 芯片制造是一个复杂且成本高昂的过程，包括设计、制造、封装和测试这几个关键步骤。在整个成本结构中，人工成本占了20%，制造（也称为流片）占40%，封装占30%，而测试占10%。在使用先进技术制造芯片时，流片的成本可能会增至60%。尽管测试环节在整个芯片生产中的成本较低，但由于市场竞争激烈，公司仍然寻求在这一环节进一步降低成本。人工成本逐年上涨，而晶圆和封装厂商在市场上的竞争也十分激烈。由于测试成本看似更容易削减，压力往往集中在这里。 但是，仔细分析会发现，即便测试成本降低了50%，整体成本也只能减少5%。相比之下，降低流片或封装的成本可以节省多达15%。然而，测试环节在保证产品质量上发挥着至关重要的作用。如果测试不充分，产品的失效率可能会显著提高，从而导致更高的退货和赔偿成本，这些成本可能远超10%的测试成本。因此，尽管测试成本较低，确保其质量却至关重要，以防止未来的更大损失。  01芯片需要做哪些测试呢？ 集成电路（IC）的质量与可靠性是确保其市场竞争力的关键因素。这两个术语虽然听起来类似，但其实涵盖了不同的检测和评估领域。 首先，我们来讲讲什么是“质量”。在集成电路的领域中，质量是指芯片是否符合制定的性能规格。这意味着在芯片离开生产线后，制造商会进行一系列测试，确保每个芯片都能按预期工作。例如，一个被设计用来执行高速计算的芯片，其质量测试将确认它是否真的能够达到所需的处理速度。 接下来是“可靠性”，这指的是一个芯片在长时间使用后仍能保持性能的能力。可靠性测试关注的是芯片在未来的表现，例如它是否会在持续运行一年后开始出现故障。这类测试通常更复杂，需要模拟长时间的使用情况，以预测芯片的寿命和稳定性。 那么，芯片的测试过程涉及哪些关键问题呢？简单来说，就是“验证什么”（What）、“如何去验证”（How）和“在哪里验证”（Where）。解决这三个问题后，制造商可以确信产品的质量和可靠性，并开始批量生产和销售。 总的来说，集成电路的质量测试是判断芯片当前是否达标的过程，而可靠性测试则是预测和确保芯片未来表现的关键。两者都是芯片制造和市场成功的基石。 为了解决这个问题，人们制定了各种各样的标准，例如：JESD22-A108-A、EIAJED-4701-D101。其中，JEDEC（Joint Electron Device Engineering Council）是著名的国际电子行业标准化组织之一，而EIAJED则代表日本电子工业协会，同样也是国际电子行业标准化组织之一。在介绍一些目前较为流行的可靠性测试方法之前，我们先来认识一下集成电路（IC）产品的生命周期。典型的IC产品生命周期可以用一条浴盆曲线（Bathtub Curve）来表示。  Region (I) 被称为早夭期（Infancy period），在这个阶段产品的失效率快速下降，主要原因是IC设计和生产过程中的缺陷。 Region (II) 被称为使用期（Useful life period），在这个阶段产品的失效率保持稳定，失效的原因往往是随机的，如温度变化等。 Region (III) 被称为磨耗期（Wear-Out period），在这个阶段失效率会快速升高，主要原因是产品的长期使用造成的老化等。 IC产品的生命周期通常包括早期故障期、稳定使用期和老化期。为了提高产品的可靠性，需要关注早期故障期的产品，排除容易失效的产品并评估它们的良率，从而更准确地预测产品的使用寿命。同时，找到导致故障的原因，特别是制造、封装和存储过程中可能引发的失效问题，有助于改进IC产品的制造工艺，提升整体质量与性能。  在探索封装行业的发展历程中，我们可以发现早期封装厂商最初关注的是提升产能，以确保盈利。然而，随着90年代技术的发展和市场竞争的加剧，产品质量开始被重视起来。良好的产品质量成了竞争的关键。到了21世纪，随着基本质量问题的解决，厂商开始将重点放在产品的可靠性上。因为在同等质量的情况下，消费者更倾向于选择可靠性更高的产品。因此，提高产品的可靠性成为了现代封装技术研发的核心目标。 在芯片的可靠性测试中，主要包括两个方面：环境试验和寿命试验。