บทความนี้จะให้ภาพรวมที่ครอบคลุมของการทดสอบความน่าเชื่อถือของชิป

การทดสอบความน่าเชื่อถือเป็นกระบวนการประเมินอย่างเป็นระบบที่จำลองความเครียดด้านสิ่งแวดล้อมและปริมาณงานต่างๆ ที่ชิปอาจเผชิญในสถานการณ์การใช้งานจริง-โดยใช้ต่างๆอุปกรณ์ทดสอบความน่าเชื่อถือ. โดยจะตรวจสอบประสิทธิภาพ ความเสถียรในการปฏิบัติงาน และอายุการใช้งานอย่างครอบคลุม BOTO ในฐานะผู้ผลิตอุปกรณ์ทดสอบความน่าเชื่อถือระดับมืออาชีพ ให้บริการลูกค้าด้วยโซลูชันอุปกรณ์ทดสอบที่สมบูรณ์ เพื่อให้มั่นใจว่าชิปสามารถบรรลุฟังก์ชันที่คาดหวังได้อย่างเสถียรภายใต้เงื่อนไขทางเทคนิคที่ระบุ

ในการวิจัยและพัฒนาชิปและกระบวนการผลิต การทดสอบความน่าเชื่อถือไม่เพียงแต่เป็นวิธีหลักในการตรวจสอบประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์เท่านั้น แต่ยังเป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์และเพิ่มความสามารถในการแข่งขันในตลาดอีกด้วย ด้วยการดำเนินการทดสอบความน่าเชื่อถืออย่างเข้มงวด ทำให้สามารถระบุโหมดความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นและกลไกข้อบกพร่องได้ตั้งแต่เนิ่นๆ ดังนั้นจึงเป็นแนวทางในการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบและการปรับปรุงกระบวนการ ลดความน่าจะเป็นที่ผลิตภัณฑ์จะล้มเหลวในการใช้งานจริง ยืดอายุการใช้งานที่มีประสิทธิภาพ และปรับปรุงความพึงพอใจของผู้ใช้ในท้ายที่สุด

I. การทดสอบด้านสิ่งแวดล้อม

การทดสอบด้านสิ่งแวดล้อมเป็นองค์ประกอบหลักของการประเมินความน่าเชื่อถือของชิป ซึ่งใช้เพื่อตรวจสอบความสามารถในการปรับตัวและความเสถียรในการปฏิบัติงานของชิปเป็นหลักภายใต้สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน การทดสอบทั่วไป ได้แก่ อายุการใช้งานที่อุณหภูมิสูง (HTOL) อายุการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ (LTOL) การหมุนเวียนของอุณหภูมิ (TCT) และการทดสอบความเครียดของอุณหภูมิและความชื้นเร่งสูง (HAST)

(1) การทดสอบอายุการใช้งานที่อุณหภูมิสูง (HTOL)

HTOL เป็นวิธีการทดสอบความน่าเชื่อถือของชิปแบบคลาสสิก การทดสอบนี้ทำให้ชิปอยู่ใน-สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-อุปกรณ์ทดสอบความน่าเชื่อถือ-เป็นระยะเวลานานเพื่อจำลองความเครียดจากความร้อนและกระบวนการเสื่อมสภาพในการใช้งานจริง โดยทั่วไปอุณหภูมิการทดสอบจะอยู่ระหว่าง 100 องศาถึง 150 องศา และระยะเวลาที่กำหนดได้อย่างยืดหยุ่นตามข้อกำหนดเฉพาะของชิปและสถานการณ์การใช้งาน

ภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง- คุณลักษณะทางไฟฟ้า ประสิทธิภาพ และความน่าเชื่อถือของชิปจะได้รับการตรวจสอบและบันทึกอย่างต่อเนื่อง ผ่านการทดสอบ HTOL ประเภทของข้อผิดพลาดที่เกิดจากปัจจัยต่างๆ เช่น การแพร่กระจายความร้อน ความเสียหายของโครงสร้าง หรือการเสื่อมสภาพของวัสดุ สามารถระบุได้ เช่น การดริฟท์ของความต้านทาน การรั่วไหลของกระแสไฟฟ้า การสัมผัสที่ไม่ดี และการเคลื่อนตัวของโลหะ การระบุโหมดความผิดปกติเหล่านี้จะช่วยประเมิน-ความน่าเชื่อถือในระยะยาวของชิปภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง- และเป็นพื้นฐานสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบและการปรับปรุงกระบวนการ

(2) การทดสอบอายุการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ (LTOL)
การทดสอบ LTOL มุ่งเน้นไปที่การประเมินความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของชิปในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ- สำหรับการใช้งานที่รุนแรง เช่น การบินและอวกาศ การทหาร และการแพทย์ ชิปจำเป็นต้องรักษาการทำงานปกติที่อุณหภูมิต่ำมาก การทดสอบนี้จะช่วยเร่งการเสื่อมสภาพของชิปภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ- ช่วยให้ผู้ผลิตเข้าใจประสิทธิภาพความเสถียรของชิปที่อุณหภูมิต่ำ ในระหว่างการทดสอบ ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของชิปจะถูกบันทึกและวิเคราะห์โดยละเอียดเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานเชื่อถือได้ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำที่รุนแรง-

