CN112505519A - 一种监测及确认半导体器件老化状态的方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体老化测试技术领域，公开了一种监测及确认半导体器件老化状态的方法，包括：持续采集一段时间内所述半导体器件的至少一个性能参数；监测至少一个所述性能参数的数值变化；根据所述性能参数的数值变化确认所述半导体器件的老化状态。本发明通过监测半导体器件一种或多种性能参数的组合的数值变化，能够及时监测和确认老化完成的时间点，有效缩短了老化测试的时间，进而提高了产品的质量且降低了测试成本。

Description

一种监测及确认半导体器件老化状态的方法、装置及计算机 可读存储介质

技术领域

本发明属于半导体老化测试技术领域，具体涉及一种监测及确认半导体器件老化状态的方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

所有半导体零部件生产后，要经过一段"初生老化期"后才进入稳定状态，一般"初生老化期"大约持续1-6个月，而后进入稳定期，大约在5-20年。因此很多电子产品在销售后3-6个月的反修比较严重，过了六个月后便基本上反修率很低。根据此特性，半导体器件生产厂家会在产品出厂前对半导体器件进行老化测试。其目的是用各种方法在尽量短的时间内让内存芯片完成实际需要3-6个月的老化过程。

现有技术中，通常采用一定的方式对半导体器件进行“加速老化”，例如"加电压"、"提升温度"等方法，然而过分加压会影响产品寿命，而且最多只能加速5-7倍，以等同6个月的老化要求，需时约一个多月，其成本非常高；此外，上述方法对于产品老化完成的时间点是很难评估的，这就造成了在老化测试过程中往往存在两种现象：1)为了保证充分老化，老化测试耗时过长，造成成本增加以及半导体芯片过老化；2)老化时间不够，芯片没有能够达致稳定的阶段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种监测及确认半导体器件老化状态的方法、装置及计算机可读存储介质，用以解决现有技术中缺乏有效的半导体器件老化状态的监测方法的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种监测及确认半导体器件老化状态的方法，所述方法包括：

持续采集一段时间内所述半导体器件的至少一个性能参数；

监测至少一个所述性能参数的数值变化；

根据所述性能参数的数值变化确认所述半导体器件的老化状态。

进一步的，所述根据所述性能参数的数值变化确认所述半导体器件的老化状态包括：

当所述性能参数的数值处于波动状态时，判定所述半导体器件的老化未完成；

当所述性能参数的数值达到稳定状态时，判定所述半导体器件的老化已完成。

进一步的，当所述半导体器件为动态记忆内存时，所述方法包括：

持续采集一段时间内所述动态记忆内存的至少一个性能参数；

监测至少一个所述性能参数的数值变化；

当所述性能参数的数值处于波动状态时，判定所述动态记忆内存的老化未完成；

当所述性能参数的数值达到稳定状态时，判定所述动态记忆内存的老化已完成。

进一步的，所述性能参数包括Data Retention、tWR、tRefresh、tDelay、tRFC、tWR中的一种或多种性能参数。

进一步的，当所述性能参数为Data Retention时，所述方法包括：

依次持续采集N个时间点的Data Retention，并将所述N个时间点对应记录为时间点T₁、T₂、T₃...T_N；

将所述时间点T₁、T₂、T₃...T_N作为横坐标，将其分别对应的Data Retention值D₁、D₂、D₃...D_N作为纵坐标，对连续一段时间内的所述Data Retention做拟合曲线；其中，N＞1，N为自然数；

依次计算所述拟合曲线上坐标点(T₁，D₁)、(T₂，D₂)、(T₃，D₃)...(T_N，D_N)分别对应的斜率K₁、K₂、K₃...K_N；

依次判断所述斜率K₁、K₂、K₃...K_N是否达到斜率阈值K_i；

当所述斜率K₁、K₂、K₃...K_N未达到斜率阈值K_i时，认为所述Data Retention的数值处于波动状态，判定所述动态记忆内存的老化未完成；

当所述斜率K₁、K₂、K₃...K_N第一次达到所述斜率阈值K_i时，认为所述DataRetention的数值达到稳定状态，判定所述动态记忆内存的老化已完成。

进一步的，所述当所述斜率K₁、K₂、K₃...K_N第一次达到所述斜率阈值K_i时，所述DataRetention的数值达到稳定状态，判定所述动态记忆内存的老化已完成之后，还包括：

