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Burn In是甚麼?與老化甚麼關(guān)係?
芯片廣泛的應用在生活、資訊、通訊、 交通、 國防…等領域,如今在人類現(xiàn)實生活中無所不在。 為了滿足人類更多的需求與便利性, 芯片功能日益強大與複雜,過去只能在電影中看到的未來世界場景:VR/AR 、智慧手錶、眼鏡、AI 、無人自駕車…如今已非遙不可及的夢想,而且正逐漸實現(xiàn)中。
至此,芯片應用不僅僅只是單純提供生活的便利,更涉及生命、財產(chǎn)的安全性。芯片的開發(fā),除了強調(diào)其強大的功能外,如何確保其可靠與穩(wěn)定性,無疑是重中之重的議題。
然而由於半導體產(chǎn)品浴缸曲線的特性(如圖二),芯片早期具有較高的失效率。
我們已知道老化測試能協(xié)助找到產(chǎn)品設計或製造工藝的缺陷,藉以評估產(chǎn)品可靠性。
所謂的老化:意即利用較芯片正常工作更為嚴苛的工作條件加速促使
其反應失效機制,加速方式通常以溫度、電壓為主。
圖一:浴缸曲線
溫度加速模型,以阿瑞尼斯方程式(Arrhenius equation)描述之:
AT = exp [ ( Eαα / k ) × ( 1 / TU - 1 / TA ) ]
其中 AT : 溫度加速因子
Eαα : 活化能,單位為電子伏(eV)
k : 波次曼常數(shù) ( 8.617×10-5 )
TU : 正常溫度使用時的結(jié)溫
TA : 加速溫度使用時的結(jié)溫
電壓加速模型:
AV = exp [ γV × (VA-VU ) ]
其中 AV : 電壓加速因子
γV : 電壓加速常數(shù)
VA : 正常時使用的電壓
VU : 加速時使用時的電壓
「Burn In」,又稱「崩應」或稱「預燒」:是老化測試的一種。
執(zhí)行「Burn In」測試須具備以下關(guān)鍵設備與組件:
Burn In System:
崩應系統(tǒng)。由溫箱、電源系統(tǒng)、向量產(chǎn)生器、驅(qū)動板等組成??商峁y試所需高溫之環(huán)境溫度、芯片運作所需之電源、訊號源等,以進行動態(tài)老化測試。
Burn In Board:
即老化板。由老化專用之芯片插座(Socket)與耐高溫印刷電路板(PCB)組成。
老化板上布局有芯片之測試電路,並以金手指或其他接口方式與崩應系統(tǒng)驅(qū)動板連接,以接收系統(tǒng)所提供之電源及訊號。
圖二:芯片Burn In測試示意圖
圖三:芯片測試流程
在量產(chǎn)出貨前的測試流程中,加入一道「Burn In」程序,能有效將有潛在失效風險的芯片篩檢出來,以避免這些問題芯片流入市場,造成整個應用系統(tǒng)的當機或崩潰,可說是確保產(chǎn)品可靠與穩(wěn)定性之一大利器,因此在一些重要應用上如CPU、5G基地臺、AI、邊緣運算、車用芯片…等等,「Burn In」已成為重要且必要的工序了(如圖三)。