车规芯片的“极限生存挑战”：解读AEC-Q100 Group A环境应力测试

汽车芯片能在严酷的环境中稳定工作很多年，这得益于一系列标准中被称为“极限生存挑战”的各种测试把关，例如AEC-Q100标准中Group A加速环境应力测试（ACCELERATED ENVIRonMENT STRESS TESTS）。

AEC-Q100标准在之前文章中有做过介绍，其中的Group A组测试主要通过6大测试项目，模拟汽车芯片生命周期内可能遭遇的极端环境，并通过一些加速条件的方式进行测试验证，所有测试均需严格执行“零失效”判定标准。

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预处理（PC）

预处理（Preconditioning，缩写PC）是Group A的起点，也是后续多项测试的前置条件。该测试依据J-STD-020与JESD22-A113标准，针对表面贴装类器件进行模拟验证。一般的测试流程为：芯片需先经历温度循环（模拟运输或仓储环境），随后进行规定时长的温湿度暴露（模拟潮湿气候影响），最后通过多次回流焊峰值温度（模拟实际焊接过程中的回流曲线）并搭配超声波扫描检查。这一过程对应了芯片从出厂、运输、存储到最终焊接上板的完整链条，旨在评估非气密性固态表面贴装芯片承受吸湿和回流焊影响的能力。

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湿热类应力测试

Group A中的A2与A3项针对非密封封装固态器件在潮湿环境中的可靠性进行评价，但方法标准存在不同。

A2为THB或BHAST，THB（Temperature-HumidityBias）主要依据JESD22-A101标准，在85℃/85%RH环境中施加偏置电压。BHAST（Biased HAST）主要依据JESD22- A110标准，通过在一定气压下提高温度（130℃/110℃）并伴随湿度（85%RH）和偏置电压，老化加速完成，快速暴露芯片封装受湿气和电应力的影响，例如电化学迁移与腐蚀。而A3为AC，UHAST和TH，主要依据JESD22-A102、JESD22-A118和JESD22-A101等标准，相比于A2项目，A3不需要加偏置电压，因此考核的是更纯粹的物理/化学失效。这几项测试均要求每批次77颗样品进行，且不得出现失效。

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温度循环（TC）

温度循环（Temperature Cycling）主要依据JESD22-A104标准，模拟汽车从极低温到极高温的温度剧变。当环境温度在极冷和极热之间反复切换时，不同材料以不同的速率膨胀收缩，会在界面处产生较大的机械应力，这些机械应力可导致电气和/或物理特性的永久性变化。因此，该项测试主要考验打线键合、芯片贴装及塑封材料等结构的可靠性，是发现焊点疲劳、引线断裂及部分封装类问题的有效手段。

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功率温度循环（PTC）

功率温度循环（Power Temperature Cycling）主要依据JESD22-A105标准，适用于在温度下经受温度变化并需要通电和断电的芯片（一般需满足power dissipation≥1 watt and power rise times < 0.1s resulting in junction temperature changes≥40℃）。由于部分芯片内部通电时会产生较高的自发热现象，当其频繁开启和关闭时，内部结温会在短时间内剧烈变化，这种由内而外的热冲击对芯片封装结构亦是极大考验。相比于TC，PTC会更接近实际工作中芯片承受的应力状态，有效发现那些在频繁开关状态下易暴露的机械疲劳问题。因此，该项测试用于验证交替暴露在高低温极限下的能力，过程中通过周期性地施加和消除工作偏压，旨在模拟典型应用中遇到的最坏情况。

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高温存储寿命（HTSL）

高温贮存寿命（High Temperature Storage Life）主要依据JESD22-A103标准，模拟芯片长期存在高温环境中的情况，虽然芯片在过程期间不进行上电工作，但高温会暴露封装材料热稳定性、镀层质量及长期存储可靠性等问题，例如金属间化合物影响、材料老化变形或参数漂移等。

可以看出，Group A测试如同一道严密的筛选网，这些在实验室里经过多重验证的芯片，最终将作为车上各单元模块的核心或桥梁，在真实的汽车世界中“服务于”每一次出行。