2.3.5　集成电路基本认证项目

由于可靠性认证是保障元器件可靠性的基础，优秀的产品供应商会自觉开展元器件可靠性认证，元器件供应商为方便客户进行可靠性认证，会制定针对具体产品的可靠性规范或行业规范。电子元器件工程联合会（JEDEC）中专门的技术委员针对元器件的可靠性特点，制定了应力驱动的电子元器件认证标准。JEDEC JESD47K对集成电路（IC）元器件的可靠性认证项目见表2.1。

表2.1中的认证分为3部分内容。

1.元器件的工作条件认证

该认证主要认证元器件在给定的条件下能否实现规格书规定的功能，也称为电参数评估（Electrical Parameter Assessment），评估标准要求按元器件规格书确定。对选用元器件的应用工程师来说，必须对照产品详细设计分解出的元器件需求，仔细审查每项指标是否符合元器件规格书的要求。

2.瞬态应力耐受测试认证

该认证一般需要进行栓锁测试、ESD测试和软错误测试，这是目前主流平面CMOS工艺常见的应力来源。

1）栓锁（Latch-UP）测试

栓锁是平面CMOS工艺不可规避的一种元器件失效机制。互补性MOS元器件（CMOS）适合采用平面工艺加工，平面工艺有利于提高产品产量和可靠性。JESD78提供了详细的测试方法，厂家会给出元器件的栓锁指标，可以使用厂家的试验报告进行认证，但必须检验电路设计规格是否会导致电源电压超过栓锁电压限制，端口输出电流是否超过栓锁电流限制。

2）ESD测试

ESD（静电释放，也称静电放电）对CMOS的栅极损伤较大，为减少对CMOS集成电路的损伤，栅极会加入保护回路。如图2.9所示的输入/输出端加入了二极管保护回路，限制MOS器件的栅极电压。但引入保护回路后，会降低接口电路的动作速度。对于高速接口器件来说，ESD的防护能力必须做些牺牲，因此器件不同的端口的ESD防护能力会有较大差距。

ESD对元器件的危害较大，严重时导致元器件永久损坏，即使只损伤局部，也会形成可靠性隐患，但随着使用时间的增长，最终会出现永久性损坏。为了观察元器件是否受到静电损伤，比较有效的方法是测试元器件的 I / V 曲线，并与良品元器件的曲线比对，如果出现明显的漏电，则说明元器件受到静电损害。

图2.10为受到静电损伤后的 I / V 曲线与正常 I / V 曲线的对比，轻微的静电导致绝缘介质轻微击穿，很多时候无法准确观测到具体损伤点。

3）软错误测试

软错误发生在由双稳态触发器组成的静态存储器中，如SRAM、高速缓存（Cache）和CPU中使用的寄存器。其存储单元基本采用如图2.11所示的结构。当自然环境的射线（如α射线）照射到其中一个反相器时，会激发出自由电子，触发寄存器翻转，改变寄存的数据。随着IC集成度的提高，将导致状态翻转的软错误增多，对CPU和SRAM进行软错误测试是必要的。

尽管射线辐射改变了存储的数据，但对电路的物理结构没有产生任何影响，数据经过重写可以恢复。针对软错误频发，高端处理器已经使用了数据检错和纠错机制，如Cache通过检错辅助电路发现数据错误后会重读数据，有些供应商也在通过改进封装材料来提高软错误抵抗能力。

JEDEC提出了两种测试方法：一种是加速软错误测试方法；另一种是系统软错误测试方法。

3.元器件耐久性测试认证

耐久试验用于考察元器件在寿命期内的可靠性。元器件寿命从应用角度看应满足电子设备的寿命要求，工业设备一般会正常运行15～25年，元器件寿命显然不能用这么长的时间去验证，可靠性专家通过对元器件失效机理的研究，依据失效机理对元器件提出了一些有效的试验方法，基本的有：高温运行寿命试验（HTOL）、早期失效试验（ELFR），低温运行寿命试验（LTOL）、高温存储寿命试验（HTSL）。 aYqQveE7sWXVWMWI1lBz75j+0AvUe2gYud82/EM1dxyYE7IVSkCN37OwBsucNUy2