获取所述斜率达到所述斜率阈值K_i时对应的时间点T_i，并该所述时间点T_i记录为所述动态记忆内存老化完成的时间节点。

本发明还提供一种监测及确认半导体器件老化状态的装置，所述装置包括：

性能参数采集单元，用于持续采集一段时间内所述半导体器件的至少一个性能参数；

性能参数监测单元，用于监测至少一个所述性能参数的数值变化，

老化状态确认单元，用于根据所述性能参数的数值变化确认所述半导体器件的老化状态。

进一步的，所述老化状态确认单元包括：

第一确认模块，用于当所述性能参数的数值处于波动状态时，判定所述半导体器件的老化未完成；

第二确认模块，用于当所述性能参数的数值达到稳定状态时，判定所述半导体器件的老化已完成。

进一步的，所述装置还包括依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如上述的监测及确认半导体器件老化状态的方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述的监测及确认半导体器件老化状态的方法。

本发明的有益效果为：通过持续采集一段时间内半导体器件的至少一个性能参数；然后通过监测至少一个所述性能参数的数值变化，并根据所述性能参数的数值变化判断所述半导体器件的老化状态。即性能参数的数值处于波动状态时，判定所述半导体器件的老化未完成；当其数值达到稳定状态时，判定所述半导体器件的老化已完成。通过监测半导体器件一种或多种性能参数的组合的数值变化，能够及时确认到老化完成的时间点，有效缩短了老化测试的时间，进而提高了产品的质量且降低了测试成本。

附图说明

图1是本发明一种监测及确认半导体器件老化状态的方法流程图；

图2是本发明实施例中步骤S2的方法流程示意图；

图3是本发明实施例中动态记忆内存老化状态监测的方法流程图；

图4是本发明实施例中性能参数为Data Retention时的方法流程图；

图5是本发明实施例中性能参数为Data Retention时的验证例图；

图6是本发明一种监测及确认半导体器件老化状态装置的模块示意图。

具体实施方式

为使本说明书实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明保护的范围。

应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。

应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

应当理解，在本文中若将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，在本文中若将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，表示不存在中间单元。另外，应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”,“相邻”对“直接相邻”等等)。

应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本发明的示例实施例。若本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解，若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中被使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

应当理解，还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如,取决于所涉及的功能/动作,实际上可以实质上并发地执行,或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以

在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清。

实施例一

为了解决现有技术中存在的缺乏有效的监测半导体器件的老化状态的方法的技术问题，本申请实施例提供了一种监测及确认半导体器件的老化状态的方法，该监测及确认半导体器件的老化状态的方法通过监测半导体器件一种或多种性能参数的组合的数值变化，能够及时确认到老化完成的时间点，有效缩短了老化测试的时间，进而提高了产品的质量且降低了测试成本。

本申请实施例提供的监测及确认半导体器件的老化状态的方法可应用于各类型网络设备的半导体器件的老化测试中，例如可以是智能终端，包括但不限于智能手机、平板电脑、车载电脑、个人电脑(personal computer，PC)、膝上型便携计算机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、移动上网设备(mobile Internet device，MID)等网络设备的半导体存储器上上，具体不做限定。

如图1-4所示，是本申请实施例提供的监测及确认半导体器件的老化状态的方法的流程图，包括如下步骤：

步骤S1，持续采集一段时间内所述半导体器件的至少一个性能参数；

在本发明实施例中，所述半导体器件具体可以是半导体存储器，包括但不限于随机存取存储器(简称RAM)，包括DRAM(动态随机存取存储器)、SRAM(静态随机存取存储器)、只读存储器(只读ROM)和Flash存储器。其中，所述连续一段时间可以是7天、10天、15天等，具体根据不同类型的半导体存储器可以做不同的选择，此处不做限定。

步骤S2，监测至少一个所述性能参数的数值变化；

步骤S3，根据所述性能参数的数值变化确认所述半导体器件的老化状态。

在本发明实施例中，优选的，所述步骤S3具体包括：

步骤S31，当所述性能参数的数值处于波动状态时，判定所述半导体器件的老化未完成；

步骤S32，当所述性能参数的数值达到稳定状态时，判定所述半导体器件的老化已完成。

作为本发明的一个优选实施例，当所述半导体器件为动态记忆内存时，所述监测及确认方法包括：

在本发明实施例中，我们知道，内存的老化主要是指内存记忆体的记忆能力衰退，内存芯片的记忆能力是指内存单元中的数据保持能力(Data Retention)，因此，通过持续监测内存单元中的Data Retention参数的数值变化，当监测到数据保持能力在某一时间点之后趋于稳定不变时，证明老化已经完成，具体实现方式可以如下:

步骤S1A，持续采集一段时间内所述动态记忆内存的至少一个性能参数；

在本发明实施例中，具体的，所述性能参数包括Data Retention、tWR、tRefresh、tDelay、tRFC、tWR中的一种或多种性能参数，当然可以理解的是，所述性能参数还包括其他常用的用来表征所述动态记忆内存性能的参数，具体不做限定。

步骤S2A，监测至少一个所述性能参数的数值变化；

步骤S31A，当所述性能参数的数值处于波动状态时，判定所述动态记忆内存的老化未完成。

步骤S32A，当所述性能参数的数值达到稳定状态时，判定所述动态记忆内存的老化已完成。

在本发明实施例中，当监测的性能参数为动态记忆内存的数据保持能力参数DataRetention时，所述方法具体包括；

步骤S1a，依次持续采集N个时间点的Data Retention，并将所述N个时间点对应记录为时间点T₁、T₂、T₃...T_N；

步骤S2b，将所述时间点T₁、T₂、T₃...T_N作为横坐标，将其分别对应的DataRetention值D₁、D₂、D₃...D_N作为纵坐标，对连续一段时间内的所述Data Retention做拟合曲线；其中，N＞1，N为自然数；

步骤S2c，依次计算所述拟合曲线上坐标点(T₁，D₁)、(T₂，D₂)、(T₃，D₃)...(T_N，D_N)分别对应的斜率K₁、K₂、K₃...K_N；

步骤S2d，依次判断所述斜率K₁、K₂、K₃...K_N是否达到斜率阈值K_i；

步骤S31e，当所述斜率K₁、K₂、K₃...K_N未达到斜率阈值K_i时，认为所述DataRetention的数值处于波动状态，判定所述动态记忆内存的老化未完成；

步骤S32f，当所述斜率K₁、K₂、K₃...K_N第一次达到所述斜率阈值K_i时，认为所述DataRetention的数值达到稳定状态，判定所述动态记忆内存的老化已完成。

在本发明实施中，优选的，所述步骤S3f之后，还包括：

步骤S4g，获取所述斜率达到所述斜率阈值K_i时对应的时间点T_i，并该所述时间点T_i记录为所述动态记忆内存老化完成的时间节点。

作为本明的一个可实现的方式，下表为本发明实施例的一个验证例，具体如下：

如图5所示，实线表示的是本发明实施例中的监测及确认半导体器件老化状态的方法在一段时间内监测的数据保持能力的参数，可以看出，内存单元的数据保持能力参数在前期一段时间内处于持续下降状态，但在第七天之后，就开始进入稳定状态，相比正常的能发现内存老化的3-6个月的时间以及标准状态下一个月能发现内存老化而言，本发明实施例的内存老化测试方法能够及早的检测到内存老化的时间，极大的缩短了老化测试的时间。

本发明实施例通过持续采集一段时间内半导体器件的至少一个性能参数；然后通过监测至少一个所述性能参数的数值变化，并根据所述性能参数的数值变化判断所述半导体器件的老化状态。即性能参数的数值处于波动状态时，判定所述半导体器件的老化未完成；当其数值达到稳定状态时，判定所述半导体器件的老化已完成。通过监测半导体器件一种或多种性能参数的组合的数值变化，能够及时确认到老化完成的时间点，有效缩短了老化测试的时间，进而提高了产品的质量且降低了测试成本。

实施例二

如图5所示，本发明还提供一种监测半导体器件老化状态装置100，包括：

性能参数采集单元1，用于持续采集一段时间内所述半导体器件的至少一个性能参数；

在本发明实施例中，所述半导体器件具体可以是半导体存储器，包括但不限于随机存取存储器(简称RAM)，包括DRAM(动态随机存取存储器)和SRAM(静态随机存取存储器)以及只读存储器(只读ROM)和Flash存储器。其中，所述连续一段时间可以是7天、10天、15天等，具体根据不同类型的半导体存储器可以做不同的选择，此处不做限定。

性能参数监测单元2，用于监测至少一个所述性能参数的数值变化；

老化状态确认单元3，根据所述性能参数的数值变化确认所述半导体器件的老化状态。

在本发明实施例中，优选的，所述老化状态确认单元3具体包括：

第一确认模块31，用于当所述性能参数的数值处于波动状态时，判定所述半导体器件的老化未完成；

第二确认模块32，用于当所述性能参数的数值达到稳定状态时，判定所述半导体器件的老化已完成。

优选的，本发明实施例中的监测及确认半导体器件老化状态装置，还包括依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如上述的监测及确认半导体器件老化状态方法。