环境试验主要检测芯片在不同环境条件下的稳定性，包括各种机械试验（如振动、冲击、加速度）、引出线的强度和易焊性测试，以及温度和湿热试验。还有一些特殊试验，如盐雾试验、霉菌试验等，用于评估芯片在极端条件下的表现。 寿命试验则关注芯片的长期耐用性，包括长期存储和工作寿命的测试，以及通过不同应力条件加速芯片老化的加速寿命试验。这些测试帮助制造商预测芯片在实际使用中的持久性能和可靠性。通过这些综合测试，厂商能够确保其产品在市场中的竞争力和消费者的信赖。 可靠度是指产品在标准使用条件下，能够持续正常工作并完成其功能的能力。简单来说，可靠度就是衡量产品在一定时间内不出故障的概率，它涵盖了故障发生的频率和产品的可修复性。为了确保产品的可靠性，我们会根据技术标准和客户需求，采用多种行业标准进行测试，比如军用标准MIL-STD、电子行业的JEDEC和IEC、汽车行业的AEC，以及电子工业协会的EIA等。这些测试帮助我们确保产品能够在实际使用中达到预期的性能和寿命。 02封装类可靠性测试项目 ➢ HTOL：高温寿命试验（ High Temperature Operating Life ），也叫老化（burn in） ➢ LTOL为低温寿命试验，基本与HTOL一样，只是炉温是低温，一般用来寻找热载流子引起的失效，或用来试验存储器件或亚微米尺寸的器件 ➢ EFR/ELFR:早期失效寿命试验（ Early Failure Rate / Early Life Failure Rate） ➢ BLT-LTST低温偏压寿命试验（Bias Life Test-Low Temperature Storage Test） ➢ BLT偏压寿命试验（Bias Life Test） ➢ HTRB-高温反向偏压试验(High Temperature Reverse Bias) ➢ HTGB高温栅极偏压试验 (High Temperature Gate Bias) ， ➢ Precon:预处理（ Preconditioning Test ), 简写为PCT，也有叫MSL（Moisture Sensitivity Level）吸湿敏感、湿度敏感性试验(MSL Test)试验的：确认芯片样品是否因含有过多水分，使得在SMT回焊(Reflow)组装期间，造成芯片脱层(Delamination)、裂痕(Crack)、爆米花效应，导致寿命变短或损伤，模拟芯片贴到板子的过程可能出现的问题。 ➢ BHAST高加速寿命试验( Highly Accelerated Stress Test), 也叫HAST ➢ UHAST:(Unbiased HAST) ➢ THB:温湿度偏压寿命试验(Temperature Humidity Bias Test) ➢ H3TRB:高温高湿反偏试验(High Humidity, High Temperature Reverse Bias) ➢ TCT: 高低温循环试验（Temperature Cycling Test，也可简写TC，芯片级TC ） ➢ 板级TCT ➢ PCT:高压蒸煮试验 （Pressure Cook Test，也叫AC (Autoclave Test)： ➢ TST: 高低温冲击试验（Thermal Shock Test, 可简写TS ) ➢ HTST: 高温储存试验（High Temperature Storage Life Test，可简写HTS ） ➢ 耐焊性试验（ Solder Heat Resistivity Test ） ➢ PTC 功率温度循环（Power temperature Cycling） ➢ 可焊性试验（Solderability Test ） ➢ 焊线推拉力试验（Wire Bond Pull/ Shear） ➢ 外观检测（External Visual Inspection，可简写OM） ➢ Die推力试验（Die Shear Test） ➢ 锡球热拔试验（Solder Ball Hot Bump Pull） ➢ 锡球冷拔试验（Solder Ball Cold Bump Pull） ➢ 锡球推力试验（Solder Ball Shear）  |
