如何计算 ASIC 的 HTOL 或高温工作寿命？ [关闭]

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ASIC 芯片需要在短时间内进行测试，以确保质量和可靠性。 为了做到这一点，有一些理论模型可以确保短时间内的某个测试在实际正常使用时间内具有等效的使用量。

该测试加速由 ASIC 测试（HTOL 或 HAST）的每个 model 的计算加速因子提供。

HTOL （高温工作寿命）加速压力测试是最知名的模型之一，可以在短时间内估计 ASIC 芯片的使用寿命。 该测试在 JEDEC 标准中进行了描述。

我想知道如何通过数值示例计算和使用 HTOL 或 HAST（高加速应力测试）。

让我们假设我们有 300 个 ASIC 芯片来自我们的代工厂或生产工厂，我们想测试大量（数百万）的生产有多好，并估计有多少将在ppm （百万分之几）中产生误差前 6 个月。

我想估计MTTF （平均故障间隔时间）或出现故障的生产单元的平均时间。

Answer 1

这些 HTOL 和其他带有示例的测试由 JEDEC122F 文档 ( https://www.jedec.org/ ) 定义。 您可以 go 和 web 下载文件。 有些是免费的，有些需要付费。

HTOL 可以与电压应力测试测量相结合。 仅基于温度 (HTOLtemp) 的 HTOL 计算定义为： 在该公式中，它还包含温度加速因子 At

添加电压应力公式计算加速因子的 HTOL 定义为：

HAST用温度应力公式计算加速因子定义为：

您可以添加和乘以加速因子。 例如 AFtotal =AFv * AF 湿度 * AF 温度

如果用于计算的 model 是具有温度和电压的 HTOL/HAST，则首选 model 是指数 model（Arrhenius 模型）

以免用 HTOL 计算一个例子： JEDEC122F定义了工业的典型共识温度测试。

Tstress =125 摄氏度

Ttypical_operation （结温）=55 摄氏度

确定的活化能 = 0.7（共识是硅和铝的活化能为 0.7 到 0.8）

电压_典型_使用=1.8 伏

电压_压力_模式=1.4*1.8 伏=2.52 伏

Beta 电压材料加速度=0.5 硅结缺陷一致性（参见 JEDEC122F 上的表格）

假设我们有 3 个测试测量值：

1. 100个芯片1000小时温压机测试后结果：0个芯片失效

2. 100个芯片1000小时温压机测试后结果：0个芯片失效

3. 100个芯片1000小时温压机测试结果： 1个芯片失效

从测试：

错误总数=Err=1

设备总小时数 (DH) = 100*1000+100*1000+100*1000= 300000

温度加速因子(AFt)=EXP(0.7*(1/(55+273)-1/(125+273))/8.6173*10^-5) = 77.92

电压加速因子(AFv)=EXP(0.5*(2.52-1.8))=1.433

总加速因子（ AF或At）= 77.92（温度加速因子）* 1.433（电压加速因子）= 111.69 也就是说AF=111.69

要将加速因子从测试小时数转换为正常寿命模式下的等效设备小时数 ( EDH )，然后：

设备小时总数 * AF = EDH等效设备小时 = 300000 * 111.69 =现实生活中的 3350884 小时

如果我们包括统计 function CHIINV，这有助于推断 EDH 的好坏：

卡方置信度 = 60% Chi 统计 model 用于从您的小样本测试推断到具有一定置信度的整个芯片群。 推断所需的置信度越高，您的终生结果就越难/越低（概率下降或估计更保守）。

卡方是一个统计 function 可以在 EXCEL中找到

= CHIINV (InverseofConfidence;Freedomdegrees)。

在我们的例子中：

置信度倒数=1-60/100

Freedomdegrees = 2*（在我们的测试中发现的失败总数）+2 = 4

CHi平方结果= CHIINV (1-0.6; 2*1+2 ) =4.0446

统计 CHIIV ( Lambdahour ) 后的故障率= CHIINV/(2*EDH)=4.0446/(2*3350884)=6.04*10^-8 次故障/小时

FIT （每美国十亿小时的故障时间）=Lambdahour*10^9=60.4。 FIT 是质量故障比较的标准指标

MTTF_hours （平均故障时间，以小时为单位）=1/Lambdahour=16569581 小时/故障

ELFR （或早期寿命故障率，单位为 ppm，前 6 个月的使用 FAIL 部件/百万单位）=FIT*4380*10^-3=前 6 个月中的 264.6 个失败的芯片或设备（百万分之几）

6 个月的小时数 = 365daysinyear/2 * 24 = 4380 小时

参考文献https://www.microsemi.com/document-portal/doc_view/124041-calculating-reliability-using-fit-mttf-arrhenius-htol-model