应当理解，在本申请实施例中，处理器可以是中央处理单元，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

实施例三

本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序包括程序指令，计算机程序可存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。

因此，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上述的监测及确认半导体器件老化状态方法。所述存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。例如，各个单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。例如，虽然本专利是以内存颗粒的“数据保持能力”作为指标，但任何以JEDEC标准中提到的参数作为指标，以类似的方式作为判断标准的方法和装置都应该属于本发明的权利。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种监测及确认半导体器件老化状态的方法，其特征在于，所述方法包括：

持续采集一段时间内所述半导体器件的至少一个性能参数；

监测至少一个所述性能参数的数值变化；

根据所述性能参数的数值变化确认所述半导体器件的老化状态。

2.根据权利要求1的一种监测及确认半导体器件老化状态的方法，其特征在于，所述根据所述性能参数的数值变化确认所述半导体器件的老化状态包括：

当所述性能参数的数值处于波动状态时，判定所述半导体器件的老化未完成；

当所述性能参数的数值达到稳定状态时，判定所述半导体器件的老化已完成。

3.根据权利要求2所述的一种监测及确认半导体器件老化状态的方法，其特征在于，当所述半导体器件为动态记忆内存时，所述方法包括：

持续采集一段时间内所述动态记忆内存的至少一个性能参数；

监测至少一个所述性能参数的数值变化；

当所述性能参数的数值处于波动状态时，判定所述动态记忆内存的老化未完成；

当所述性能参数的数值达到稳定状态时，判定所述动态记忆内存的老化已完成。

4.根据权利要求3所述的一种监测及确认半导体器件老化状态的方法，其特征在于，所述性能参数包括Data Retention、tWR、tRefresh、tDelay、tRFC、tWR中的一种或多种性能参数。

5.根据权利要求4所述的一种监测及确认半导体器件老化状态的方法，其特征在于，当所述性能参数为Data Retention时，所述方法包括：

依次持续采集N个时间点的Data Retention，并将所述N个时间点对应记录为时间点T₁、T₂、T₃...T_N；

将所述时间点T₁、T₂、T₃...T_N作为横坐标，将其分别对应的Data Retention值D₁、D₂、D₃...D_N作为纵坐标，对连续一段时间内的所述Data Retention做拟合曲线；其中，N＞1，N为自然数；

依次计算所述拟合曲线上坐标点(T₁，D₁)、(T₂，D₂)、(T₃，D₃)...(T_N，D_N)分别对应的斜率K₁、K₂、K₃...K_N；

依次判断所述斜率K₁、K₂、K₃...K_N是否达到斜率阈值K_i；

当所述斜率K₁、K₂、K₃...K_N未达到斜率阈值K_i时，认为所述Data Retention的数值处于波动状态，判定所述动态记忆内存的老化未完成；

当所述斜率K₁、K₂、K₃...K_N第一次达到所述斜率阈值K_i时，认为所述Data Retention的数值达到稳定状态，判定所述动态记忆内存的老化已完成。

6.根据权利要求5所述的一种监测及确认半导体器件老化状态的方法，其特征在于，所述当所述斜率K₁、K₂、K₃...K_N第一次达到所述斜率阈值K_i时，认为所述Data Retention的数值达到稳定状态，判定所述动态记忆内存的老化已完成之后，还包括：

获取所述斜率达到所述斜率阈值K_i时对应的时间点T_i，并该所述时间点T_i记录为所述动态记忆内存老化完成的时间节点。

7.一种监测及确认半导体器件老化状态的装置，其特征在于，所述装置包括：

性能参数采集单元，用于持续采集一段时间内所述半导体器件的至少一个性能参数；

性能参数监测单元，用于监测至少一个所述性能参数的数值变化，

老化状态确认单元，用于根据所述性能参数的数值变化确认所述半导体器件的老化状态。

8.根据权利要求7所述的一种监测及确认半导体器件老化状态的装置，其特征在于，所述老化状态确认单元包括：

第一确认模块，用于当所述性能参数的数值处于波动状态时，判定所述半导体器件的老化未完成；

第二确认模块，用于当所述性能参数的数值达到稳定状态时，判定所述半导体器件的老化已完成。

9.根据权利要求7或8所述的一种监测及确认半导体器件老化状态的装置，其特征在于，还包括依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如权利要求1～6任意一项所述的监测及确认半导体器件老化状态的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1～6任意一项所述的监测及确认半导体器件老化状态的方法。

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