CN116754919B - 外场寿命评估方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请适用于半导体器件老化技术领域，提供了外场寿命评估方法、装置、电子设备及存储介质，该外场寿命评估方法包括：分别获取待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间，基于威布尔分布方程，分别确定待测功率放大器在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的特征寿命和形状因子，进而确定待测功率放大器的待施加电场应力、外场对应待施加电场应力的加速因子以及外场对应整机老化的加速因子，从而确定待测功率放大器的老化总时间，根据待施加电场应力和老化总时间，对待测功率放大器进行经时击穿测试，根据测试结果评估待测功率放大器的外场寿命。本申请实施例可以较准确的评估功率放大器的外场寿命。
Description
技术领域
本申请属于半导体器件老化技术领域，尤其涉及外场寿命评估方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
随着功率放大器的不断发展，栅氧化层越来越趋向于减薄，但应用场强及结温却趋向于越来越高，栅氧化层的质量对器件和电路可靠性的作用越来越重要。因此，对栅氧化层的质量要求越来越高。经时绝缘击穿（Time Dependent Dielectric Breakdown，TDDB）是评价氧化层质量的重要方法之一，TDDB是指施加的电场低于栅氧化层的本征击穿场强，并未引起本征击穿，但经历一定时间后仍发生了击穿。
功率放大器往往作为组件参与整机和基站的工作，对整机和基站的工作起到了至关重要的作用，尤其在基站工作时，无法做到随时随地拆除器件，对整机进行修善。因此，器件一旦失效，将面临基站的瘫痪，造成较大影响并伴随巨大损失，然而，相关领域中，栅氧化层的寿命评估方法以单器件为主，多为评估单器件的寿命。故评估器件栅氧化层在基站的使用寿命成为了一个迫切的问题。
发明内容
为克服缺少评估功率放大器栅氧化层在基站的使用寿命的方法的问题，本申请实施例提供了外场寿命评估方法、装置、电子设备及存储介质。
本申请是通过如下技术方案实现的：
第一方面，本申请实施例提供了一种外场寿命评估方法，包括：
分别获取待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间；所述失效时间为栅极氧化层失效导致所述待测功率放大器失效的失效时间；
基于威布尔分布方程，根据所述待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间，分别确定所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的特征寿命和形状因子；
根据所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下和外场中的形状因子和特征寿命，确定所述待测功率放大器的待施加电场应力以及外场对应所述待施加电场应力的加速因子；其中，所述待施加电场应力为所述多个不同电场应力中的一个电场应力；
根据所述待测功率放大器在整机老化中和外场中的特征寿命，确定外场对应整机老化的加速因子；
根据所述外场对应所述待施加电场应力的加速因子和所述外场对应整机老化的加速因子，确定所述待测功率放大器的老化总时间；
根据所述待施加电场应力和所述老化总时间，对所述待测功率放大器的第二样本进行经时击穿测试，基于测试结果评估所述待测功率放大器的外场寿命。
在一些实施例中，所述根据所述外场对应所述待施加电场应力的加速因子和所述外场对应整机老化的加速因子，确定所述待测功率放大器的老化总时间，包括：
将所述外场对应所述待施加电场应力的加速因子和所述外场对应整机老化的加速因子代入第一公式，计算所述待测功率放大器的老化总时间；
所述第一公式为：；
其中，为所述待测功率放大器的老化总时间，/>为所述外场对应所述整机老化的加速因子，/>为所述外场对应所述待施加电场应力的加速因子，/>为外场满载条件工作占比，N为期望外场工作年限，/>为正整数。
在一些实施例中，所述测试结果包括：所述第二样本中的失效样本数；
所述基于测试结果评估所述待测功率放大器的外场寿命，包括：
基于所述测试结果确定所述待测功率放大器的外场寿命是否超过所述期望外场工作年限；
和/或，基于所述测试结果计算所述待测功率放大器在所述期望外场工作年限内的失效率；其中所述失效率为在所述第二样本中的失效样本数除以所述第二样本的总数。
在一些实施例中，所述基于威布尔分布方程，根据所述待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间，分别确定所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的特征寿命和形状因子，包括：
对于所述多个不同电场应力中的每个电场应力，将所述待测功率放大器的各个样本在该电场应力下的失效时间分别代入所述威布尔分布方程，并将其标在直角坐标系中，对直角坐标系中的点进行曲线拟合，根据拟合后的曲线确定所述待测功率放大器在该电场应力下的特征寿命和形状因子；
