芯片技术干货｜一文读懂HTOL集成电路老化测试

芯片技术干货｜一文读懂HTOL集成电路老化测试

HTOL（High Temperature Operating Life）测试是评估集成电路（芯片）可靠性的一项关键性测试，主要通过高温激活失效机制来评估芯片寿命和长期通电运行的可靠性、稳定性。本文将详细介绍HTOL测试的相关内容，包括测试参数、样品选择、方案设计、整体结构设计以及测试过程等关键环节。

HTOL测试概述

HTOL测试的主要试验参数是温度、电压和时间。试验温度是根据芯片的运行温度等级选择的（如车载电子元器件应力认证要求，见表1：AEC Q100中的工作温度等级），试验电压一般为芯片的最高工作电压，试验时间一般为1000小时。

表1：车载芯片工作温度等级

测试样品需要从不连续的三个批次中抽取，每个批次至少77颗样品（见表2:HTOL高温工作寿命），正式量产后也会选择性的抽样测试。

表2：HTOL高温工作寿命

HTOL每个测试环节都非常重要，一旦某个环节出现问题引起芯片失效，就会直接导致额外成本投入。针对老化测试，从样品的选择及测试、老化板方案设计、外围器件选择、老化板PCB设计制作、老化测试调试及安装、老化过程监控、老化下电操作等细节都需要特别认真仔细。

芯片老化方案设计

在芯片老化方案设计上，通常会参考芯片应用电路图进行老化方案设计，要保证芯片内部的每个模块都能参与工作，这样的老化测试才有意义。在芯片应用电路图进行设计老化电路时，外围器件的选型，要留有充足的余量，如电源滤波，优先选择容值、耐压、耐温都要高一些的，以确保在高温状态下也能让芯片稳定工作，每颗芯片的电源也最好加一个保险丝，这样当其中一颗电源短路失效时，不会波及到其他芯片。

整体结构设计

在整体结构设计上，一般主要采用两种方式：子母板的方式和Socket的方式。这两种方式的选择上，可以从芯片的封装形式、引脚数量、功耗大小来综合考虑。

如封装较小、引脚较少，可以优先考虑采用子母板的方式进行。这种连接方式，对同一系列的产品（功能类似，封装不同），只需要设计子板即可，母板可以复用，成本会低不少。

当引脚数量过多的情况下，采用Socket的连接方式比较好。Socket的选择需要根据芯片参数指标进行，Socket的连接方式每一款芯片都需要重新设计母板，成本比较高，不过这种方式的ATE回测相对简单，不需要重新制作HTOL ATE测试板，用量产FT的loadboard即可实现。

老化测试过程

在老化测试过程中，需要在线实时监控老化中每颗芯片的电压、电流、寄存器数据、时间及频率等诸多参数，并实时记录保存成记录。老化前后都需要对每颗芯片进行ATE测试并记录数据，测试结果全部Pass，则代表HTOL测试通过；如有失效的器件，则应分析出失效原因，进行改进并重新进行HTOL试验，直至全部Pass，才能认为HTOL测试通过。