一、背景與目標(biāo)

隨著5G基站向高頻化、高集成化、高功率密度方向發(fā)展，其核心芯片（如射頻前端芯片、基帶處理芯片、電源管理芯片等）面臨更嚴(yán)苛的可靠性挑戰(zhàn)。其中，高溫高濕環(huán)境（85℃/85%RH及以上）與電流過載（如瞬間浪涌、長(zhǎng)期超設(shè)計(jì)電流）的復(fù)合應(yīng)力是導(dǎo)致芯片失效的關(guān)鍵場(chǎng)景（如電遷移、熱膨脹開裂、絕緣層擊穿、焊點(diǎn)疲勞等）。

長(zhǎng)肯集團(tuán)作的半導(dǎo)體與通信設(shè)備測(cè)試解決方案服務(wù)商，依托其在環(huán)境可靠性測(cè)試、半導(dǎo)體失效分析領(lǐng)域的技術(shù)積累，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游（芯片設(shè)計(jì)、封裝、基站設(shè)備廠商），設(shè)計(jì)一套“5G基站芯片高溫高濕電流過載應(yīng)力測(cè)試”全流程解決方案，目標(biāo)包括：

驗(yàn)證芯片在復(fù)合應(yīng)力下的可靠性邊界（壽命、失效閾值）；

明確關(guān)鍵失效模式與機(jī)理（如材料界面失效、熱-電耦合損傷）；

為芯片設(shè)計(jì)優(yōu)化（如材料選型、結(jié)構(gòu)加固）、工藝改進(jìn)（如封裝可靠性提升）及量產(chǎn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)制定提供數(shù)據(jù)支撐；

推動(dòng)行業(yè)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)化，確立長(zhǎng)肯集團(tuán)在5G基站芯片可靠性測(cè)試領(lǐng)域的地位。

二、測(cè)試體系設(shè)計(jì)

1. 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)定義

基于5G基站芯片的應(yīng)用場(chǎng)景（如戶外宏站、小基站、邊緣計(jì)算單元），結(jié)合國(guó)際/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與企業(yè)需求，定義核心測(cè)試參數(shù)：

2. 測(cè)試環(huán)境與設(shè)備配置

長(zhǎng)肯集團(tuán)依托自主研發(fā)的“多應(yīng)力耦合可靠性測(cè)試系統(tǒng)（MCTR-5G）”，構(gòu)建高溫高濕-電流過載復(fù)合測(cè)試平臺(tái)，核心設(shè)備包括：

3. 測(cè)試對(duì)象與場(chǎng)景覆蓋

針對(duì)5G基站核心芯片，覆蓋以下典型場(chǎng)景：

射頻芯片（RFIC）：高溫高濕環(huán)境下，大電流（如PA功放）導(dǎo)致的焊點(diǎn)熱疲勞、互連金屬電遷移；

電源管理芯片（PMIC）：長(zhǎng)期過載（如負(fù)載突增）下的熱失控、電容電解液揮發(fā)；

基帶處理芯片（BBIC）：溫濕度循環(huán)中，高速IO接口（如LPDDR5、PCIe 5.0）的電遷移與信號(hào)完整性退化；

封裝與基板：FC-BGA封裝的硅通孔（TSV）、底部填充膠（Underfill）在高濕高溫+電流應(yīng)力下的界面分層。

三、測(cè)試實(shí)施流程

長(zhǎng)肯集團(tuán)采用“分級(jí)驗(yàn)證+加速壽命評(píng)估”的雙軌制流程，兼顧效率與準(zhǔn)確性：

1. 預(yù)處理與初始特性測(cè)試

預(yù)處理：對(duì)芯片進(jìn)行清洗、烘干（125℃/2h），去除表面污染物，避免初始缺陷干擾；

初始特性測(cè)試：測(cè)量芯片的靜態(tài)參數(shù)（如閾值電壓Vth、導(dǎo)通電阻Rds-on）、動(dòng)態(tài)性能（如開關(guān)頻率fsw、延遲時(shí)間t delay）、可靠性相關(guān)參數(shù)（如絕緣電阻I-V曲線、熱阻Rth）。

2. 單應(yīng)力基準(zhǔn)測(cè)試（可選）

高溫高濕基準(zhǔn)測(cè)試：在85℃/85%RH下持續(xù)1000h，驗(yàn)證芯片的基礎(chǔ)防潮、抗電化學(xué)腐蝕能力；

電流過載基準(zhǔn)測(cè)試：在常溫（25℃）下施加1.5倍額定電流，持續(xù)1000h，驗(yàn)證抗電遷移能力；

目的：分離單一應(yīng)力對(duì)芯片的影響，為復(fù)合應(yīng)力測(cè)試提供對(duì)比基準(zhǔn)。

3. 復(fù)合應(yīng)力加速測(cè)試（核心環(huán)節(jié)）

設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)矩陣，覆蓋不同應(yīng)力水平的組合（示例）：

測(cè)試執(zhí)行：通過MCTR-5G系統(tǒng)自動(dòng)控制溫濕度與電流的時(shí)序（如“溫濕度穩(wěn)定30min→施加電流→保持24h→降載冷卻1h→重復(fù)循環(huán)”）；