将所述待测功率放大器的各个样本在整机老化中的失效时间分别代入所述威布尔分布方程，并将其标在直角坐标系中，对直角坐标系中的点进行曲线拟合，得到第一曲线，根据所述第一曲线确定所述待测功率放大器在整机老化中的特征寿命和形状因子；
将所述待测功率放大器的各个样本在外场中的失效时间分别代入所述威布尔分布方程，并将其标在直角坐标系中，对直角坐标系中的点进行曲线拟合，得到第二曲线，根据所述第二曲线确定所述待测功率放大器在外场中的特征寿命和形状因子。
在一些实施例中，所述根据所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下和外场中的形状因子和特征寿命，确定所述待测功率放大器的待施加电场应力以及外场对应所述待施加电场应力的加速因子，包括：
根据所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下和外场中的特征寿命，确定外场对应各个不同电场应力的加速因子；
根据所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下和外场中的形状因子，确定所述待测功率放大器的待施加电场应力。
在一些实施例中，所述根据所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下和外场中的形状因子和特征寿命，确定所述待测功率放大器的待施加电场应力以及外场对应所述待施加电场应力的加速因子，包括：
根据所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下和外场中的形状因子，确定所述待测功率放大器的待施加电场应力；
根据所述待测功率放大器在所述待施加电场应力下的特征寿命和在外场中的特征寿命，确定外场对应所述待施加电场应力的加速因子。
在一些实施例中，在所述分别确定所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的特征寿命和形状因子之后，还包括：
根据预存的形状因子与失效类型的对应关系，以及所述待测功率放大器在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的形状因子，确定所述待测功率放大器在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效类型是否属于同一种失效类型；
若属于同一种失效类型，则执行所述根据所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下和外场中的形状因子和特征寿命，确定所述待测功率放大器的待施加电场应力以及外场对应所述待施加电场应力的加速因子的步骤。
所述待测功率放大器为GaN功率放大器。
第二方面，本申请实施例提供了一种外场寿命评估装置，包括：
获取模块，用于分别获取待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间；所述失效时间为栅极氧化层失效导致所述待测功率放大器失效的失效时间；
第一计算模块，用于基于威布尔分布方程，根据所述待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间，分别确定所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的特征寿命和形状因子；
第二计算模块，用于根据所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下和外场中的形状因子和特征寿命，确定所述待测功率放大器的待施加电场应力以及外场对应所述待施加电场应力的加速因子；其中，所述待施加电场应力为所述多个不同电场应力中的一个电场应力；
第三计算模块，用于根据所述待测功率放大器在整机老化中和外场中的特征寿命，确定外场对应整机老化的加速因子；
第四计算模块，用于根据所述外场对应所述待施加电场应力的加速因子和所述外场对应整机老化的加速因子，确定所述待测功率放大器的老化总时间；
评估模块，用于根据所述待施加电场应力和所述老化总时间，对所述待测功率放大器的第二样本进行经时击穿测试，基于测试结果评估所述待测功率放大器的外场寿命。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的外场寿命评估方法。
第四方面，本申请实施例提供了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计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的外场寿命评估方法。
第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面中任一项所述的外场寿命评估方法。
可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
