非易失性存储器芯片的可靠性测试要求

非易失性存储器（NVM）芯片广泛应用于各种设备中，从智能手机、个人电脑到服务器和工业控制系统，都是不可或缺的关键组件，它们不仅提高了数据的安全性和可靠性，还极大地增强了系统的整体性能。此外，为了满足特定的功能需求和提高系统的可靠性与便捷性，如存储配置信息、快速启动、减少外部组件、用户数据存储、存储固件版本等，一些芯片中也会集成非易事性存储模块。

为了评估它们的存储能力可靠性，AEC Q100标准中针对这两类芯片提出了特定可靠性测试要求——非易失性耐久、数据保持和工作寿命，参考子标准为AEC Q100-005，主要考察三部分能力：

1不出现故障的情况下承受重复的数据更改（编程/擦除耐久性）

2在非易失性存储器预期寿命期间保留数据（数据保持）

3施加电偏压的情况下承受恒定温度（工作寿命）

测试程序

包含非易失性存储器（NVM）的器件在进行高温数据保持（HTDR）、高温操作寿命（HTOL）和低温数据保持（LTDR）测试之前，应首先通过编程/擦除耐久性测试进行预处理。

Ⅰ.循环擦写读程序

器件应按照器件规格说明书中规定的最小循环次数进行编程/擦除耐久性循环测试。耐久性测试应在下述温度和循环频率的条件下进行：

a器件应按照器件规格说明书中规定的最小循环次数进行编程/擦除耐久性循环测试。耐久性测试应在下述温度和循环频率的条件下进行：

1高温循环

循环测试应在温度T ≥ 85°C的条件下进行，总循环时间不得超过加速产品寿命的15%。

循环之间或循环组之间的延迟是允许的，只要延迟在整个循环期间均匀分布，且包括延迟在内的总循环时间不超过上述规定。

2低温循环

循环测试应在温度T ≤ 55°C的条件下进行。

循环之间或循环组之间的延迟是允许的，只要延迟在整个循环期间均匀分布，且包括延迟在内的总循环时间不超过产品寿命的15%。

b循环测试应连续进行，一个循环定义为从一种状态过渡到另一种状态，然后再回到原始状态（即，在存储器阵列的所有位单元中，从“1”变为“0”，再变回“1”；或从“0”变为“1”，再变回“0”）。在耐久性测试期间，每个编程和擦除操作都必须经过验证，确认已成功完成，并通过读取操作验证预期的数据状态。

c完成指定次数的编程/擦除循环后，按照器件规格说明书的要求验证功能。

Ⅱ.循环后高温数据保持（HTDR）程序

按照第2.1节在高温下循环的单元，应根据其规定的等级和预期的用户指定任务剖面，进行高温数据保持测试（HTDR）。

Ⅲ.循环后低温数据保持（LTDR）程序

按照第2.1节在低温下循环的单位，应在最高55°C下进行至少1000小时的存储。

Ⅳ.高温操作寿命（HTOL）程序

嵌入式和独立式NVM器件应根据AEC-Q100表2进行高温操作寿命（HTOL）测试，使用符合或超过器件指定操作温度等级HTOL要求的温度和持续时间条件。在测试期间，应访问NVM阵列中的所有地址（读取）以达到最大可能的读取次数（根据AEC-Q100测试B3），同时不影响逻辑电路的HTOL测试（根据AEC-Q100测试B1）。否则，应对NVM和逻辑存储块分别进行HTOL测试。在测试期间，对于嵌入式闪存微处理器，必须以全速连续执行完整的存储器阵列校验和（即“位翻转”）测试。经供应商和客户同意后，独立式闪存（离散式）可免除此校验和要求。

Ⅴ.测试注意事项

应采取预防措施，确保器件不会因器件或测试器的热失控而损坏，并防止电气损坏。

Ⅵ.测量

a电气测量

电气测量应根据适用的器件规范在指定间隔进行。中期和最终电气测量应在器件从规定的测试条件中移除后的96小时内完成。

b所需测量

电气测量应包含适用器件规范中规定的参数和功能测试。

c测量条件

在将器件从测试室中取出之前，应将环境温度恢复到室温，同时保持器件上的指定电压。测试应在典型条件下进行，并根据部件规格和AEC-Q100第1.3.3节中列出的相应部件等级，在温度范围内的最低和最高温度下进行。

失效判据

如果参数限值超出范围，器件不再满足器件规范的要求，或者器件无法保持其预期的数据状态，则将该器件定义为失效。在编程/擦除耐久性循环测试期间，如果写入或擦除事件未在规定的最大时间内完成，或者事件完成但存储器阵列内的数据模式与预期的数据模式不符，则视为失效。