HTOL（High Temp Operating Life）/OLT（Operating Life Test）

1、HTOL测试相关规范

• JESD22-A108F-2017：Temperature, Bias, and Operating Life
• JESD85：METHODS FOR CALCULATING FAILURE RATES IN UNITS OF FITS
• JESD47K：Stress-Test-Driven Qualification of Integrated Circuits
• JESD74：Early Life Failure Rate Calculation Procedure for Semiconductor Components

Standard	Parameter	Requirement
JESD22-A108	Chamber	tolerance ±5℃以内
JESD22-A108	Ambient Temperature	使得芯片结温 ≥ 125℃（不是小于且尽量接近125℃）的炉温
JESD22-A108	Operating Voltage	Maximum operating voltage ≤ 试验电压 ≤ Absolute maximum rate voltage
JESD47K	批次	至少3个非连续批次
JESD47K	数量	每个lot 77颗
JESD47K	判决	1000 hours/0 Fail

芯片工作寿命试验、老化试验(Operating Life Test)，为利用温度、电压加速方式，在短时间试验内，预估芯片在长时间可工作下的寿命时间(生命周期预估)。

• BI(Burn-in) / ELFR(Early Life Failure Rate)：评估早夭阶段的故障率或藉由BI手法降低出货的早夭率 -DPPM(Defect Parts Per-Million)，针对失效模式中的Infant Mortality，一般测试低于48小时，车规级芯片需要100% BI测试。
• HTOL(High Temperature Operating Life)：评估可使用期的寿命时间-FIT / MTTF，针对失效模式中的Wearout，一般需要测试1000小时，属于抽样测试。

2、失效模式

典型浴缸曲线(Bathtub Curve)分成早夭期(Infant Mortality)、可使用期(Useful Life)及老化期(Wear out)，对于不同区段的故障率评估，皆有相对应的试验手法。

从浴缸曲线(Bathtub Curve) 三个区段，其故障率的统计数据及失效原因，归纳如下：

• 早夭期(Infant Mortality )：故障率由高而快速下降- 失效原因为设计缺失/制程缺失。
• 可使用期(Useful Life)：故障率低且稳定-失效原因随机出现(如EOS 故障)
• 老化期(Wear Out)：故障率会快速增加-失效原因为老化造成。

3、加速因子（Acceleration Factor）

3.1、温度加速（Temperature Acceleration）

备注：Eaa由芯片Fab厂提供。
JESD85A有例子如下：

3.2、电压加速（Voltage Acceleration）

3.2.1、加速计算方法1（最常用）

注意，JESD22-A108F明确规定，只有电压高于maximum operating voltage才能获得电压加速。也就是说，当一颗芯片在datasheet中规定的Vcc nominal值是1.1V，max值是1.21V时，VA需要比1.21V更高才能获得电压加速，而不是比1.1V高就行了。

另外，这里的电压特指的是Core电压而不是IO电压，虽然实际测试的时候IO电压一般也会升压。

3.2.2、加速计算方法2

备注：上面的截图中Vu取typical值1.2V应该是不对的，应该取datasheet中的max值。

3.2.3、Core电压

3.3、举例

JESD47中有个例子：

4、中期测试（Interim Test）

一般地，在HTOL测试168小时和504小时后会分别将芯片从炉子里拿出来验证，JESD22-A108F明确规定，从炉子里拿出来再进炉子的时间间隔：

• 高压芯片（> 10V）：测试时间不得超过96小时
• 普通芯片：测试时间不得超过168小时
• 如果超过上述时间，则需要加测时长来弥补，如测试时间是200小时，超时200-168=32小时，则需要加测50% * 32 = 16小时
  

5、失效率计算，FIT（Failures In Time）表示

FIT是以时间维度来表述失效率的，实际上它是描述“器件”失效率或故障率的单位。故障率(λ)是指正常工作的n个器件在运行一定时间t之后，其中丧失其规定的功能的r个器件所占的比例，公式表述为：

这里λ的单位即是fit，定义是在10⁹小时内，出现一次故障即为1fit。因此，如果某个器件失效率为100fit，则平均预期可安全工作10⁷小时。
举例来讲，如果测试某批次的器件，被测器件共4000个，在工作了5000小时后出现了2个器件失效，则该器件的失效率λ（点估计，Point Estimation）为：

MTBF与失效率的关系

λ = 1/MTBF

HTOL中的区间估计

HOTL在计算失效率的时候，一般不采用点估计（Point Estimation），而是采用卡方分布的区间估计，如JESD47上的示例：

机台信息

参考资料

海思消费类芯片可靠性测试技术总体规范V2.0
置信度Confidence_Level_(CL)
失效率FIT和平均无故障时间MTBF的定义