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HTOL(High Temp Operating Life)/OLT(Operating Life Test)

时间:2023-06-06 09:51来源:网始如芯 作者:ictest8_edit 点击:

 

1、HTOL测试相关规范

· JESD22-A108F-2017:Temperature, Bias, and Operating Life
· JESD85:METHODS FOR CALCULATING FAILURE RATES IN UNITS OF FITS
· JESD47K:Stress-Test-Driven Qualification of Integrated Circuits
· JESD74:Early Life Failure Rate Calculation Procedure for Semiconductor Components
Standard Parameter Requirement
JESD22-A108 Chamber tolerance ±5℃以内
JESD22-A108 Ambient Temperature 使得芯片结温 ≥ 125℃(不是小于且尽量接近125℃)的炉温
JESD22-A108 Operating Voltage Maximum operating voltage ≤ 试验电压 ≤ Absolute maximum rate voltage
JESD47K 批次 至少3个非连续批次
JESD47K 数量 每个lot 77颗
JESD47K 判决 1000 hours/0 Fail
芯片工作寿命试验、老化试验(Operating Life Test),为利用温度、电压加速方式,在短时间试验内,预估芯片在长时间可工作下的寿命时间(生命周期预估)。
· BI(Burn-in) / ELFR(Early Life Failure Rate):评估早夭阶段的故障率或藉由BI手法降低出货的早夭率 -DPPM(Defect Parts Per-Million),针对失效模式中的Infant Mortality,一般测试低于48小时,车规级芯片需要100% BI测试。
· HTOL(High Temperature Operating Life):评估可使用期的寿命时间-FIT / MTTF,针对失效模式中的Wearout,一般需要测试1000小时,属于抽样测试。

2、失效模式

典型浴缸曲线(Bathtub Curve)分成早夭期(Infant Mortality)、可使用期(Useful Life)及老化期(Wear out),对于不同区段的故障率评估,皆有相对应的试验手法。

从浴缸曲线(Bathtub Curve) 三个区段,其故障率的统计数据及失效原因,归纳如下:
· 早夭期(Infant Mortality ):故障率由高而快速下降- 失效原因为设计缺失/制程缺失。
· 可使用期(Useful Life):故障率低且稳定-失效原因随机出现(如EOS 故障)
· 老化期(Wear Out):故障率会快速增加-失效原因为老化造成。

3、加速因子(Acceleration Factor)

 

3.1、温度加速(Temperature Acceleration)


备注:Eaa由芯片Fab厂提供。
JESD85A有例子如下:

3.2、电压加速(Voltage Acceleration)

3.2.1、加速计算方法1(最常用)


注意,JESD22-A108F明确规定,只有电压高于maximum operating voltage才能获得电压加速。也就是说,当一颗芯片在datasheet中规定的Vcc nominal值是1.1V,max值是1.21V时,VA需要比1.21V更高才能获得电压加速,而不是比1.1V高就行了。

另外,这里的电压特指的是Core电压而不是IO电压,虽然实际测试的时候IO电压一般也会升压。

3.2.2、加速计算方法2


备注:上面的截图中Vu取typical值1.2V应该是不对的,应该取datasheet中的max值。

3.2.3、Core电压



3.3、举例

JESD47中有个例子:

4、中期测试(Interim Test)

一般地,在HTOL测试168小时和504小时后会分别将芯片从炉子里拿出来验证,JESD22-A108F明确规定,从炉子里拿出来再进炉子的时间间隔:
· 高压芯片(> 10V):测试时间不得超过96小时
· 普通芯片:测试时间不得超过168小时
· 如果超过上述时间,则需要加测时长来弥补,如测试时间是200小时,超时200-168=32小时,则需要加测50% * 32 = 16小时

5、失效率计算,FIT(Failures In Time)表示

FIT是以时间维度来表述失效率的,实际上它是描述“器件”失效率或故障率的单位。故障率(λ)是指正常工作的n个器件在运行一定时间t之后,其中丧失其规定的功能的r个器件所占的比例,公式表述为:

这里λ的单位即是fit,定义是在109小时内,出现一次故障即为1fit。因此,如果某个器件失效率为100fit,则平均预期可安全工作107小时。
举例来讲,如果测试某批次的器件,被测器件共4000个,在工作了5000小时后出现了2个器件失效,则该器件的失效率λ(点估计,Point Estimation)为:

MTBF与失效率的关系

λ = 1/MTBF

HTOL中的区间估计

HOTL在计算失效率的时候,一般不采用点估计(Point Estimation),而是采用卡方分布的区间估计,如JESD47上的示例:

机台信息



 
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