颜 燕，帅

（中国电子科技集团公司第58研究所，江苏 无锡 214035）

1 前言

从集成电路（IC）的诞生开始，不断提升产品使用寿命一直是IC设计、制程研究开发和产品生产中的一个重要部分。在系统集成的电子信息时代，几乎所有电子产品都由众多不同种类的IC整合而成，任何一块IC的质量和可使用时间都影响到整个系统的稳定性，甚至对系统造成毁灭性的后果，而使其他原本完好的电路也变成废品。因此，集成电路的使用寿命是产品可靠性最重要的量化特征，体现了IC生产商的核心竞争力。

2 集成电路的可靠性指标

通常用于评价集成电路长期使用寿命的指标为MTTF（Mean Time To Failure，平均无故障时间），另一个常见的单位为FIT（Failure in Time），用于表征集成电路长期失效率，定义为每109元器件-小时（device-hour）所发生的失效数。二者互为反比关系，公式为MTTF=109/FIT。

自20世纪90年代初期亚微米的工艺制程，乃至2000年0.18μm的深亚微米工艺，集成电路不仅在面积上缩小了50倍以上，性能和应用范围也得到大幅提升，尤其是可靠性寿命也提升了一个量级，由数十个FIT达到了数个FIT。

图1 集成电路预计寿命发展图

3 集成电路的失效特征

集成电路的失效率与时间的关系可以用一条浴盆曲线（Bathtub Curve）来表示，见图2。

图2 集成电路失效“浴盆曲线”

大体上，集成电路的失效率分三个阶段呈现不同特征。

3.1 早期失效期

这个阶段产品的总体失效率相对偏高并快速下降，造成失效的原因在于IC设计和生产过程中的缺陷，比如离子沾污等，一般用PPM（Parts Per Million，百万分之一）表示，该阶段器件的失效率与时间的关系符合韦伯分布（Weibull Distribution）。……