ECC技術(shù)
通過(guò)設(shè)計(jì)定制化數(shù)字邏輯單元庫(kù)，并不斷優(yōu)化算法，最后仿真驗(yàn)證，得到了使用閃存工藝實(shí)現(xiàn)的內(nèi)置ECC模塊
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NOR Flash提高擦除可靠性技術(shù)
通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化減小每次數(shù)據(jù)擦除的最小單位，已達(dá)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
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NOR Flash數(shù)據(jù)自動(dòng)刷新技術(shù)
通過(guò)檢測(cè)單元實(shí)時(shí)電壓來(lái)監(jiān)控是否有超規(guī)范的趨勢(shì)，當(dāng)超過(guò)設(shè)定的警戒值后，單元會(huì)自動(dòng)刷新數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)不會(huì)超規(guī)范，可以顯著提高產(chǎn)品可靠性
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