在芯片進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)階段后，確保芯片均能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定可靠的運(yùn)行狀態(tài)，是芯片制造端的重要職責(zé)。ORT（Ongoing Reliability Test，持續(xù)可靠性測(cè)試）是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵質(zhì)量監(jiān)控手段。

一、ORT的目標(biāo)與意義

ORT的核心目標(biāo)是在芯片生產(chǎn)過(guò)程中持續(xù)評(píng)估并保障產(chǎn)品的可靠性。在整個(gè)生產(chǎn)周期中，它發(fā)揮著多重重要作用：

1. 質(zhì)量控制

ORT能夠檢測(cè)出生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題與不一致性，有助于識(shí)別并解決可能影響芯片長(zhǎng)期可靠性的潛在隱患。這有助于防止不合格產(chǎn)品流入市場(chǎng)，從而維護(hù)產(chǎn)品的質(zhì)量水平。

2. 風(fēng)險(xiǎn)管理

ORT能夠預(yù)測(cè)并預(yù)防潛在的產(chǎn)品故障，有效降低產(chǎn)品召回、維修以及由此引發(fā)的安全事故風(fēng)險(xiǎn)。在車(chē)規(guī)、工業(yè)控制等對(duì)可靠性要求高的領(lǐng)域，ORT的價(jià)值尤為凸顯。

3. 監(jiān)控過(guò)程與供應(yīng)鏈

芯片制造涉及復(fù)雜的供應(yīng)鏈和眾多工序。原材料批次的差異、封裝廠工藝參數(shù)的微小變化，甚至測(cè)試設(shè)備本身的校準(zhǔn)偏差，都可能引入可靠性風(fēng)險(xiǎn)。ORT通過(guò)對(duì)成品（待出貨芯片）的持續(xù)測(cè)試，間接監(jiān)控整個(gè)“材料-制造-封裝”鏈路的穩(wěn)定性，是識(shí)別跨環(huán)節(jié)潛在問(wèn)題的有效途徑。

4. 捕獲微觀變異

先進(jìn)制程對(duì)金屬層厚度偏差、摻雜濃度漂移等工藝波動(dòng)敏感。傳統(tǒng)的CP（晶圓測(cè)試）和FT（終測(cè)）主要關(guān)注芯片的功能和即時(shí)參數(shù)，難以有效評(píng)估這些可能導(dǎo)致長(zhǎng)期失效的微觀機(jī)制（如電遷移、經(jīng)時(shí)介電擊穿）。ORT通過(guò)精心設(shè)計(jì)的加速應(yīng)力測(cè)試（如HTOL/高溫工作壽命，TCT/溫度循環(huán)），促使這些微觀變異提前顯現(xiàn)，從而避免量產(chǎn)數(shù)月后出現(xiàn)批量失效的情況。

二、芯片ORT的實(shí)施策略

ORT在芯片測(cè)試中的具體實(shí)施，具有幾個(gè)區(qū)別于通用ORT的特點(diǎn)：

1. 真實(shí)反映產(chǎn)線狀態(tài)

測(cè)試樣品定期從產(chǎn)線末端（封裝測(cè)試完成、待出貨階段）的新批次中隨機(jī)抽取。避免使用預(yù)先篩選過(guò)的樣品，以確保樣本能夠真實(shí)反映當(dāng)前量產(chǎn)的實(shí)際狀態(tài)。

2. 模擬與加速測(cè)試

ORT測(cè)試主要圍繞兩大核心展開(kāi)：

真實(shí)工況模擬：在接近芯片實(shí)際應(yīng)用環(huán)境（溫度、濕度、電壓、負(fù)載）的條件下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行測(cè)試，監(jiān)測(cè)其性能衰減趨勢(shì)和具體的失效模式。

加速壽命測(cè)試（ALT）：這是芯片ORT的核心環(huán)節(jié)。通過(guò)施加科學(xué)設(shè)計(jì)的強(qiáng)化應(yīng)力（如提高溫度/電壓、加速溫濕度循環(huán)），基于已知的物理失效模型（如電遷移、經(jīng)時(shí)介電擊穿），在可控時(shí)間內(nèi)激發(fā)并暴露潛在的長(zhǎng)期失效風(fēng)險(xiǎn)。這些風(fēng)險(xiǎn)包括但不限于金屬線電遷移、柵氧擊穿、封裝分層、焊點(diǎn)疲勞等。

輔助電性測(cè)試：在可靠性測(cè)試前后，通常需要輔助一系列電性測(cè)試項(xiàng)目來(lái)量化芯片性能變化，例如DC參數(shù)（電壓、電流、阻抗）、AC參數(shù)（頻率響應(yīng)、增益）、開(kāi)關(guān)特性、功耗（靜態(tài)/動(dòng)態(tài)）、I/O特性、EMI/EMC、存儲(chǔ)器的電荷/數(shù)據(jù)保持能力等。這些測(cè)試需要使用專(zhuān)用設(shè)備（如參數(shù)分析儀、示波器等）并遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3. 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策

持續(xù)、系統(tǒng)地收集測(cè)試數(shù)據(jù)（尤其是失效發(fā)生的條件、時(shí)間、模式）并進(jìn)行深入分析是ORT的精髓。其目標(biāo)并非追求缺陷的檢出，而是通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析建立可靠性的性能基線，并敏銳偵測(cè)任何偏離基線的系統(tǒng)性變化。遲緩的響應(yīng)將削弱ORT的預(yù)警價(jià)值。

三、高低溫老化箱在芯片ORT中的應(yīng)用

高低溫老化箱在芯片ORT（持續(xù)可靠性測(cè)試）中主要體現(xiàn)在以下方面：

1、環(huán)境模擬能力

可準(zhǔn)確控制溫度范圍（-70℃~180℃），覆蓋芯片實(shí)際工作場(chǎng)景的嚴(yán)苛條件，如車(chē)載芯片的-40℃冷啟動(dòng)與125℃持續(xù)運(yùn)行測(cè)試，加速暴露材料老化、焊接點(diǎn)疲勞等潛在失效模式。

2、溫變速率與穩(wěn)定性

采用PID溫控算法與強(qiáng)制空氣循環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)±0.5℃溫度偏差與3~10℃/min快速溫變，滿足JEDEC標(biāo)準(zhǔn)中溫度循環(huán)測(cè)試的嚴(yán)苛要求，縮短測(cè)試周期。

3、多維度數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

內(nèi)置傳感器實(shí)時(shí)采集溫度、濕度（可選）及芯片電參數(shù)，結(jié)合軟件生成溫度-時(shí)間曲線與失效分析報(bào)告，準(zhǔn)確定位如CMOS閾值電壓漂移、金屬互連線電遷移等早期故障。

4、兼容性與安全性

支持多芯片并行測(cè)試，配備過(guò)溫保護(hù)、斷電續(xù)測(cè)功能，符合半導(dǎo)體設(shè)備安全性的規(guī)定，避免測(cè)試過(guò)程引入污染。

在芯片穩(wěn)定量產(chǎn)階段，ORT是保障產(chǎn)品長(zhǎng)期可靠性的重要監(jiān)控手段，高低溫老化箱可有效驗(yàn)證芯片在長(zhǎng)期使用中的可靠性，降低量產(chǎn)階段故障率，是半導(dǎo)體行業(yè)ORT測(cè)試的核心設(shè)備。