(3) การทดสอบการปั่นจักรยานด้วยอุณหภูมิ (TCT)
การทดสอบ TCT จำลองความเครียดจากความร้อนและความล้าของวัสดุที่เกิดจากความผันผวนของอุณหภูมิในการใช้งานจริง ในระหว่างการทดสอบ ชิปจะถูกสัมผัสซ้ำๆ ที่อุณหภูมิต่ำที่ตั้งไว้ (เช่น -40 องศา ) และอุณหภูมิสูง (เช่น 125 องศา )

การหมุนเวียนของอุณหภูมิจะตรวจจับความเค้นของโครงสร้าง ความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน และความล้าของข้อต่อประสานที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปัจจัยเหล่านี้สามารถนำไปสู่ข้อผิดพลาด เช่น การสัมผัสที่ไม่ดี การบัดกรีที่ข้อต่อแตก หรือความล้าของโลหะ ซึ่งส่งผลต่อความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของชิป ผลการทดสอบ TCT ให้ข้อมูลอ้างอิงที่สำคัญสำหรับการประเมินประสิทธิภาพของชิปภายใต้สภาพแวดล้อมที่แปรผันของอุณหภูมิ

ห้องทดสอบการหมุนเวียนของอุณหภูมิมักใช้สำหรับอุปกรณ์ทดสอบความน่าเชื่อถือ

(4) การทดสอบความเครียดอุณหภูมิและความชื้นเร่งสูง (HAST)

HAST เป็นวิธีการประเมินอายุแบบเร่งรัด การทดสอบนี้ทำให้ชิปอยู่ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงซึ่งมีอุณหภูมิและความชื้นสูง (โดยทั่วไปคือ 85 องศา /85% RH) และใช้แรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าเพื่อเร่งกระบวนการเสื่อมสภาพ วิธีการนี้สามารถจำลองการเสื่อมประสิทธิภาพของชิปในระหว่างการใช้งานระยะยาว-ในระยะเวลาอันสั้น ซึ่งช่วยระบุข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้นล่วงหน้า

ข้อได้เปรียบหลักของ HAST คือประสิทธิภาพการเร่งความเร็วสูง ซึ่งช่วยให้รับข้อมูลความน่าเชื่อถือของชิปได้ในเวลาอันสั้น ขณะเดียวกันก็ให้สภาพความชื้นใกล้เคียงกับสถานการณ์การใช้งานจริงมากขึ้น

ครั้งที่สอง การทดสอบอายุการใช้งาน

การทดสอบอายุการใช้งานเป็นองค์ประกอบที่สำคัญอีกประการหนึ่งของการประเมินความน่าเชื่อถือของชิป ซึ่งส่วนใหญ่ใช้เพื่อวิเคราะห์แนวโน้มการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพและกลไกความล้มเหลวของชิปในระหว่างการใช้งานระยะยาว- โครงการทั่วไป ได้แก่ High Temperature Storage Life (HTSL) และ Bias Life Test (BLT)

(1) การทดสอบอายุการเก็บรักษาที่อุณหภูมิสูง (HTSL)

การทดสอบ HTSL จะวางชิปไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง- (โดยทั่วไปคือ 125 องศาถึง 175 องศา ) เป็นระยะเวลานานโดยไม่ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าในการทำงานเพื่อประเมินความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพตลอดอายุการใช้งานภายใต้-สภาวะการจัดเก็บที่อุณหภูมิสูง การทดสอบนี้ใช้เพื่อจำลองผลกระทบจากการเสื่อมสภาพของชิปเป็นหลักเนื่องจากการจัดเก็บที่อุณหภูมิสูง-ระหว่างคลังสินค้าหรือการขนส่ง การทดสอบ HTSL ให้ความกระจ่างถึงความทนทาน-ระยะยาวของชิปภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง- โดยเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการตั้งค่าการจัดเก็บและสภาพการขนส่ง

(2) การทดสอบอคติชีวิต (BLT)
การทดสอบ BLT จะประเมินความเสถียรและความน่าเชื่อถือของชิปภายใต้ผลรวมของแรงดันไบแอสในระยะยาว-และอุณหภูมิสูง ในระหว่างการทดสอบ แรงดันไบแอสคงที่จะจ่ายให้กับชิป และวางไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง- ค่าแรงดันไบแอสถูกกำหนดตามข้อกำหนดเฉพาะของชิปและข้อกำหนดการใช้งาน ด้วยการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพของชิปอย่างต่อเนื่องภายใต้สภาวะอคติอุณหภูมิสูง- จึงสามารถตรวจพบผลกระทบที่เกิดจากการเสื่อมสภาพของอคติ เช่น ความเสียหายของชั้นอิเล็กทริก การสร้างกับดักของอินเทอร์เฟซ และการโค้งงอของแถบความถี่ ผลการทดสอบ BLT เป็นพื้นฐานที่สำคัญสำหรับการประเมินความน่าเชื่อถือของชิปภายใต้-การใช้งานในระยะยาวและ-สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง

