常温老化和高温老化有什么区别

在芯片和电子元器件可靠性测试中，“常温老化”和“高温老化”经常被提及，许多工程师和采购人员搜索这个话题时，最想搞清楚的是：两者到底区别在哪里？哪种更适合我的产品？简单来说，常温老化依赖器件自身功耗产生的热应力，在室温（约25°C）环境下进行，成本低、温和，适合筛选表面缺陷和部分线性/数字电路；高温老化则通过外部高温箱强制施加125°C~150°C甚至更高温度，加速激活深层缺陷如电迁移、热载流子注入，筛选效率更高，常用于高可靠性芯片如车规、工业级。本文将从原理、条件、适用场景到实际效果对比，帮助您选择合适的方案，避免盲目测试浪费资源。

老化测试的基本概念回顾

老化测试（Aging/Burn-in）本质是通过施加应力加速器件内部物理/化学反应，暴露潜在缺陷，剔除早期失效品（infant mortality）。根据Arrhenius模型，温度每升高10°C，反应速率约翻倍，因此温度是决定加速倍率的关键因素。这直接导致常温和高温老化在加速因子、测试时长和缺陷覆盖率上存在显著差异。

常温老化 vs 高温老化：核心区别对比

高温老化的加速倍率往往是常温的数十到数百倍，因此在相同缺陷暴露目标下，高温方案时间更短、效率更高。

（图1：常温老化与高温老化加速因子对比示意图，展示温度对反应速率的指数级影响，帮助理解为什么高温老化更“狠”）

常温老化的特点与适用场景

常温老化主要依赖通电产生的自热（静态功率老化），或结合轻微偏压。优点是温和、不易引入新损伤，常用于：

• 线性电路、部分数字IC（如低功耗MCU）
• 表面效应缺陷筛选（如沾污、引线不良）
• 成本敏感的消费电子初步老化

缺点是加速有限，对结温升小的集成电路效果较弱，无法有效激活高温敏感失效机制。

高温老化的特点与适用场景

高温老化（常指HTOL/High Temperature Operating Life或高温Burn-in）是半导体行业主流方案，结合高温+高偏压+动态信号，针对：

• 电迁移、热载流子退化、阈值漂移、栅氧击穿等典型失效
• 车规级（AEC-Q100）、工业级、服务器芯片
• 需要快速验证长期可靠性的场景

JEDEC JESD22-A108等标准多以此为基础，测试温度直接参考芯片结温Tj上限。

测试方法与实施要点

常温老化方法

• 静态功率老化：室温通电偏置，无外部加热
• 动态老化：室温下运行测试向量
• 监测：周期性测漏电流、功能、功耗

高温老化方法

• 静态高温老化：高温+固定偏压
• 动态高温老化：高温+时钟/向量运行
• 监测：实时/间歇采集Vth、IDD、功能日志

无论哪种，都需Pre/Post测试比对漂移，并结合失效分析优化。

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实际案例对比

某电源管理芯片：

• 采用常温老化（25°C，168h）：筛出约1.2%表面焊接缺陷，整体失效率降至0.5%。
• 切换高温老化（125°C，168h）：额外暴露0.8%电迁移早期缺陷，总失效率降至0.05%，但需额外FA确认无过热损伤。

车规SoC案例中，高温老化几乎成为强制要求，常温仅作为补充。

常见问题解答

常温老化能完全替代高温老化吗？

不能。常温加速弱，无法覆盖高温主导的失效机制，高可靠性产品必须高温。

高温老化会不会“毁”好芯片？

合格芯片寿命损耗<5%，但需严格控制条件，避免引入新缺陷。

如何选择？

消费级、低成本→优先常温；车规/医疗/服务器→高温为主，常温辅助。

测试后参数漂移多少算正常？

视规格，通常关键参数漂移<10%~20%。

总结

常温老化和高温老化本质区别在于加速因子的强度与缺陷覆盖范围：常温温和、低成本，适合初步筛选和低功耗器件；高温加速剧烈、覆盖全面，是高可靠性芯片出厂前的核心手段。选择哪种取决于产品等级、使用环境和预算，但对于追求ppm级甚至ppb级失效率的芯片，高温老化往往不可或缺。

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