非易失性存儲器芯片的可靠性測試要求

非易失性存儲器（NVM）芯片廣泛應用于各種設備中，從智能手機、個人電腦到服務器和工業(yè)控制系統(tǒng)，都是不可或缺的關鍵組件，它們不僅提高了數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，還極大地增強了系統(tǒng)的整體性能。此外，為了滿足特定的功能需求和提高系統(tǒng)的可靠性與便捷性，如存儲配置信息、快速啟動、減少外部組件、用戶數(shù)據(jù)存儲、存儲固件版本等，一些芯片中也會集成非易事性存儲模塊。

為了評估它們的存儲能力可靠性，AEC Q100標準中針對這兩類芯片提出了特定可靠性測試要求——非易失性耐久、數(shù)據(jù)保持和工作壽命，參考子標準為AEC Q100-005，主要考察三部分能力：

1不出現(xiàn)故障的情況下承受重復的數(shù)據(jù)更改（編程/擦除耐久性）

2在非易失性存儲器預期壽命期間保留數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)保持）

3施加電偏壓的情況下承受恒定溫度（工作壽命）

測試程序

包含非易失性存儲器（NVM）的器件在進行高溫數(shù)據(jù)保持（HTDR）、高溫操作壽命（HTOL）和低溫數(shù)據(jù)保持（LTDR）測試之前，應首先通過編程/擦除耐久性測試進行預處理。

Ⅰ.循環(huán)擦寫讀程序

器件應按照器件規(guī)格說明書中規(guī)定的最小循環(huán)次數(shù)進行編程/擦除耐久性循環(huán)測試。耐久性測試應在下述溫度和循環(huán)頻率的條件下進行：

a器件應按照器件規(guī)格說明書中規(guī)定的最小循環(huán)次數(shù)進行編程/擦除耐久性循環(huán)測試。耐久性測試應在下述溫度和循環(huán)頻率的條件下進行：

1高溫循環(huán)

循環(huán)測試應在溫度T ≥ 85°C的條件下進行，總循環(huán)時間不得超過加速產(chǎn)品壽命的15%。

循環(huán)之間或循環(huán)組之間的延遲是允許的，只要延遲在整個循環(huán)期間均勻分布，且包括延遲在內(nèi)的總循環(huán)時間不超過上述規(guī)定。

2低溫循環(huán)

循環(huán)測試應在溫度T ≤ 55°C的條件下進行。

循環(huán)之間或循環(huán)組之間的延遲是允許的，只要延遲在整個循環(huán)期間均勻分布，且包括延遲在內(nèi)的總循環(huán)時間不超過產(chǎn)品壽命的15%。

b循環(huán)測試應連續(xù)進行，一個循環(huán)定義為從一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)，然后再回到原始狀態(tài)（即，在存儲器陣列的所有位單元中，從“1”變?yōu)椤?”，再變回“1”；或從“0”變?yōu)椤?”，再變回“0”）。在耐久性測試期間，每個編程和擦除操作都必須經(jīng)過驗證，確認已成功完成，并通過讀取操作驗證預期的數(shù)據(jù)狀態(tài)。

c完成指定次數(shù)的編程/擦除循環(huán)后，按照器件規(guī)格說明書的要求驗證功能。

Ⅱ.循環(huán)后高溫數(shù)據(jù)保持（HTDR）程序

按照第2.1節(jié)在高溫下循環(huán)的單元，應根據(jù)其規(guī)定的等級和預期的用戶指定任務剖面，進行高溫數(shù)據(jù)保持測試（HTDR）。

Ⅲ.循環(huán)后低溫數(shù)據(jù)保持（LTDR）程序

按照第2.1節(jié)在低溫下循環(huán)的單位，應在最高55°C下進行至少1000小時的存儲。

Ⅳ.高溫操作壽命（HTOL）程序

嵌入式和獨立式NVM器件應根據(jù)AEC-Q100表2進行高溫操作壽命（HTOL）測試，使用符合或超過器件指定操作溫度等級HTOL要求的溫度和持續(xù)時間條件。在測試期間，應訪問NVM陣列中的所有地址（讀?。┮赃_到最大可能的讀取次數(shù)（根據(jù)AEC-Q100測試B3），同時不影響邏輯電路的HTOL測試（根據(jù)AEC-Q100測試B1）。否則，應對NVM和邏輯存儲塊分別進行HTOL測試。在測試期間，對于嵌入式閃存微處理器，必須以全速連續(xù)執(zhí)行完整的存儲器陣列校驗和（即“位翻轉”）測試。經(jīng)供應商和客戶同意后，獨立式閃存（離散式）可免除此校驗和要求。

Ⅴ.測試注意事項

應采取預防措施，確保器件不會因器件或測試器的熱失控而損壞，并防止電氣損壞。

Ⅵ.測量

a電氣測量

電氣測量應根據(jù)適用的器件規(guī)范在指定間隔進行。中期和最終電氣測量應在器件從規(guī)定的測試條件中移除后的96小時內(nèi)完成。

b所需測量

電氣測量應包含適用器件規(guī)范中規(guī)定的參數(shù)和功能測試。

c測量條件

在將器件從測試室中取出之前，應將環(huán)境溫度恢復到室溫，同時保持器件上的指定電壓。測試應在典型條件下進行，并根據(jù)部件規(guī)格和AEC-Q100第1.3.3節(jié)中列出的相應部件等級，在溫度范圍內(nèi)的最低和最高溫度下進行。

失效判據(jù)

如果參數(shù)限值超出范圍，器件不再滿足器件規(guī)范的要求，或者器件無法保持其預期的數(shù)據(jù)狀態(tài)，則將該器件定義為失效。在編程/擦除耐久性循環(huán)測試期間，如果寫入或擦除事件未在規(guī)定的最大時間內(nèi)完成，或者事件完成但存儲器陣列內(nèi)的數(shù)據(jù)模式與預期的數(shù)據(jù)模式不符，則視為失效。