CPU的老化試驗原理
0閱讀次數:1684發(fā)布日期:2019-12-28 作者:百年環(huán)境科技 關(guān)鍵詞:高低溫濕熱試驗箱,恒溫恒濕試驗箱
老化試驗是一門(mén)能夠及早預測和發(fā)現產(chǎn)品故障并將產(chǎn)品早期故障剔除的篩選試驗技術(shù)。老化試驗的作用在于通過(guò)對產(chǎn)品老化試驗后使產(chǎn)品得到技術(shù)改進(jìn),從而使產(chǎn)品更具可靠性。在電腦集成電路中,老化試驗對其有非常重要的意義,在老化試驗中,通過(guò)對其施加應力,加速其內部潛在缺陷暴露的過(guò)程。經(jīng)過(guò)老化過(guò)程后,可以使集成電路上存在的缺陷暴露出,并使在上機使用前失效,從而保證了集成電路*終的使用可靠性。老化的作用主要有兩方面,一是剔除有缺陷的、可能發(fā)生早期失效的產(chǎn)品,保證產(chǎn)品的使用可靠性;二是評估和比較不同產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性水平。
近年來(lái),國家通過(guò)各種途徑大力扶持微處理器(CPU)產(chǎn)品的研發(fā),已相繼研制出了具有獨立知識產(chǎn)權的CPU產(chǎn)品。相對于先進(jìn)的設計和制造技術(shù),國產(chǎn)CPU
質(zhì)量和可靠性評價(jià)技術(shù)研究相對滯后。目前國內CPU老化試驗方案都是由研制單位自己制訂,不同廠(chǎng)家的老化方案間存在較大的差距。如額定工作頻率為33MHz的CPU,有的單位將老化時(shí)鐘頻率定為1MHz,有的將老化時(shí)鐘頻率定為20MHz,這樣老化應力強度和老化效果完全沒(méi)有可比性,因此無(wú)法通過(guò)老化試驗進(jìn)行CPU產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性水平的評估和比較。作為用戶(hù),通過(guò)質(zhì)量和可靠性試驗,可以評估出更為理想的產(chǎn)品。因此,對CPU進(jìn)行等效老化試驗技術(shù)的研究,成為CPU
質(zhì)量和可靠性評估急需解決的問(wèn)題之一。
CPU老化試驗原理
集成電路的老化過(guò)程,實(shí)際上是在強環(huán)境溫度應力下,通過(guò)對其施加電應力模擬其正常工作,使故障盡早出現。老化試驗的目的是保證產(chǎn)品的使用可靠性和評估產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性水平。通過(guò)技術(shù)文獻中的資料得知,在工作過(guò)程中,芯片溫度每提高10°C,器件的失效率約會(huì )增加一倍。由此可見(jiàn),芯片溫度在老化過(guò)程中起著(zhù)決定性的作用,老化試驗過(guò)程中的應力強弱可以歸結為芯片溫度的高低。
在老化試驗中,外界可以控制的應力只有環(huán)境溫度和電應力,以及被試器件的散熱條件。同樣的老化箱,其中空氣的流速都是相同的,器件的熱阻主要由芯片封裝結構、材料和工藝決定,屬于器件的本征特性。熱阻特性的好壞與芯片功耗一樣,由其設計和制造決定,熱阻越小,產(chǎn)品的可靠性越高。在進(jìn)行質(zhì)量和可靠性評價(jià)試驗時(shí),對其本征的特性熱阻是必須進(jìn)行考核的,這樣在考慮老化試驗方案時(shí),重點(diǎn)應該放在老化功耗上。
隨著(zhù)集成電路設計線(xiàn)寬的不斷縮小,由等比縮小效應引起的漏功耗不可避免地增大,為了提高可靠性,集成電路紛紛采用低功耗設計技術(shù)。同一類(lèi)產(chǎn)品,由不同的公司設計生產(chǎn),盡管功能完全一樣,其功耗卻相差很大,功耗低的產(chǎn)品,工作時(shí)的芯片溫度肯定低于功耗高的產(chǎn)品。