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：每5min記錄一次溫濕度、電流、電壓、功耗及芯片表面溫度分布（紅外熱像圖）；

中途抽樣：每24h抽取部分樣品進(jìn)行電鏡（SEM）檢查，觀察早期失效特征（如金屬互連線空洞、介質(zhì)層裂紋）

4. 失效分析與數(shù)據(jù)建模

失效模式分類：通過SAM、X-Ray、SEM等手段，將失效分為電遷移（EM）、熱機(jī)械疲勞（TMF）、絕緣擊穿（TDDB）、腐蝕（Corrosion）等類別；

加速因子計(jì)算：基于Arrhenius模型（溫度）與Eyring模型（濕度/電流），計(jì)算不同應(yīng)力水平下的加速因子，外推實(shí)際工作條件下的壽命（如10年@65℃/60%RH）；

壽命預(yù)測(cè)模型：采用Weibull分布擬合失效時(shí)間數(shù)據(jù)，建立“溫濕度-電流”復(fù)合應(yīng)力下的可靠性預(yù)測(cè)方程。

四、長(zhǎng)肯集團(tuán)的行業(yè)作用

長(zhǎng)肯集團(tuán)通過本方案的技術(shù)創(chuàng)新與服務(wù)模式升級(jí)，鞏固其在5G基站芯片測(cè)試領(lǐng)域的地位，具體體現(xiàn)：

1. 技術(shù)創(chuàng)新

自主設(shè)備研發(fā)：推出一款“5G芯片多應(yīng)力耦合測(cè)試系統(tǒng)（MCTR-5G）”，突破傳統(tǒng)溫循箱與電源系統(tǒng)獨(dú)立控制的局限，實(shí)現(xiàn)溫濕度-電流的μs級(jí)協(xié)同控制；

專li與標(biāo)準(zhǔn)輸出：申請(qǐng)“一種5G基站芯片復(fù)合應(yīng)力加速測(cè)試方法”等核心專li10項(xiàng)以上，參與制定《5G通信設(shè)備芯片可靠性測(cè)試規(guī)范》（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），推動(dòng)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)化。

2. 全流程服務(wù)能力

從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的覆蓋：提供“芯片設(shè)計(jì)驗(yàn)證（DFT階段）→原型機(jī)測(cè)試（EVT/DVT）→量產(chǎn)抽檢（MP）”全生命周期測(cè)試服務(wù)，幫助客戶提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷（如封裝材料選型不當(dāng)）；

定制化解決方案：針對(duì)頭部客戶（如華為、中興、愛立信）的特殊需求，提供“應(yīng)力水平定制+專用失效分析報(bào)告”的定制服務(wù)。

3. 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的可靠性優(yōu)化

行業(yè)數(shù)據(jù)庫建設(shè)：積累500+5G芯片測(cè)試案例，建立“芯片類型-應(yīng)力水平-失效模式”關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫，為客戶提供“設(shè)計(jì)-測(cè)試-改進(jìn)”的閉環(huán)優(yōu)化建議（如推薦低電遷移率的銅合金互連線材料）；

AI輔助決策：通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析測(cè)試數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)芯片在不同工況下的失效概率，幫助客戶優(yōu)化量產(chǎn)良率（預(yù)計(jì)提升5%~10%）。

五、預(yù)期成果

技術(shù)成果：輸出《5G基站芯片高溫高濕電流過載應(yīng)力測(cè)試書》，明確關(guān)鍵失效閾值與設(shè)計(jì)規(guī)范；

產(chǎn)業(yè)價(jià)值：幫助芯片廠商縮短可靠性驗(yàn)證周期30%以上（從傳統(tǒng)的6個(gè)月降至4個(gè)月），降低5G基站因芯片失效導(dǎo)致的運(yùn)維成本（預(yù)計(jì)年節(jié)約超10億元）；

品牌影響力：確立長(zhǎng)肯集團(tuán)作為“5G基站芯片可靠性測(cè)試”的市場(chǎng)地位，市場(chǎng)額提升至國(guó)內(nèi)30%以上

結(jié)語：長(zhǎng)肯集團(tuán)通過本方案，不僅為客戶提供高價(jià)值的測(cè)試服務(wù)，更通過技術(shù)創(chuàng)新與標(biāo)準(zhǔn)輸出，推動(dòng)5G通信產(chǎn)業(yè)鏈的可靠性水平整體提升。