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芯片可靠性之Burn-in

时间:2026-03-15 18:53来源:芯侃 作者:ictest8_edit 点击:

 

一.Burn-in的概念

        Burn-in的中文是老化或预烧。

    核心原理:通过施加高于正常条件的电应力和热应力,让芯片在出厂前提前“工作”一段时间,从而迫使那些具有潜在缺陷、会“早期失效”的芯片在受控的环境下提前失效,并将其剔除。

    简单来说,Burn-in是芯片可靠性保证体系中至关重要的一环,是一种“加速淘汰”的过程。它是一种筛选手段,而非评估手段。

二.Burn-in 的根本目的

    征服“浴盆曲线”

 

     Burn-in的唯一目的,就是应对产品失效率的 “浴盆曲线”。

   早期失效期:产品投入使用初期,因制造缺陷、材料瑕疵等原因,失效率较高。

   偶然失效期:缺陷产品被淘汰后,失效率进入一个低而稳定的时期,这是产品的有效寿命。

   损耗失效期:产品因长期磨损老化,失效率再次升高。

      Burn-in的目标,就是通过加速应力,让浴盆曲线陡峭的“左墙”(早期失效期)在工厂内、在交付给客户之前就基本完成。使得出货产品的失效率曲线直接从浴盆的底部开始,从而确保客户拿到的是已经进入稳定期的产品。

3.Burn-in 测试方案的关键要素

    一个完整的Burn-in方案需要定义以下几个关键参数:

 应力条件

   温度:通常为125°C。高温是加速化学反应(如栅氧退化)和扩散过程(如电迁移)的主要因素。

   电压:施加高于额定工作电压的偏压,以加速电场相关的失效。

    动态信号:让芯片“动起来”,即提供时钟和测试向量,使内部电路频繁开关。这是至关重要的一点,静态的Burn-in效果很差。

 测试对象

      100% 全数筛选:对计划出货的整批产品中的每一颗芯片进行Burn-in。这是最常见的形式。

   抽样Burn-in仅对批次中的样本进行,主要用于监控工艺稳定性,而非筛选。

   测试时长:通常为24小时、48小时、72小时或168小时等时长。具体时间由产品可靠性目标、工艺成熟度和成本决定。

Burn-in 测试方案流程

   测试方案:根据产品的特性与需求,制定一套完整的测试方案,形成原理图。

   硬件设计制作:根据原理图与Burn-in的设备(老化炉或者老化板),设计对应的测试板。在进行投板加工。

   初始测试:在进行Burn-in前,对所有芯片进行全面的功能测试,确保只有良品才进入Burn-in流程。

  Burn-in测试:将芯片放入高温Burn-in炉中,连接至专用老化板,施加应力并运行特定测试程序。

   最终测试:老化结束后,取出芯片,进行与初始测试相同的最终测试。

   失效剔除:对比老化前后的测试结果。任何参数漂移或功能失效的芯片都被判定为失效品并予以剔除。

4.Burn-in 的优点与代价

 主要优点:

 

  主要代价(非常高):

 

      Burn-in是一种经典的、以成本换质量的可靠性保证手段。它通过一种“简单粗暴”但有效的方式,筛选早期失效的芯片,确保交付到客户手中的芯片具有良好的稳定性。尤其在汽车电子、航空航天、医疗设备等对可靠性要求“零容忍”的领域,以及新技术导入初期,仍然扮演着不可或替代的重要角色。理解Burn-in是理解芯片高可靠性要求的关键之一。

 
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