2025年中国半导体行业迎来技术突破与需求分化，作为高新技术领域的标杆产业，半导体行业受到了国家政策的大力支持。有权威部门预测，受AI与汽车电子的关键驱动力，2025年中国半导体产业将突破2.5万亿元人民币。中国已成为全球最大半导体市场之一，产业链上下游公司涌现了诸多优秀的公司。比如硅片企业中环股份等，工艺制造设备企业上海微电子、深圳新凯来等，半导体设计企业紫光国微、华为海思等，晶圆制造企业台积电、中芯国际等，芯片企业海光信息、寒武纪等。

因产品性能要求不断增强、复杂程度不断提高，对半导体的可靠性要求也日益提高。所以，要根据应用场景与使用环境不同，开展不同的可靠性验证。当你拿起一部手机，里面绝大部分的芯片价值或数量都属于集成电路这个大类别，其中又以负责核心计算的逻辑电路（CPU/GPU）和负责存储数据的存储器（RAM/存储） 占比最大（各占集成电路的27%）。摄像头和屏幕的核心部件属于光电子器件（9%）。一些基础电子元件是分立器件（5%）。而让手机能感知你指纹、动作和环境的则是传感器（3%）。

半导体分类：集成电路，分立器件，光电器件，传感器

集成电路分类：集成电路又可以分为逻辑电路、模拟电路、存储器、微处理器。逻辑电路就是CPU、GPU之类的，负责运行操作系统、应用程序、处理游戏图形等复杂的计算任务。

在芯片整个制造和封测过程中，会历经上千道工序，为确保芯片在各种环境下能够稳定工作需要对其进行大量的可靠性测试验证，如环境适应性试验，机械可靠性测试，电气性能测试……，可靠性试验作为关键评估方式，主要用于衡量产品在特定时间段内的可靠性水平，同时能够揭示潜在问题。其核心目标包含以下方面：

1.在产品研制阶段，通过可靠性测试暴露试制产品存在的各类缺陷，从而推动产品设计的优化；

2.于生产阶段，为生产过程监控提供数据支持，助力生产工艺的改进；

3.针对定型产品开展可靠性鉴定或验收工作，为产品实现规模化生产奠定基础；

4.深入分析产品在不同环境与工作条件下的失效规律、失效模式及失效机理，进而有针对性；

5.为完善产品可靠性试验方案提供依据，同时也为用户选择产品提供参考。

典型环境试验：

1.压力锅蒸煮试验

压力锅蒸煮试验（PCT）是将被测样品置于高温、高湿（相对湿度 100%）且高压的严苛环境中进行测试，旨在评估样品耐受高湿环境的能力。该试验主要用于检测半导体封装对湿气的抵御性能。试验设备为特制压力锅，内部配备水加热器，可营造出 100% 相对湿度的环境。若半导体封装存在缺陷，湿气极易渗入封装体内部。其渗透路径主要包括：

1)被 IC 芯片、引线框架 / 基板以及芯片黏结材料吸收的水分；

2)塑封料所吸附的水分；

3)封装完成后，湿气会透过塑封料，或经塑封料与引线框架之间的间隙渗透。由于塑料与引线框架仅为机械结合，二者间不可避免会形成微小空隙，为湿气渗透提供通道，湿气侵入后，可能引发多种失效问题，如出现爆米花效应、金属化区域因腐蚀导致断路、封装体引脚间污染造成短路等封装故障，还可能致使 IC 芯片发生腐蚀失效。

2. 高温高湿电加速试验

高温高湿电加速试验（THB）着重探究半导体器件在高湿度环境下的使用寿命。试验时，水分主要通过透湿密封材料与玻璃密封材料作为传输路径，渗透至半导体芯片，同时半导体处于通电状态，以此加速器件老化进程。该试验一般将温度设定为 85℃、相对湿度控制在 85% ，不过具体参数还需依据器件组成材料特性，适当调整为更低温度。

