在芯片的国产化浪潮下，国产芯片的出货量和替代率近年来迅速飙升。按出货量比率看，消费电子领域，电源管理芯片和射频前端芯片国产替代率已超过70%；工控通信领域，电源管理和信号链芯片国产替代率也超过20%；汽车电子领域，电源管理和功率器件的国产替代率尚不足10%。

        芯片可靠性可以粗略分为三个大类：静电类可靠性、生产类可靠性以及寿命类可靠性。

一、静电类可靠性

       静电类可靠性主要为ESD (Electro-Static discharge)。作为最高频的失效原因，ESD防不胜防，是造成终端产品客诉的主要元凶。在生产、组装、测试、存放、运输等过程中都有可能将电荷积累在人体、仪器和设备中，在不经意间接触就会形成放电路径甚至不接触空气放电，瞬间高压将芯片击穿，从而出现ESD失效。

1.HBM (Human Body Model)---人体带电模型（标准JESD22-A114）

       人体是良导体，很容易积累电荷，特别是冬天干燥的情况下，经常出现对人或对金属放电的现象。HBM就是衡量人体将所积累的电荷释放给芯片的场景下，芯片的静电承受能力。一般厂商都会要求±500V步进，测到最高水平，±1000V为最低通过标准，部分产品会要求±2000V。

2.CDM (Charge Device Model)---充电器件模型（标准JESD22-C101）

       芯片在加工制造、测试运输过程中也会积累电荷，在后续的管脚接触中放电。CDM衡量的是芯片自己积累电荷对地放电的场景下，芯片的静电承受能力。一般厂商都会要求通过标准为±500V，四角的管脚有时候会要求最低±750V。

3.MM (Machine Model)---机器模型（标准JESD22-A115C）

       加工机台或测试机台未良好接地时，也会积累电荷，与芯片接触就会放电。MM衡量的是机台积累的电荷释放给芯片的场景下，芯片的静电承受能力。因为现在生产测试流程都很规范，机台和工人接地都很充分，大多数厂商现在都不会看MM能力，非要卡的话，±200V即可，少数高标准客户会要求±500V。

4.LU (Latch-Up)---闩锁（标准JESD78E）

       CMOS工艺的P阱、N阱和衬底之间结合会导致寄生出n-p-n-p结构，当其中一个三极管正偏时，就会发生正反馈形成闩锁，电流越来越大，最后烧毁芯片。LU衡量的是芯片出现闩锁效应下的过流能力。一般会以1.5*VCC，100mA作为通过标准。

5.Surge---浪涌（标准IEC-61000-4-5）

       给芯片供电的VBAT、VCC、VDD不会一直稳定，经常出现浪涌现象，和ESD相比，电压等级很低，但持续时间较长，最后会热烧毁。Surge衡量的是芯片在供电管脚发生浪涌时，能承受的浪涌电压能力。根据用途要求不同，Power芯片要求会高一些，信号类芯片一般要求1.6-2倍VCC。

二、生产类可靠性

       生产类可靠性主要为晶圆在封装过程中的质量管控。某个工序处理的不到位，后面的寿命可靠性就会大打折扣，一般会要求封装厂做，芯片厂不用投入精力。

1.BP (Bond Pull Strength)---打线拉力强度（标准MIL-STD-883-2011）

2.BS (Bond Shear)---键合剪切，BP的补充（标准JESD22-B116）

3.DS (Die Shear Strength)---晶粒粘接强度（标准MIL-STD-883-2019）

4.SD (Solderability)---可焊性（标准JESD22-B102）

三、寿命类可靠性

       寿命类可靠性是衡量芯片规格高低的最重要因素，业界常说的商规工规车规也在这里体现。为了预测芯片可以使用多少年，一般会采用高温、高湿、高压环境加速芯片老化，然后通过换算得知芯片的使用寿命。

1.PC (Precondition)---预处理（标准JESD22-A113）

       PC是寿命类可靠性的前置实验，将三个批次各77颗样片进行烘烤、浸湿、过三次回流焊，然后将实验品分批，给其他项目试验。

2、TC (Temperature Cycle)---温度循环（标准JESD22-A104）

       从低温到高温循环，温度变化较慢，衡量芯片承受冷热冲击的能力。一般为-45°C~125°C，1000循环；也有些客户要求-60°C~125°C，500循环。

3、TS (Temperature Shock)-温度冲击（标准为JESD22-A106）

       快速从低温到高温，检验芯片的抗温度冲击能力。一般要求-45°C~125°C，驻留时间10分钟，移动时间20秒，300或500循环。

4、AC (Autoclave)---高压釜/高压蒸煮（标准为JESD22-A102）

       利用高温、高压、高湿测试芯片对湿气的抵抗能力。一般在121℃, 100% RH, 205kPa下测试96小时。

5、THB (Temperature Humidity Bias)---温湿度偏压（标准为JESD22-A101）

       和AC测试类似，高温高湿环境下加速老化，不同的是需要加偏压。一般在85℃, 85%RH，加电，测试1000小时。

6、BHAST (Biased High Accelerated Temperature and Humidity Stress Test)---高加速应力测试（标准为JESD22-A110）

       在高温高湿高压环境下，加速湿气对产品的侵入。一般在130℃, 85%RH，VCCmax测试96小时；或者110℃, 85%RH，VCCmax测试264小时。因为测试手法相似，THB和HAST可以二选一做。

7、uHAST (Unbiased High Accelerated Temperature and Humidity Stress Test)---高加速应力测试（标准为JESD22-A118）

       与BHAST相比，不用加偏压，其他都一样。

8、HTS (High Temperature Storage)---高温存储（标准为JESD22-A103）

       检验在高温环境下存放的时间，一般要求150°C，1000小时。

9、LTS (Low Temperature Storage)---低温存储（标准为JESD22-A119）

       检验在低温环境下存放的时间，一般要求-40°C，168小时以上。因为低温存放场景几乎没有，大部分客户不会要求此项测试。
10、HTOL (High Temperature Operating Life)---高温工作寿命（标准为JESD22-A108）

       HTOL可谓是可靠性测试中最重要的一项，最贴切的模拟芯片工作的环境，然后通过高温和高压，加速芯片工作老化，从而推算芯片的使用寿命。业界通常说的可靠性多少小时基本都指的HTOL。一般按照125°C，VCCmax，1000小时测试。温度加速因子主要与实验温度、使用温度、表面活化能相关，一般125°C，1000小时的HTOL对应的温度加速因子为77.94，对应55°C下可工作8.9年。一般做HTOL的电压会比推荐最高工作电压高10%，以推荐最高工作电压1.8V为例，实验电压2V，电压加速因子为1.22，叠加温度加速因子后，总时间加速因子为93.3，对应常温下使用寿命13.2年，满足绝大部分场景应用。

11、DT (Drop Test)---跌落测试（标准为JESD22-B111）

       终端在使用中经常会跌落，振动，DT衡量的是芯片抗跌落振动的能力。一般选择1500G加速度，0.5ms半正弦波周期，200次冲击。

12、MS (Mechanical Shock)---机械冲击（标准为JESD-47）

       在0.5ms脉冲时间内，1500G的加速度冲击脉冲，X/Y/Z三轴各五次。

 

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