1. 前言
本次介绍上篇《芯片测试学习笔记》文章提到的可靠性测试项其中两项：HTOL和HAST测试。
2. HTOL(High Temperature Operation Life)
HTOL测试是芯片电路可靠性的一项关键性的基础测试，采用应力加速的方式模拟芯片的长期运行，以此评估芯片寿命和长期上电运行的可靠性。
2.1 应力加速方式
电压拉偏
一般按1.1x电压设置，但可以设置更高的电压，说明如下：
推荐设置为“Maximum Operating Voltage”电压，一般超出正常电压5%~10%左右，该电压在Datasheet中有详细规定。
如果该电压下芯片结温达不到要求，则需要提高电压以满足老化加速条件，但是不能超过“Absolute Maximum Rated Voltage”，否则会对器件产生破坏性损伤。这两个电压参数芯片Datasheet一般都会给出。
温度拉偏
最低结温Tj要求125°℃，且结温不得高于150℃。
然而，对于没有集成内部温度传感器的IC，结温无法直接测量，需要用公式推算：
Tj = Tc + θjc x P
Tj：结温，Junction Temperature。
Tc：壳温，Case Temperature，封装外壳温度，可通过外部温度计测量
θjc：PN结-外壳的热阻，表征材料的导热性，芯片Datasheet会给出
P：芯片总功耗
2.2 老化寿命估算
2.3 行业标准
JESD22A108D Temperature, Bias, and Operating Life
JESD47I Stress-Test-Driven Qualification of Integrated Circuits
AEC - Q100 - REV-HFAILURE MECHANISM BASED STRESS TEST QUALIFICATION FOR INTEGRATED CIRCUITS
2.4 测试设备
2.5 样本数量
参考《JESD47I》标准，样本量按照LTPD抽样规则，要求如下：
样本量为3Lots/77units，即三个批次（批次间隔时间15天），每批次77个样本。
实际测试中，一般会用TT芯片做第一、第三批次测试，第二批用corner芯片。
2.6 Pattern/测试程序
芯片需要一直保持上电运行测试程序，所以对测试程序有一定要求。
通常是机台+Pattern的方式，租借第三方公司机台，自己开发Pattern。
还有一种简易方案：芯片直接运行HTOL测试程序，通过LED监控运行状态。
向量覆盖率要求：
1. logic电路：Scan ATPG的stuck-at fault coverage大于70%；
2. Memory BIST：覆盖所有memory；
3. CPU/DSP：Scan ATPG的stuck-at fault coverage大于70%；
4. 模拟电路：PLL/ADC/DAC/SERDES等关键IP。
2.7 测试过程
- 初始测试（Initial Test）
测试前对芯片进行全面的电气参数测试，记录初始状态作为基准； - 高温工作阶段
将芯片放入高温箱，施加工作电压并运行测试向量； - 中间 / 终点测试（Interim/Final Test）
测试结束后，将芯片恢复至常温，ATE复测与初始状态对比： -
若参数变化在允许范围内（波动≤10%），则通过测试； -
若出现功能失效、参数漂移超标（如漏电增大、时序异常），则判定为失效，需分析原因（如工艺缺陷、设计漏洞）。
2.8 经验笔记
1. 通常168h中途就会进行读点（168h是浴盆曲线的拐点），不需要等到1000h全部做完；
2. HTOL测试中途是可以停下来的，只要累计达1000h即可；
3. HTOL板子都是Socket，不能是贴片，同时要给芯片编号，因为还需要在ATE读点；
4. 需要多预留几个Socket和样片，高温老化环境可能会影响Socket可靠性；
5. 不同封装的芯片需要重做HTOL，报告不能复用；
6. 热阻是封装测试厂可提供的参数。
3. HAST测试(高加速应力测试)
HAST高加速老化测试是主要用于评估在温湿环境下产品或者材料的可靠性，是通过在高度受控的压力容器内设定和创建温度、湿度、压力的各种条件来完成的。
这些条件加速了水分穿透外部保护性塑料包装并将这些应力条件施加到材料本体或者产品内部。
相对于传统的高温高湿测试，HAST增加了容器内的压力，使得可以实现超过100℃条件下的温湿度控制，能够加速温湿度的老化效果（如迁移腐蚀，绝缘劣化，材料老化等)，大大缩短可靠性评估的测试周期，节约时间成本。
3.1 应力加速方式
电压拉偏
uHAST测试不带电压拉偏，不需要关注。
bHAST需要带电压拉偏，遵循以下原则：
1. 所有电源上电，电压：最大推荐操作范围电压(Maximum Recommended Operating Conditions)；
2. 芯片功耗最小（数字部分不翻转、输入晶振短接、其他降功耗方法）;
3. 输入管脚在输入电压允许范围内拉高。
温度拉偏
测试过程中，监控芯片壳温、功耗数据推算芯片结温，要保证结温不能过高，并在测试过程中定期记录。
如果壳温与环温差值或者功耗满足下表三种关系时，特别是当壳温与环温差值超过 10℃时，需考虑周期性的电压拉偏策略。
3.2 测试设备
3.3 样本数量
3.4 测试过程
与HTOL有个明显区别，HAST是不需要运行测试程序。
