一枚指甲盖大小的芯片，可能集成了数十亿个晶体管。它不仅要承受上万次的开关操作，还要在高温、高湿、振动甚至辐射环境中长期稳定运行。一旦发生故障，轻则导致设备重启，重则引发安全事故。
然而，现代电子产品的设计寿命往往长达5~15年，不可能通过自然老化来验证其可靠性。因此，行业普遍采用加速寿命试验（Accelerated Life Testing, ALT） 方法，在实验室中施加高于正常水平的环境或电应力，激发潜在失效模式，从而在短时间内预测器件的长期表现。
同时，当测试中出现失效时，仅知道“坏了”是远远不够的——我们必须回答：
是哪里坏了？
为什么会坏？
是材料问题、设计缺陷还是工艺偏差？
这就需要深入的失效机理分析（Failure Mechanism Analysis）。
我们作为专业的微电子可靠性测试中心，致力于为企业提供从加速试验到失效定位再到改进建议的一站式技术服务，真正实现“问题可发现、原因可追溯、风险可预防”。
一、什么是加速寿命试验？常用方法有哪些？
加速寿命试验是指通过提高温度、电压、湿度、机械载荷等应力水平，使器件在较短时间内暴露出在正常使用条件下需数年才会显现的失效现象。其核心原理基于物理失效模型，如：
| 失效机制 | 加速模型 | 应用场景 |
|---|---|---|
| 热激活过程（如氧化层击穿） | 阿伦尼乌斯方程（Arrhenius） | 温度相关失效 |
| 电迁移（Electromigration） | Black方程 | 高电流密度导线老化 |
| 时间依赖性介电击穿（TDDB） | E-model / 1/E-model | 栅氧可靠性评估 |
| 湿气渗透与腐蚀 | 菲克扩散定律 + Peck模型 | 塑封器件吸湿失效 |
常见标准加速试验项目包括：
| 试验名称 | 英文缩写 | 主要目的 | 参考标准 |
|---|---|---|---|
| 高温存储寿命试验 | HTSL / HTOL | 评估器件在高温下的长期稳定性 | JESD22-A108, MIL-STD-883H Method 1005 |
| 高温反偏试验 | HTRB | 检验PN结漏电流随时间的变化 | JESD22-A113, AEC-Q101 |
| 高压栅极应力试验 | H3TRB | 评估MOS器件栅氧可靠性 | JESD22-A117 |
| 温度循环试验 | TCT | 考核不同材料热膨胀系数差异引起的焊点疲劳 | JESD22-A104, IPC-9701 |
| 功率循环试验 | PCT | 模拟IGBT/MOSFET在开关过程中的热机械疲劳 | JESD22-A122 |
| 湿气敏感等级测试 | MSL | 判断非气密封装器件对潮湿环境的耐受能力 | J-STD-020, IPC/JEDEC-9703 |
| 机械冲击与振动 | Drop/Shock/Vibe | 验证封装结构与引脚连接强度 | JESD22-B104/B106 |
| 封装完整性测试 | PIND | 探测空腔封装内的松散颗粒 | MIL-STD-883H Method 2020 |
这些试验通常持续数百至数千小时，期间定期进行功能监测与参数测量，记录关键性能指标（如漏电流、阈值电压、导通电阻等）的退化趋势。
二、我们的测试能力与技术优势
作为专注于微电子器件可靠性的第三方检测机构，我们配备先进的环境模拟设备、电参数测试系统与失效分析平台，具备以下核心能力：
✅ 全面的环境与电应力加载能力
高温老化箱：-70℃ ~ +200℃，精度±0.5℃
温度循环舱：-65℃ ↔ +150℃，转换时间<15秒
恒温恒湿箱：10%RH ~ 98%RH，支持PCT（121℃/100%RH）
高精度直流电源与参数分析仪（SMU），支持μA级漏电流检测
自动化数据采集系统，支持多通道并行监控
✅ 支持多种封装类型
QFP、BGA、LGA、SOP、TO-220、DFN/QFN
SiP系统级封装、Chiplet异构集成
