1什么是HTOL

HTOL是High Temperature Operating Life的縮寫，通常指高溫工作壽命測試。

2為什么要進行HTOL測試

主要達成以下兩個目標：

? 發現潛早期失效：產品在高溫下加速老化，篩選與早期失效相關的故障，以便在產品開發階段進行設計和制程的優化。

? 可靠性評估：產品在長期高溫運行下，同過模型評估產品的早期失效率，為產品質量和可靠性提供重要數據。

3HTOL 測試條件

?環境溫度：增加環境溫度使被測試的 IC 的節溫或殼溫達到125℃左右（不能超過 IC 所能承受的最高溫度 ）

?工作電壓：最大工作電壓

?偏置條件：緣于材料的疲勞或損耗

4電子器件可靠性估算

浴盆曲線

浴盆曲線是可靠性專家用來描述產品的壽命時間與統計，由三部分組成：早期失效，偶然失效，損耗失效。

浴盆曲線

4.1 失效原因

?早期失效：是由產品的天生缺陷或問題所造成：元器件問題，設計問題或者生產工藝問題。

?正常生命周期也叫隨機失效：源于隨機發生的外來因素，自然因素和人的因素引起的，如沖擊，高溫，高壓，過電壓

?損耗失效：緣于材料的疲勞或損耗

4.2 Weibull分布 擬合浴盆曲線

威布爾分布在不同形狀參數下的失效率圖

4.3早期失效的應對方案--高溫老化

早期失效的主要是由構成產品的元器件，設計缺陷 或者生產工藝缺陷。這類缺陷在老化過程中經過一段較長時間，施加一定應力（溫度，濕度，壓力）才能暴露出來。然后分析，改善。

同時可以通過模型計算可靠性失效率。

溫度加速因子:

其中，dM/dt是化學反應速率；A是常數；E是引起失效或退化過程的激活能；k是玻爾茲曼常數；T是熱力學溫度。

假定：t0時刻的狀態為M0，為正常狀態；t1時刻的狀態為M1，為失效狀態，時間與溫度無關，則：

其中：

HTOL 高溫老化模使用FIT&MTTF

來計算可靠性:

HTOL 是通過加速老化，估算常溫下的可靠性失效率。最常使用來評估可靠性的是：

FIT：Failures in Time

MTTF：Mean time to failure

MTBF：Mean time between failures

失效率計算:

失效率：總體失效數除以累計工作時長。在HTOL 模型中，累計工作時長：

D=測試器件數量

H=每個器件測試時間

Af=加速因子

每小時失效率 (λ)

r=失效數量

加速因子:

Ea：能效因子

指造成一個失效所需要的最小能能量：氧化失效，光照失效，電子遷移或者臟污。

硅工藝通常接受值為（具體參數由晶圓制造商提供）

失效數:

失效數量這里會被替代為 Chi-squared (X2)

X2/2 (Chi-squared/2) 時失效數量的評估

α (alpha), 置信度

(nu)：自由度 v=2r+2， r=失效數量

失效率:

FIT:

工業界使用失效率每10億（billion）小時

MTTF:

6HTOL 失效率

評估整體模型

7芯樸科技實測HTOL

FIT/MTTF 估算案例

簡單 極致 快樂 本分

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