通用微处理器等效老化试验方法分析与研究

通用CPU 等效老化信号确定

通用CPU 老化时要同时加上时钟和复位信号，为了使得不同产品在相同的“归一化老化电流”下进行老化，必须确定时钟和复位信号频率对CPU 老化电流的影响。

本文设计了一系列实验，实验采用了四种不同公司、不同设计、不同工艺，相同封装的几组样品，有关试验样品的具体信息见表1，其中XXX-33 为国内某公司产品。

采用前面确定的通用CPU 动态老化线路，对表1 列出的四种产品进行了实验。图1 是IntelDX2-66老化电源电流Icc随Reset、CLK 信号频率变化曲线，其他几种产品的实验结果与图1 类似。

从图1 可以看出不加Reset 信号时老化电源电流远远小于Reset 频率不为0 的情况；Reset 频率在500Hz、1kHz 直到10kHz，IntelDX2-66CPU486 老化电源电流Icc值随CLK 频率变化趋势几乎可以认为是相重合的直线，说明Reset 频率变化对老化电流的影响不大，而老化电流随CLK 的频率呈线性变化，CLK 频率对老化电流的影响十分显著。

图2 是在Reset 频率为10kHz时，四种不同CPU486 老化电流随CLK 频率变化的曲线。从图2 可以方便地得出各款CPU486 的老化电流Icc随CLK 频率变化的斜率。同时从各自的数据手册上可以查出在额定频率下的工作电流值。表2 给出了四种CPU486 老化电流随CLK 频率变化的斜率k 值（为实验值）及额定频率下的工作电流值cc I 。

设归一化老化电流为α，根据（6）式可分别算出四种CPU486 等效老化的时钟信号频率，具体的计算结果见表3。“归一化老化电流”α的值，主要根据产品的额定功率、热阻、最高结温及老化设备能力等因素综合确定。α的值取范围为0"1，但α具体取什么值，主要受老化设备能力的限制，老化信号源频率高，可以将“归一化老化电流”α的值取得大一些，但只要所有的同类产品α值相同，老化的应力水平相当。但对于功耗特别大的产品，在老化时一定要注意α的取值，使老化时芯片温度小于最高结温的限制。









结论

通过对通用微处理器等效老化试验方法的研究，可以得出如下结论：1）等效老化试验是评估和比较不同工艺、不同设计的功能全兼容集成电路质量和可靠性水平的重要手段；2）“归一化老化电流”α是能够表征等效老化应力强度的特征参数；3）通用CPU 可以采用本文给出的等效老化试验方案实现质量和可靠性水平的有效评估和比较。