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干货分享 | 车用 IC 寿命如何精准计算？寿命计算核心模型全解析
原创
2025-07-17 17:00:00
技术文章
作者： SGS_SEMI
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在汽车电子可靠性领域，AEC-Q100标准认证作为车用IC的上车“入场券”，确保芯片在极端工况下的稳定性和可靠性。然而，AEC-Q100作为通用标准，在某些场景下无法覆盖客户应用需求（如延长寿命、极端温度、高湿的特殊环境等），此时就需要基于任务配置文件（即器件在实际应用中的环境与功能负荷）制定可靠性测试计划，确保器件满足特定场景的需求。而寿命计算核心模型就是调整任务配置文件的关键工具。
3大核心模型：各有专攻的 “寿命计算器”
■ 阿伦尼乌斯方程：高温环境下的 “时间转换器”
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- 原理：通过高温加速测试（如HTOL），将芯片在加速温度条件下（如125℃）的1000小时测试等效转换为实际应用中（如87°C） 的15年寿命。
- 加速因子公式：
Ea为激活能；kB为玻尔兹曼常数；Tu为实际使用温度；Tt为加速测试温度。 - 应用场景：引擎舱芯片需验证高温下的长期可靠性。
■ Coffin-Manson模型：热机械应力的 "疲劳计算器"
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- 原理：量化温度循环（TC）对焊点 / 封装的疲劳损伤，揭示循环次数与材料寿命的关系。
- 加速因子公式：
m为Coffin-Manson系数；ΔTu为实际使用温差；ΔTt为加速测试温差。 - 应用场景：某些车用IC需要满足高频启停需求，如发动机频繁启停。
■ Hallberg-Peck模型：湿度应力的 "腐蚀预警器"
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- 原理：模拟高温高湿环境（如85% RH/85°C）对焊盘腐蚀的加速效应，预估产品抗腐蚀能力。
- 加速因子公式：
p为Hallberg-Peck系数；Ea为激活能；kB为玻尔兹曼常数；Tu为实际使用温度；Tt为加速测试温度；Hu为实际使用相对湿度；Ht为加速测试相对湿度。 - 应用场景：适用于车身电子等潮湿场景，精准覆盖实际工况。
综合模型：应对复杂场景的 “全能计算器”
- 原理：高温加速+电加速的综合加速，计算总的加速因子。
- 加速因子公式：
AFT由阿伦尼乌斯方程（Arrhenius Model）计算得出。AFV计算公式如下：
Vuse为实际使用电压；Vstress为加速测试使用电压；β为电压加速因子。 - 应用场景：考虑到电加速影响，更加精确地计算综合加速因子。
寿命计算模型是AEC-Q100 “基于失效机制” 的核心技术载体，衔接实际场景与实验室测试，助力芯片企业实现测试与工况科学映射、定制方案、平衡效率与准确性、规避新材料工艺风险，寿命计算模型将“可靠性”转化为可量化的测试方案，保障了汽车IC极端环境下寿命要求，提升认证效率，是企业满足定制需求、加速产品上车的关键能力。
SGS“全链路” 验证能力，让寿命测试更靠谱
- 标准对齐：作为AEC委员会成员，SGS深度参AEC Q系列标准制定，能快速解读最新要求。
- 专属方案：根据客户需求，利用加速模型设计专属测试方案。
- 效率保障：SGS依托全球实验室网络支持，有效缩短整体认证周期，让产品更快上车。
随着碳化硅(SiC)、铜导线(Cu wire)等材料的应用和普及，传统模型需要结合JESD94等新标准进行扩展。SGS通过材料分析和失效机理研究，正在为这些新兴技术提供更可靠的寿命评估方案。
本文著作权归SGS所有，商业转载请联系获得正式授权，非商业请注明出处
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