功率模块（IPM、Hybrid Pack）
MEMS传感器、光电器件
✅ 符合国际主流认证要求
工信部《集成电路产品可靠性评价规范》
AEC-Q100（车规IC）、AEC-Q101（分立器件）
JEDEC固态技术协会标准
MIL-PRF-38535（军品级）
IATF 16949体系支持
三、失效机理分析：从“看到现象”到“找到根源”
当器件在加速试验中失效后，我们将启动深度失效分析流程，采用“由表及里、非破坏→微破坏→破坏”的递进式分析策略：
第一步：电学故障定位
曲线追踪仪（Curve Tracer）：判断短路、开路或漏电位置
光发射显微镜（EMMI）：捕捉热点发光，定位击穿点
液晶热图分析（LCT）：显示局部过热点
SAM超声扫描显微镜：无损检测内部分层、裂纹、空洞
第二步：物理结构剖析
开封技术（Decap）：化学或等离子去胶，暴露芯片表面
SEM扫描电镜 + EDS能谱分析：观察金属层断裂、电迁移、腐蚀等微观形貌
FIB聚焦离子束切割：对特定区域进行截面制样
TEM透射电镜（合作平台）：纳米级结构分析
第三步：根因判定与改进建议
综合所有数据，输出《失效分析报告》，明确：
失效模式（Electrical Overstress? Thermal Runaway? Corrosion?）
失效位置（Bond wire断裂？Gate oxide击穿？Solder joint疲劳？）
主要诱因（设计余量不足？材料匹配不良？工艺控制波动？）
并提出针对性改进建议，如：
优化钝化层厚度
改进焊线工艺参数
提升塑封料防潮性能
增加散热路径设计
四、真实案例分享
🔹 案例一：车载MCU芯片高温失效分析
某客户反馈其用于发动机控制单元的MCU在高温环境下出现间歇性复位。经HTRB试验复现问题，在125℃/额定电压下运行72小时后漏电流异常上升。通过EMMI发现逻辑区存在微弱发光点，进一步SEM分析确认为ILD（层间介质）裂缝导致金属层间短路。建议加强封装应力管控，优化 molding 工艺，后续批次零复发。
🔹 案例二：功率MOSFET栅氧击穿预警
一款用于充电桩的SiC MOSFET在长期通电测试中发生突发性失效。我们在H3TRB条件下对其开展TDDB测试，记录Vg-t曲线，拟合得出特征寿命超过10万小时，满足15年设计目标。同时建立加速因子模型，为客户制定出厂抽检方案提供依据。
🔹 案例三：BGA封装焊点疲劳失效
某通信设备厂商主板返修率偏高。经TCT试验（-55℃↔125℃，500次循环）后发现部分BGA器件出现开路。SAM显示焊点处存在明显裂纹，剖切后SEM证实为热机械应力累积所致。建议优化PCB布局以减少局部热集中，并引入底部填充（Underfill）工艺，使返修率下降70%。
五、我们能为您带来什么价值？
| 客户需求 | 我们的解决方案 |
|---|---|
| 新产品上市前缺乏可靠性数据 | 提供完整ALT测试方案，生成符合客户要求的验证报告 |
| 批量退货但无法定位原因 | 开展失效分析，找出根本原因，避免重复投入 |
| 想进入车规/AI/工业高端市场 | 协助完成AEC-Q系列、JESD22等认证测试 |
| 降低成本又担心牺牲质量 | 通过DOE试验优化测试条件，在效率与安全性之间取得平衡 |
| 缺乏专业测试团队 | 提供外包测试+技术支持+培训一体化服务 |
此外，我们还支持：
测试方案定制与标准解读
中英文双语报告（支持出口认证）
数据可视化平台，实时查看测试进度与结果
与客户PLM系统对接，实现测试数据闭环管理
六、结语：让每一颗芯片都经得起时间的考验
在“国产替代”与“高质量发展”并行的时代，微电子器件的可靠性不再是一个技术细节，而是决定企业能否赢得市场的战略要素。
我们始终坚持以科学的方法、严谨的态度、专业的平台，为每一家追求卓越的企业提供值得信赖的可靠性测试与失效分析服务。
从晶圆到封装，从实验室到产线，
我们愿做您最坚实的“幕后守护者”。