本申请实施例与相关技术相比存在的有益效果是：本申请实施例，获取待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间，并基于威布尔分布方程，分别确定待测功率放大器在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的特征寿命和形状因子，之后根据待测功率放大器在多个不同电场应力下各形状因子和各特征寿命，确定功率放大器的待施加电场应力以及外场对应待施加电场应力的加速因子，根据待测功率放大器在整机老化中和外场中的特征寿命，确定外场对应整机老化的加速因子，根据外场对应待施加电场应力的加速因子和外场对应整机老化的加速因子，确定待测功率放大器的老化总时间，根据待施加电场应力和老化总时间，对待测功率放大器的第二样本进行经时击穿测试，基于测试结果评估待测功率放大器的外场寿命。本申请实施例可以较准确的评估功率放大器的外场寿命，进而可以及时地更换功率放大器以使整机和基站持续工作。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的外场寿命评估方法的流程示意图；
图2是本申请另一实施例提供的外场寿命评估方法的流程示意图；
图3是本申请一实施例提供的外场满载条件工作占比和老化总时间的对应图；
图4是GaN功率放大器的三端口加电示意图；
图5是本申请一实施例提供的外场寿命评估装置的结构示意图；
图6是本申请另一实施例提供的外场寿命评估装置的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
功率放大器往往作为组件参与整机和基站的工作，对整机和基站的工作起到了至关重要的作用，尤其在基站工作时，无法做到随时随地拆除器件，对整机进行修善。因此，器件一旦失效，将面临基站的瘫痪，造成较大影响并伴随巨大损失，然而，相关领域中，栅氧化层的寿命评估方法以单器件为主，多为评估单器件的寿命。
基于上述问题，本申请实施例提出一种外场寿命评估方法，获取待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间，然后基于威布尔分布方程，确定待测功率放大器在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的特征寿命和形状因子，进而确定待测功率放大器的待施加电场应力和老化总时间，根据待施加电场应力和老化总时间对待测功率放大器的第二样本进行经时击穿测试，根据测试结果评估待测功率放大器的外场寿命。本申请实施例提供的外场寿命评估方法可以较准确的评估功率放大器的外场寿命，进而可以及时地更换功率放大器以使整机和基站持续工作。
图1是本申请一实施例提供的外场寿命评估方法的示意性流程图，参照图1，对该外场寿命评估方法的详述如下：
在S101中，分别获取待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间。
其中，失效时间为栅极氧化层失效导致功率放大器失效的失效时间。
可选的，待测功率放大器可以为GaN功率放大器。
在本申请的实施例中，获取GaN功率放大器的X只第一样本在电场应力1下，老化总时长为T的老化实验时的失效时间，获取GaN功率放大器的Y只第一样本在电场应力2下，老化总时长为T的老化实验时的失效时间，获取GaN功率放大器的Z只样本在电场应力3下，老化总时长为T的老化实验时的失效时间，获取GaN功率放大器的多只第一样本在整机老化中的失效时间，获取GaN功率放大器的多只第一样本在外场的失效时间。获取GaN功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间，以便后续计算GaN功率放大器在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的特征寿命和形状因子。
其中，老化总时长；/>为第/>只失效样本的失效时间；/>为第只失效样本的失效时间；/>为失效样本数的中位数，且按照四舍五入取整。
在S102中，基于威布尔分布方程，根据待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间，分别确定待测功率放大器在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的特征寿命和形状因子。
其中，特征寿命是可靠度为0.368（即失效率为0.632）时的寿命，用以描述样本达到的总体寿命水平。
形状因子决定了失效率的上升、下降或者恒定，当形状因子小于1时，威布尔分布的瞬时失效率随时间递减，失效类型属于第一种失效模型，即早期失效；当形状因子大于1时，威布尔分布的瞬时失效率随时间递增，失效类型属于第二种失效模型；当形状因子等于1时，威布尔分布的瞬时失效率恒定，失效类型属于第三种失效模型。
可选的，威布尔分布方程为，其中，/>为可靠度，/>为失效时间，/>为特征寿命，/>为形状因子。
可靠度可根据计算得出，其中/>为失效样本数，/>为按照失效时间从小到大排序后的第/>个失效样本。
在本申请的一些实施例中，在分别确定待测功率放大器在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的特征寿命和形状因子时，可以按照以下步骤确定：
对于多个不同电场应力中的每个电场应力，将待测功率放大器的各个样本在该电场应力下的失效时间分别代入威布尔分布方程，并将其标在直角坐标系中，对直角坐标系中的点进行曲线拟合，根据拟合后的曲线确定待测功率放大器在该电场应力下的特征寿命和形状因子。