ที่สาม การทดสอบเครื่องกลและไฟฟ้า
นอกเหนือจากการทดสอบสภาพแวดล้อมและอายุการใช้งานแล้ว การประเมินความน่าเชื่อถือของชิปยังรวมถึงการทดสอบทางกลและทางไฟฟ้าเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพและความเสถียรของชิปภายใต้สภาวะการกระแทกทางกายภาพ การสั่นสะเทือน และความเครียดทางไฟฟ้า

(1) การทดสอบการตก (DT)
การทดสอบการตกกระแทกจะประเมินความน่าเชื่อถือของชิปภายใต้สภาวะการกระแทกและการสั่นสะเทือนทางกายภาพ ในระหว่างการทดสอบ ชิปได้รับการแก้ไขบนอุปกรณ์เฉพาะและอยู่ภายใต้-การดำเนินการตกหรือการสั่นสะเทือนที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเพื่อจำลองผลกระทบทางกายภาพที่อาจได้รับจากการใช้งานจริง

ผ่านการทดสอบการตกกระแทก จึงสามารถระบุปัญหาต่างๆ เช่น การแตกหักของข้อต่อบัดกรี ความเสียหายของโครงสร้าง หรือการแตกหักของวัสดุที่เกิดจากการกระแทกหรือการสั่นสะเทือนได้ ผลการทดสอบให้ข้อมูลที่สำคัญสำหรับการประเมินความต้านทานการกระแทกและการสั่นสะเทือนของชิปในการใช้งานจริง

(2) การทดสอบการคายประจุไฟฟ้าสถิต (ESD)

การทดสอบ ESD เป็นรายการสำคัญในการประเมินความสามารถในการป้องกัน-การรบกวนของชิปในสภาพแวดล้อมที่มีไฟฟ้าสถิต การปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตมักเกิดจากประจุที่ไม่สมดุลซึ่งเกิดจากการเสียดสีหรือการแยกพื้นผิววัสดุฉนวน เมื่อประจุถ่ายโอนจากพื้นผิวหนึ่งไปยังอีกพื้นผิวหนึ่งในช่วงเวลาสั้นๆ จะเกิดกระแสพัลส์แรงดันไฟฟ้าสูง-

การทดสอบ ESD ส่วนใหญ่ใช้สองวิธี: แบบจำลองการปล่อยประจุของร่างกายมนุษย์ (HBM) และแบบจำลองอุปกรณ์ชาร์จ (CDM) เพื่อจำลองเหตุการณ์การปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตเมื่อสัมผัสกับมนุษย์หรืออุปกรณ์การผลิต และเพื่อประเมินความทนทานของชิปภายใต้สภาวะดังกล่าว

(3) การทดสอบการแลตช์{1}}
การทดสอบการสลัก{0}}ใช้เพื่อประเมินว่าชิปจะประสบปัญหาการล็อคโดยไม่คาดคิดหรือไฟฟ้าขัดข้องภายใต้สภาวะที่รุนแรง เช่น ความผันผวนของพลังงานที่ผิดปกติ ในระหว่างการทดสอบ ได้มีการเพิ่มวงจรป้องกันเข้าไปในช่องต่อกำลังไฟเข้าของชิป และเหตุการณ์ไฟฟ้าดับกะทันหันถูกจำลองโดยใช้สวิตช์ความเร็วสูง-เพื่อสังเกตพฤติกรรมของชิปและความสามารถในการฟื้นตัวภายใต้สภาวะชั่วคราวดังกล่าว การทดสอบนี้ช่วยยืนยันความทนทานของชิปภายใต้การรบกวนด้านพลังงาน

เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำทางวิทยาศาสตร์ ความแม่นยำ และความสามารถในการทำซ้ำของการทดสอบความน่าเชื่อถือของชิป องค์กรระหว่างประเทศได้พัฒนาชุดข้อกำหนดและวิธีการทดสอบที่เป็นมาตรฐาน ซึ่งรวมถึง MIL-STD, JEDEC, IEC, JESD, AEC และ EIA เป็นหลัก ข้อมูลจำเพาะเหล่านี้ครอบคลุมข้อกำหนดการทดสอบความน่าเชื่อถือของชิปอย่างครอบคลุมภายใต้สภาพแวดล้อม สถานะการทำงาน และสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน ทำให้ผู้ผลิตชิปและห้องปฏิบัติการทดสอบได้รับมาตรฐานการทดสอบแบบรวมศูนย์และแนวทางการปฏิบัติงาน BOTO ปฏิบัติตามข้อกำหนดการทดสอบมาตรฐานดังกล่าวอย่างเคร่งครัดในการออกแบบและผลิตอุปกรณ์ทดสอบความน่าเชื่อถือต่างๆ เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือและความสม่ำเสมอสูงของผลการทดสอบที่ผลิต