元器件老化和存储器老化测试系统

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中国科技信息２００５年第１１期 ＣＨＩＮＡ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　Ｊｕｎ．２００５

工　程　论　坛

１，引言

为了提高元器件的可靠性，元器件的制造和使用企业通常要对元器件进行老化。老化的效果直接影响到仪器仪表的运行是否正常，检测结果的准确性及其使用寿命。

２，元器件的老化和老化系统

２．１，元器件的老化就是通过让元器件进行超负荷工作而使缺陷在短时间内出现，避免在使用早期发生故障。

一般来讲，老化工艺通过工作环境和电气性能两方面对元器件进行苛刻的试验使故障尽早出现。提高温度、增加动态信号输入以及把工作电压提高到正常值以上等等，这些都是加快故障出现的通常做法；典型的半导体寿命曲线如图一所示。由图可见，主要故障都出现在元器件寿命周期开始和最后的十分之一阶段，元器件在开始使用后的几小时到几天之内出现的缺陷（取新局面于制造工艺的成熟程度和元件器总体结构）称为早期故障。老化就是加快元器件在其寿命前１０％部分的运动过程中，近使早期故障在几十小时或更短的时间内出现。

２．２，传统的老化方式和老化系统

过去的老化系统设计比较简单，系统主要包括箱体、控制部分、加热器、冷却系统、直流电源、驱动总分的老化板等。通过给老化板加上直流偏压（静态老化）或动态驱动图形信号（动态老化），同时施加一定的温度应力，使老化板上的元器件在高温下进行带电工作，在规定时间（通常是１６８小时）后将元器件取出，在专业测试设备上进行功能及参数测试，如果经过１００％测试后仍然性能完好，就可以认为该元器件质量可靠。

目前国内外此类的老化系统很多，制作水平也参差不齐。国内的元器件老化设备的生产厂家主要有杭可、中安等，产品主要包括各种规模的ＩＣ动态老化系统和各种分立器件老化设备等。

３　，在元器件老化的同时进行功能测试

和传统的元器件老化的方法相比，在老化

过程中进行功能测试的方法，可以将部分功能测试移到老化时进行。

所谓功能测试，就是模拟芯片在实际工作的状态，输入一系列的信号，在输出端检查出信号是否和预测的正常输出相符；以最简单的存储器单元为例，输入时钟、写信号、地址、数据，然后再输入读信号、地址，最后在输出端观察输出的数据是否正确，如图２所示。通过将元器件的部分功能测试移到老化时进行，不仅可以节省元器件在高速测试设备上的测试时间，分摊一部分老化成本到功能测试上，而且在老化同时进行测试使厂家和用户可以通过检查老化系统生成的实时记录以外，通过测试老化板的每个元器件，可以确保老化的运行情况与期望相符，这些信息经统计后还可找出该元器件早期

失效所需的时间。

Ｄｒｉｖｅ　Ｖｅｃｔｏｒ ↓ ＤＵＴ ↓

Ｅｘｐｅｃｔ　Ｖｅｃｔｏｒｓ　→ 比较 ↓

Ｐａｓｓ／Ｆａｉｌ

　图２ 存储器功能示意图

老化系统中的“测试”可以是对元器件的每一管脚进行基本信号测试，也可以是对老化板上的所有元器件几乎１００％功能测试，这取决于器件的复杂性及所选用的老化测试，大型老化板的物理电气特性不能同只测试一个元器件的小测试台相比，由于老化板上的容性和感性负载对速度测试会造成一定影响，我们通常无法在老化时进行所有功能测试。不过在某些情况下，运用特殊的关系设计技术在老化环境下进行速度测试也是可能的。可以说对任何元器件进行１００％功能测试都是可以做到的，但是这样采用的方法可能会减少老化板上的元器件密度，从而增加整体成本并降低ＩＣ老化数量。

４，存储器老化测试系统

对存储器来说，在老化过程中进行测试是一种有效的筛选方法。

由于在老化时可对元器件重复进行刷新测试，因此　ＤＲＡＭ老化测试能够为后面的测试节省大量时间，刷新测试要求先将数据写入存储器，再等待一段时间后使有缺陷的存储单元放电，然后从存储器中读回数据，通过比较找出有缺陷的存储单元。将这部分测试放入老化系统，意味着老化后的测试工艺不必再进行这种很费时的检测，从而节省了时间。同时由于具有控制和数据采集软件以及故障数据评估报告算法，存储器老化测试对生产商和对存储器进行二次筛选的用户也是非常有用的。

在存储器老化测试系统中，所有元器件通过统一方式写入，然后单独选中每个元

器件，将其存入的数据读出并与原来的值相比较，由于大多数存储器件具有引脚选通功能，因此老化测试系统采用簇方式读回数据。某些系统具有很宽的数据总线，每一族可同时读取多个元器件，再由电脑主机或单片机对元器件进行划分。增加老化板上的并行信号数量可提高速度，减少同一条并行信号所连元器件数，并且降低板子和元器件的负载特性。

５，国外存储器老化测试系统的种类

和性能比较

国外存储器老化测试系统的生产厂商较多，设备用户主要为各存储器制造厂商和专业测试公司，国内目前也开始研制这种老化测试系统，对存储器老化测试方法的研究也不断深入。在２００４年国内将推出我国自己生产的存储器老化测试设备。

由于老化测试系统的部分功能已经近似于专用测试系统，许多因素都会影响老化测试系统的整体性能，如系统对元器件测试方法的选择；老化板的互连性、ＰＣＢ设计以及偏置电路的复杂性；计算机接口与数据采集方式；对高速测试仪程序的下载及转换能力；系统提供参数测试的能力、根据时间动态改变老化测试参数的能力以及计算机主机与测试系统之间的通信等因素，都会对系统的性能造成很大影响。

下表为部分国外存储器老化测试系统生产厂商及主要产品的性能、指标：

元器件老化和存储器老化测试系统

蔡杰 哈尔滨海格通江敏感技术公司

摘　要：为减少元器件在高速测试设备上的测试时间，采用在元器件老化的同时进行功能测试的方法，降低了测试成本。同时介绍国外存储器老化测试系统的种类和性能，及影响测试系统的整体性能的诸多因素。关键词：元器件；老化；老化系统；功能测试

表１　存储器老化测试系统生产厂商及主要产品性能／指标