与常规湿度测试不同，高温高湿电加速试验在器件通电状态下开展，能够检验因水与电场共同作用致使杂质电离（包括电偶腐蚀、离子迁移等现象），进而引发电化学反应时，器件的容错性能。湿度加速因子推导通常基于相对湿度模型与绝对蒸汽压模型。试验前，需综合考量器件自热效应，合理选择持续供电或间歇供电模式。试验过程中，为防止从试验箱取出试样时，因温度骤降导致密封玻璃表面凝结露水，需采取一系列防护措施，如及时清除试验箱高湿度空气循环通道内多余水分，待温度和湿度充分下降后再进行试样取出操作。

3. 高加速应力试验

高加速应力试验（HAST）主要模拟非气密器件在高温高湿环境下的工作场景，用于检验塑封产品抵御蒸汽侵入与腐蚀的能力。试验条件设定为温度 130℃、相对湿度 85%、压力 2atm，在最大偏压下持续测试 100 小时。该试验的失效机理在于，相较于常规高压蒸煮试验，偏置电压在潮湿的芯片表面，会加速铝线及键合区发生电化学腐蚀。同时，蒸汽携带的杂质与塑封体内本身存在的杂质，在电应力作用下，会在键合区附近以及塑封体内引脚间聚集，进而形成漏电通道。一般认为，24 小时的 HAST 试验效果大致等同于 1000 小时的 THB 试验。若在 HAST 试验中出现正常工作时不会发生的失效现象（如塑封体内部出现分离），则表明当前 HAST 加速条件过于严苛，失去试验有效性。

4. 温度循环试验

半导体封装是由多种材料构成的复杂结构体系，每种材料都具备独特的热膨胀系数。当温度发生变化时，材料间会产生机械应力。若半导体器件反复经历高温与低温环境，就会不断地膨胀与收缩，导致机械应力周期性产生。温度循环试验正是为了检验器件对这类应力的耐受能力，以及评估其使用寿命。该试验能够有效检测出热膨胀系数差异较大的两种材料粘结部位，是否存在剥落等失效问题。

5. 功率和温度循环

功率和温度循环（PTC）通过周期性改变半导体器件的运行状态与温度环境，来测试器件在极端温度条件下的耐受性能，属于复合测试评估方法，近年来备受关注，常用于评估器件互联可靠性。在试验过程中，监测器件运行状态与连接可靠性，可实现从低温到高温全温度范围测试。试验对象为半导体器件，在整个温度范围内，需确保器件电源按运行要求开启或关闭。此测试尤其适用于在温度变化剧烈环境（如室外环境）下使用的产品。试验过程中，可能出现以下失效模式与可靠性问题：因组成材料热膨胀系数不同，导致器件断裂或破损；连接部位可靠性下降；环境温度变化时，通电或断电引发局部瞬间过热；冷启动过程中出现故障等。

威邦作为国内知名的高端检测仪器厂商。我们可以为半导体芯片提供包含功率半导体器件、分立器件、IGBT 模块 IPM 模块 SIC、射频芯片等所有器件一系列可靠性试验设备和定制化测试方案。试验项目有环境适应性试验，机械可靠性测试，电气性能测试等，测试方案覆盖整个芯片制造到封测，从元器件到整机，藉以评估芯片在不同环境下的可靠性和耐久性。

测试对象：从芯片设计阶段环境应力筛选到封装阶段失效分析。

试验项目：温度循环TC，高压蒸汽加速老化，高低温湿热，热应力筛选，芯片剪切力，引线键合强度……

威邦-半导体行业可靠性测试方案：

附件：威邦半导体行业测试方案

威邦仪器（WBE）始终关注全球半导体行业发展动态，坚持“提供客户超越期待的技术和服务”之企业使命不变。不断优化解决方案，积极在半导体行业领域开展创新探索，为全球半导体行业更高质量发展贡献“WBE”方案。