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    Burn In是甚麼?與老化甚麼關係?


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    芯片廣泛的應用在生活、資訊、通訊、 交通、 國防…等領域,如今在人類現實生活中無所不在。 為了滿足人類更多的需求與便利性, 芯片功能日益強大與複雜,過去只能在電影中看到的未來世界場景:VR/AR 、智慧手錶、眼鏡、AI 、無人自駕車…如今已非遙不可及的夢想,而且正逐漸實現中。



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    至此,芯片應用不僅僅只是單純提供生活的便利,更涉及生命、財產的安全性。芯片的開發,除了強調其強大的功能外,如何確保其可靠與穩定性,無疑是重中之重的議題。





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    然而由於半導體產品浴缸曲線的特性(如圖二),芯片早期具有較高的失效率。

    我們已知道老化測試能協助找到產品設計或製造工藝的缺陷,藉以評估產品可靠性。

    所謂的老化:意即利用較芯片正常工作更為嚴苛的工作條件加速促使

    其反應失效機制,加速方式通常以溫度、電壓為主。



    圖一:浴缸曲線

    溫度加速模型,以阿瑞尼斯方程式(Arrhenius equation)描述之:

    AT = exp [ ( Eαα / k ) × ( 1 / TU - 1 / TA ) ] 

     

    其中 AT :  溫度加速因子

            Eαα : 活化能,單位為電子伏(eV)

            : 波次曼常數 ( 8.617×10-5 )

            TU : 正常溫度使用時的結溫

            TA : 加速溫度使用時的結溫

     

    電壓加速模型:

    AV = exp [ γV × (VA-VU ) ]

     

    其中 AV :  電壓加速因子

            γV : 電壓加速常數

            VA : 正常時使用的電壓

            VU : 加速時使用時的電壓


    Burn In」,又稱「崩應」或稱「預燒」:是老化測試的一種。

    執行Burn In測試須具備以下關鍵設備與組件:


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    Burn In System

    崩應系統。由溫箱、電源系統、向量產生器、驅動板等組成??商峁y試所需高溫之環境溫度、芯片運作所需之電源、訊號源等,以進行動態老化測試。

     

    Burn In Board

    即老化板。由老化專用之芯片插座(Socket)與耐高溫印刷電路板(PCB)組成。

    老化板上布局有芯片之測試電路,並以金手指或其他接口方式與崩應系統驅動板連接,以接收系統所提供之電源及訊號。





    圖二:芯片Burn In測試示意圖

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    圖三:芯片測試流程


    在量產出貨前的測試流程中,加入一道Burn In程序,能有效將有潛在失效風險的芯片篩檢出來,以避免這些問題芯片流入市場,造成整個應用系統的當機或崩潰,可說是確保產品可靠與穩定性之一大利器,因此在一些重要應用上如CPU、5G基地臺、AI、邊緣運算、車用芯片…等等,Burn In已成為重要且必要的工序了(如圖三)。

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