汽车芯片迎来发展高峰

随着汽车电动化、智能化的发展，汽车芯片迎来发展高峰。

相对于对消费级电子芯片，车用芯片对环境、振动，冲击、可靠性、一致性都提出了较高的要求。一般的汽车芯片设计寿命都在 15 年 20 万公里左右，远大于消费电子产品寿命要求，可靠性要求之高可以想象。

半导体在汽车中的应用集中为传感器、微控制器和功率半导体。其中，随着汽车电子化率的提高，功率半导体增加量最为明显。

因为与传统燃油车和弱混动力车相比，电动汽车少了发动机和启停系统，但多出了电池、电机、电控核心部件以及车载DCDC、电空调驱动、车载充电器（OBC）等电力电子装置。它们将动力电池所存储的电能转化为驱动电机、车载低压用电设备、空调电机所需的电能。这都离不开能够实现电能转换和控制的功率半导体。

汽车自动化程度越高，对功率器件的使用数量及安全性要求越高。因此，可对功率器件的检测设备的重要性逐步凸显。

当前，功率器件从生产到销售的各个环节均有检测的需求，如静态参数测试、动态参数测试、极限能力测试、老化可靠性寿命测试、失效分析等。

据悉，功率器件IGBT的寿命相关测试可以分成两部分，一部分是对于芯片本身寿命的考核，另一部分是对机械连接的考核。其中对芯片本身寿命的考核有如下内容：

HTRB，高温高压反偏测试，测试IGBT芯片的耐高压的可靠性。

HTGB，高温门极应力测试，测试IGBT芯片门极的耐压可靠性。

H3TRB，高温高湿反偏测试，测试IGBT芯片在高湿环境的可靠性。

HV-H3TRB，高压高温高湿反偏测试，这是H3TRB的更严苛版本，因为高湿的本质是对芯片钝化层的一种腐蚀，而高压会加速这种腐蚀。

上述几条主要是评估芯片的耐久性，在这些测试条件下，只要时间足够长，芯片肯定会坏的。

对于IGBT模块来说，模块外部是外壳和金属端子，内部不仅有芯片，还有绑定线，还有绝缘陶瓷衬底，还有焊接层，我们统称机械连接。那如何评估这些机械连接的耐久性呢？这就是功率循环，热循环，热冲击，以及振动测试。

什么是功率循环？

功率循环测试是一种功率半导体器件的可靠性测试方法，被列为AEC-Q101与AQG-324等车规级测试标准内的必测项目。与温度循环测试相比，功率循环是通过器件内部工作的芯片产生热量，使得器件达到既定的温度；而温度循环则是通过外部环境强制被测试器件达到测试温度。

简而言之，一个是运动发热，一个是高温中暑。

由于在功率循环测试中的被测试器件的发热部分集中在器件工作区域，其封装老化（aging）模式与正常工作下的器件相类似，故功率循环测试被认可为最接近于实际应用的功率器件可靠性测试而受到广泛的关注。

功率循环测试是用于验证器件内部键合线与焊料层可靠性的最佳测试方法。广东能芯现有6台国内外品牌的功率循环测试设备配套支持Infineon-HPD模块的直接水冷系统，并计划于2021年将设备数量增加至15台，致力于打造国内参数范围最广，容量最大，响应速度最快、技术最先进的功率循环测试平台，帮助客户在最短时间内建立产品的功率循环测试寿命模型。

作为第三方功率半导体器件的知名检测服务平台，广东能芯半导体科技有限公司2019年6月成立于广东省佛山市，是由广东省科学院控股的第三方功率半导体器件检测服务平台。

广东能芯现有实验室面积900余平米，拥有种类齐全的可靠性测试设备与分析仪器，可以完整支持-AQG-324功率半导体模块与部分AEC-Q101功率半导体单管的车规级可靠性测试标准，包括高低温冲击、机械振动等环境老化测试、HTRB/HTGB/H3TRB等带电老化测试、功率循环测试、动静态/绝缘耐压/热阻等器件参数测试，以及超声波扫描检测等。

测试项目与设备展示

（1）功率循环测试

功率循环测试是用于验证器件内部键合线与焊料层可靠性的最佳测试方法。广东能芯现有6台国内外品牌的功率循环测试设备配套支持Infineon-HPD模块的直接水冷系统，并计划于2021年将设备数量增加至15台，致力于打造国内参数范围最广，容量最大，响应速度最快、技术最先进的功率循环测试平台，帮助客户在最短时间内建立产品的功率循环测试寿命模型。

（2）HTRB/HTGB/H3TRB

HTRB/HTGB/H3TRB是用于验证功率器件在高温/高湿/高电压可靠性的最佳测试方案组合。广东能芯具有2000V电压范围以内的全套模块与单管的HTRB/HTGB/H3TRB测试设备，并具有多种封装形式的老化夹具，可以及时响应测试需求。

（3）超声波扫描显微分析（SAM）

超声波扫描显微分析（SAM）可以在可靠性测试前后对比器件内部焊料层与陶瓷基板的损坏情况。广东能芯所采购的超声波扫描设备的透射扫描探头支持对带有pin-fin基板结构的功率半导体模块进行失效分析。

（4）热阻测试(Rth)

热瞬态测试仪采用JEDEC静态测量法，以1us的高速采样率实时记录温度随着时间的瞬态响应曲线，通过结构函数分析方法，获得器件热流传导路径上的各层结构热阻数据。广东能芯所采购的T3ster热阻测试系统以及MicRed PwT 1500A 功率循环系统可以支持单管与模块的瞬态热阻及结构分析。

（5)半导体动静态参数测试

半导体参数测试仪是用于检测IGBT/MOSFET/Diode等多种功率半导体器件的静态电学参数的测试系统。广东能芯与深圳华科智源协同设计生产的半导体参数测试仪具有量程宽、精度高、数据库自动归档等特点，配套各类测试夹具可以在1600A/5000V范围内支持从单管到模块的静态参数检测。

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