现代半导体 IC 设计的第一个奇迹是它们能够在如此小的空间内包含高度复杂的电子电路。这些技术奇迹的制造商必须确保他们生产的设备能够达到最终用户的性能预期并满足预期的使用寿命要求。
这是一项艰巨的任务；但是，这还不是全部。芯片还必须在市场上有效竞争。如果制造商希望获利，则设计必须在所有类型的环境中可靠地工作。而且，更复杂的是，该设备还必须在竞争之前进入生产阶段。
久经考验的可靠性和上市速度之间的紧张关系产生了一个问题：如何保证设备在以年为单位的典型使用寿命内可靠，而不会导致无法接受的生产延迟？为了解决这个问题，工程师们提出了可靠性测试的概念。
可靠性测试通过以更高的温度、电压和其他环境因素的形式向被测设备 (DUT) 施加更大的应力，从而在功能上加速老化过程。在这个“降额”过程的不同阶段对芯片运行的统计分析揭示了设计中的潜在弱点。
通过在 DUT 进入批量生产之前进行各种可靠性测试，制造商可以降低风险。它们降低了发布导致大量现场维修甚至召回的有缺陷产品的可能性。最终，可靠性测试增加了公司从新设计中获利的机会，并有助于促进行业的更多创新。
可靠性测试的类型
可靠性测试的重点是使设备因过压而失效。在此过程中，操作测试显示芯片保持功能的程度。每当组件达到其断裂点时，分析就会显示其设计是否具有内在的合理性。该方法预测一旦大规模生产并在现场部署，该设备是否会在可接受的水平上运行。
自 IC 芯片首次亮相以来的几十年里，测试工程师开发了不同类型的加速寿命测试 (ALT) 。 各种因素决定了哪些测试适用于给定设备。前几代的操作规范和可靠性数据库形成了一个统计基线，从中可以得出新的设备测试结果。
JEDEC 等半导体标准化组织建立了适当的可靠性测试参数。一些最常见的测试包括：
- 高温工作寿命 (HTOL) –这种可靠性测试方法通过提高温度和电压来加快 DUT 的使用寿命。加速老化因子 (AF) 乘数允许根据测试时间长度计算 DUT 的预期寿命。HTOL 对 IC 设计的每个子结构进行测试，因此测试可以揭示有关设备寿命和由于压力可能导致的故障点的精确信息。
- 高加速温度和湿度应力测试 (HAST) –评估器件封装在潮湿环境中的可靠性。通过增加加压环境中的温度和湿度，该测试会加速水分对包装密封的降解。一旦湿气破坏了密封，很可能由于器件基板和连接引线的腐蚀而失效。
- 温度循环测试 (TCT) –通常与加固设备一起使用，TCT 检查设备承受极端高温和低温的能力。温度循环会加速 IC 器件封装、引线和密封件的疲劳失效。
- 高温存储 (HTS) –模拟设备在高温环境中的长期存储。HTS 被认为是一种被动测试，因为没有电应力起作用。HTS 有助于确定设备在长时间承受高温时是否能够保持可靠。
测试有效性
存在许多类型的可靠性测试来模拟设备可能必须运行的特定条件。公司委托测试工程师确定评估特定 IC 的最佳方法。
测试有效性评估测试是否测量了正确的参数以确定芯片是否会按设计执行。为了创建可靠的产品，测试不仅必须重新创建加速压力因素的准确表示，还必须选择正确的标准进行评估。
收集正确数据的准确可靠性测试对于销售的任何电子产品的长期成功至关重要，因为它是对产品将按承诺运行的验证。
如果大量设备在现场出现故障，公司将蒙受金钱收益和声誉损失。
迈向更高的可靠性
为了保持竞争力，公司必须找到具有成本效益的方法来预测新制造的设备的性能。一个答案是使用足够灵活的专业设计的测试平台来对不同的产品执行测试。
维护多功能测试台有助于生产设施避免将自制解决方案拼凑在一起的陷阱，这些解决方案可能证明不太令人满意。投资于确保各种产品有效性的测试程序可以帮助公司在IC 制造的激烈竞争中取得领先。
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