1芯片电气特性和可靠性培训李川兵 2背景与目的•平时大家设计时比较关注功能•在推向市场时,客户会问到一些有关芯片电气特性和可靠性的问题•客户对芯片采购时会有采购认证这一步, 需要我们提交一些认证报告•有必要在芯片设计时将这些问题一并考虑进去 3客户的认证报告(例) 4芯片的极限工作条件极限条件参数是指芯片可能会遭受永久损极限条件参数是指芯片可能会遭受永久损坏的边缘数值，即使时短时间超过极限参坏的边缘数值，即使时短时间超过极限参数也可能造成永久损坏数也可能造成永久损坏 5极限工作条件项目（例1）参数符号条件数值单位3.3V电源VDD33－0.5 ～ ＋4.6V2.5V电源VDD25－0.5 ～ ＋3.6V输入电压（LVTTL管脚）VIVI < VDD33＋0.5－0.5 ～ ＋4.6V输出电压（LVTTL管脚）VOVO < VDD33＋0.5－0.5 ～ ＋4.6V入出电流20mA环境温度TA0 m/min linear airflow－45 ～ ＋70℃存储温度TStg－65 ～ ＋150℃节温TJ－40 ～ ＋125℃ 6极限工作条件项目（例2） 7工作环境温度•英文：Ambient Temperature under Bias •或Case Temperature under Bias •常用符号TA•严格的说，需要标注空气流动速度。
8存储温度•英文：Storage Temperature •常用符号TStg•如：－65 ～ ＋150 ℃ 9结温•英文Junction Temperature •芯片核心温度•结温通常会高表面温度20 ℃左右 10静电敏感度•英文（electronic）Static Discharge Voltage，芯片可以忍受静电放电的程度•ESD（静电放电）是两个不同电势的物体在接触和相隔很近时的瞬间电荷转移•芯片工艺由0.5um~0.09us发展，在减小面积，提高速度，降低功耗的同时，降低乐芯片对静电放电的忍耐度.•在半导体行业中，器件失效大部分由ESD导致具体有哪几种失效种类将在下面介绍•为了定量的研究静电放电问题，根据静电产生和释放的途径分了三种模型，人体模型(HBM);机器模型(MM)；充电器件模型(CDM) 11ESD导致的失效种类•氧化层穿孔•内部导线或电阻熔断 I2R•P-N损坏（短路或开路）或烧毁 12ESD测试模型—人体模型（HBM）人体静电是引起静电损失的最主要和最经常的因素 人体能贮存一定的电荷，存在电容，95～398PF 人体也有电阻，这电阻依赖于人体肌肉的弹性、水份、接触电阻等因素，约几千欧姆。
电容一电阻是较为合理的电气模型 美国海军1980年提出了一个电容值为100PF，电阻为1.5ｋΩ的所谓“标准人体模型” （HBM ： Human Body Model ） 13人体模型（HBM）等效电路图• 14人体模型（HBM）ESD敏感度分级 15ESD测试模型—机器模型（MM）MM:Machine Model模拟带电绝缘的机器人手臂、车辆、绝缘导体静电放电 机器模型的等效电路与人体模型相似，但等效电容是200pF，等效电阻为0，机器模型与人体模型的差异较大，实际上机器的储电电容变化较大，但为了描述的统一，取200pF由于机器模型放电时没有电阻，且储电电容大于人体模式，同等电压对器件的损害，机器模式远大于人体模型 16机器模型（MM）等效电路图• 17机器模型ESD敏感度分级 18ESD测试模型—充电器模型（CDM）CDM：Charge Device Model半导体器件主要采用三种封装型式（金属、陶瓷、塑料）它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中，由于管壳与其它绝缘材料（如包装用的塑料袋、传递用的塑料容器等）相互磨擦，就会使管壳带电器件本身作为电容器的一个极板而存贮电荷。
CDM模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电对地放电引起器件失效而建立的 19充电器测试模型等效电路图• 20充电器模型ESD敏感度分级 21ESD实际测试报告(HBM) 22ESD实际测试报告(MM) 23下一次培训内容芯片直流工作特性芯片交流工作特性Latch Up电流MSD…… 。