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干貨分享 | 車用 IC 壽命如何精準計算？壽命計算核心模型全解析

原創

2025-07-17 17:00:00

技術文章

作者： SGS_SEMI

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在汽車電子可靠性領域，AEC-Q100標準認證作為車用IC的上車“入場券”，確保芯片在極端工況下的穩定性和可靠性。然而，AEC-Q100作為通用標準，在某些場景下無法覆蓋客戶應用需求（如延長壽命、極端溫度、高濕的特殊環境等），此時就需要基于任務配置文件（即器件在實際應用中的環境與功能負荷）制定可靠性測試計劃，確保器件滿足特定場景的需求。而壽命計算核心模型就是調整任務配置文件的關鍵工具。

車用IC壽命計算核心模型解析

3大核心模型：各有專攻的 “壽命計算器”

■ 阿倫尼烏斯方程：高溫環境下的 “時間轉換器”

- 原理：通過高溫加速測試（如HTOL），將芯片在加速溫度條件下（如125℃）的1000小時測試等效轉換為實際應用中（如87°C）的15年壽命。
- 加速因子公式：
  
  E_a為激活能；k_B為玻爾茲曼常數；T_u為實際使用溫度；T_t為加速測試溫度。
- 應用場景：引擎艙芯片需驗證高溫下的長期可靠性。

■ Coffin-Manson模型：熱機械應力的 "疲勞計算器"

- 原理：量化溫度循環（TC）對焊點 / 封裝的疲勞損傷，揭示循環次數與材料壽命的關系。
- 加速因子公式：
  
  m為Coffin-Manson系數；ΔT_u為實際使用溫差；ΔT_t為加速測試溫差。
- 應用場景：某些車用IC需要滿足高頻啟停需求，如發動機頻繁啟停。

■ Hallberg-Peck模型：濕度應力的 "腐蝕預警器"

- 原理：模擬高溫高濕環境（如85% RH/85°C）對焊盤腐蝕的加速效應，預估產品抗腐蝕能力。
- 加速因子公式：
  
  p為Hallberg-Peck系數；E_a為激活能；k_B為玻爾茲曼常數；T_u為實際使用溫度；T_t為加速測試溫度；H_u為實際使用相對濕度；H_t為加速測試相對濕度。
- 應用場景：適用于車身電子等潮濕場景，精準覆蓋實際工況。

綜合模型：應對復雜場景的 “全能計算器”

原理：高溫加速+電加速的綜合加速，計算總的加速因子。
加速因子公式：

AF_T由阿倫尼烏斯方程（Arrhenius Model）計算得出。AF_V計算公式如下：

V_use為實際使用電壓；V_stress為加速測試使用電壓；β為電壓加速因子。
應用場景：考慮到電加速影響，更加精確地計算綜合加速因子。

壽命計算模型是AEC-Q100 “基于失效機制” 的核心技術載體，銜接實際場景與實驗室測試，助力芯片企業實現測試與工況科學映射、定制方案、平衡效率與準確性、規避新材料工藝風險，壽命計算模型將“可靠性”轉化為可量化的測試方案，保障了汽車IC極端環境下壽命要求，提升認證效率，是企業滿足定制需求、加速產品上車的關鍵能力。

SGS“全鏈路” 驗證能力，讓壽命測試更靠譜