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控制系統,都是不可或缺的關鍵組件,它們不僅提高了數據的安全性和可靠性,還極大地增強了系統的整體性能。此外,為了滿足特定的功能需求和提高系統的可靠性與便捷性,如存儲配置信息、快速啟動、減少外部組件、用戶數據存儲、存儲固件版本等,一些芯片中也會集成非易失性存儲模塊。
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、數據保持和工作壽命,參考子標準為AEC Q100-005,主要考察三部分能力:
1. 不出現故障的情況下承受重復的數據更改(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據(數據保持)
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據保持(HTDR)、高溫操作壽命(HTOL)和低溫數據保持(LTDR)測試之前,應首先通過編程/擦除耐久性測試進行預處理(參見圖1和圖2)

圖1. 含非易失性存儲模塊器件的高溫測試流程

圖2. 含非易失性存儲模塊器件的低溫測試流程
- 循環擦寫讀程序
- 器件應按照器件規格說明書中規定的最小循環次數進行編程/擦除耐久性循環測試。耐久性測試應在下述溫度和循環頻率的條件下進行:
- 高溫循環
循環測試應在溫度T ≥ 85°C的條件下進行,總循環時間不得超過加速產品壽命的15%。
循環之間或循環組之間的延遲是允許的,只要延遲在整個循環期間均勻分布,且包括延遲在內的總循環時間不超過上述規定。
- 低溫循環
循環測試應在溫度T ≤ 55°C的條件下進行。
循環之間或循環組之間的延遲是允許的,只要延遲在整個循環期間均勻分布,且包括延遲在內的總循環時間不超過產品壽命的15%。
- 循環測試應連續進行,一個循環定義為從一種狀態過渡到另一種狀態,然后再回到原始狀態(即,在存儲器陣列的所有位單元中,從“1”變為“0”,再變回“1”;或從“0”變為“1”,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過驗證,確認已成功完成,并通過讀取操作驗證預期的數據狀態。
- 完成指定次數的編程/擦除循環后,按照器件規格說明書的要求驗證功能。
- 循環后高溫數據保持(HTDR)程序
按照第2.1節在高溫下循環的單元,應根據其規定的等級和預期的用戶指定任務剖面,進行高溫數據保持測試(HTDR)。
- 循環后低溫數據保持(LTDR)程序
按照第2.1節在低溫下循環的單位,應在最高55°C下進行至少1000小時的存儲。
- 高溫操作壽命(HTOL)程序
嵌入式和獨立式NVM器件應根據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(根據AEC-Q100測試B3),同時不影響邏輯電路的HTOL測試(根據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,必須以全速連續執行完整的存儲器陣列校驗和(即“位翻轉”)測試。經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。
- 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。
- 測量
- 電氣測量
電氣測量應根據適用的器件規范在指定間隔進行。中期和最終電氣測量應在器件從規定的測試條件中移除后的96小時內完成。
- 所需測量
電氣測量應包含適用器件規范中規定的參數和功能測試。
- 測量條件
在將器件從測試室中取出之前,應將環境溫度恢復到室溫,同時保持器件上的指定電壓。測試應在典型條件下進行,并根據部件規格和AEC-Q100第1.3.3節中列出的相應部件等級,在溫度范圍內的最低和最高溫度下進行。
失效判據
如果參數限值超出范圍,器件不再滿足器件規范的要求,或者器件無法保持其預期的數據狀態,則將該器件定義為失效。在編程/擦除耐久性循環測試期間,如果寫入或擦除事件未在規定的最大時間內完成,或者事件完成但存儲器陣列內的數據模式與預期的數據模式不符,則視為失效。
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