将待测功率放大器的各个样本在整机老化中的失效时间分别代入威布尔分布方程，并将其标在直角坐标系中，对直角坐标系中的点进行曲线拟合，得到第一曲线，根据第一曲线确定待测功率放大器在整机老化中的特征寿命和形状因子。
将待测功率放大器的各个样本在外场中的失效时间分别代入威布尔分布方程，并将其标在直角坐标系中，对直角坐标系中的点进行曲线拟合，得到第二曲线，根据第二曲线确定待测功率放大器在外场中的特征寿命和形状因子。
可选的，可以采用最小二乘法进行曲线拟合。
在本申请的实施例中，将威布尔分布方程的两边取两次对数，即，然后将GaN功率放大器的X只第一样本在电场应力1下的失效时间分别代入取对数后的威布尔分布方程，并将各点标在以/>作为横轴，/>作为纵轴的直角坐标系中，之后采用最小二乘法将直角坐标系中的点进行拟合，进而可确定GaN功率放大器在电场应力1下的特征寿命/>，形状因子/>。
参照计算GaN功率放大器在电场应力1下的特征寿命，形状因子/>的步骤，同理可计算出GaN功率放大器在电场应力2下的特征寿命/>，形状因子/>；GaN功率放大器在电场应力3下的特征寿命/>，形状因子/>；GaN功率放大器在整机老化中的特征寿命/>，形状因子/>；以及GaN功率放大器在外场中的特征寿命/>，形状因子/>。
在S103中，根据待测功率放大器在多个不同电场应力下和外场中的形状因子和特征寿命，确定待测功率放大器的待施加电场应力以及外场对应待施加电场应力的加速因子。
其中，待施加电场应力为多个不同电场应力中的一个电场应力。
在本申请的一些实施例中，在确定待测功率放大器的待施加电场应力以及外场对应待施加电场应力的加速因子时，可以根据待测功率放大器在多个不同电场应力下和外场中的特征寿命，确定外场对应各个不同电场应力的加速因子；根据待测功率放大器在多个不同电场应力下和外场中的形状因子，确定待测功率放大器的待施加电场应力。
在本申请的实施例中，根据GaN功率放大器在电场应力1、电场应力2、电场应力3以及外场中的特征寿命，确定外场对应电场应力1的加速因子，外场对应电场应力2的加速因子/>，外场对应电场应力3的加速因子/>，其中，/>，之后根据GaN功率放大器在电场应力1、电场应力2、电场应力3以及外场中的形状因子，确定在电场应力1、电场应力2、电场应力3以及外场中的失效类型，确定哪一电场应力下的失效类型与在外场中的失效类型相同，当有多个不同电场应力下的失效类型与在外场中的失效类型相同时，从中选择在符合实际设备可实现的情况下，可最快实现的电场应力作为功率放大器的待施加电场应力。
在本申请的一些实施例中，在确定待测功率放大器的待施加电场应力以及外场对应待施加电场应力的加速因子时，还可以根据待测功率放大器在多个不同电场应力下和外场中的形状因子，确定待测功率放大器的待施加电场应力；根据待测功率放大器在待施加电场应力下的特征寿命和在外场中的特征寿命，确定外场对应待施加电场应力的加速因子。
在本申请的实施例中，根据GaN功率放大器在电场应力1、电场应力2、电场应力3以及外场中的形状因子，确定在电场应力1、电场应力2、电场应力3以及外场中的失效类型，确定哪一电场应力下的失效类型与在外场中的失效类型相同，当有多个不同电场应力下的失效类型与在外场中的失效类型相同时，从中选择在符合实际设备可实现的情况下，可最快实现的电场应力作为功率放大器的待施加电场应力，之后根据GaN功率放大器在待施加电场应力下和在外场中的特征寿命，计算出外场对应待施加电场应力的加速因子。
在S104中，根据待测功率放大器在整机老化中和外场中的特征寿命，确定外场对应整机老化的加速因子。
外场对应整机老化的加速因子可按照计算。
在S105中，根据外场对应待施加电场应力的加速因子和外场对应整机老化的加速因子，确定待测功率放大器的老化总时间。
在本申请的实施例中，在确定待测功率放大器的老化总时间时，可以将外场对应待施加电场应力的加速因子和外场对应整机老化的加速因子代入第一公式，计算待测功率放大器的老化总时间。
第一公式为：
其中，为待测功率放大器的老化总时间；/>为外场对应整机老化的加速因子；为外场对应待施加电场应力的加速因子；/>为外场满载条件工作占比，可根据不同地点历史使用量的实际情况确定；/>为期望外场工作年限，/>为正整数，可根据需要确定期望待测功率放大器在外场的工作年限。
在S106中，根据待施加电场应力和老化总时间，对待测功率放大器的第二样本进行经时击穿测试，基于测试结果评估待测功率放大器的外场寿命。
可选的，测试结果可包括第二样本中的失效样本数。
在本申请的一些实施例中，在基于测试结果评估待测功率放大器的外场寿命时，可以基于测试结果确定待测功率放大器的外场寿命是否超过期望外场工作年限；和/或，基于测试结果计算待测功率放大器在期望外场工作年限内的失效率。
其中，失效率为在第二样本中的失效样本数除以第二样本的总数。
参见图2，一些实施例中，基于图1所示的实施例，上述外场寿命评估方法在S102之后还可以包括：
S107：根据预存的形状因子与失效类型的对应关系，以及待测功率放大器在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的形状因子，确定待测功率放大器在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效类型是否属于同一种失效类型；若属于同一种失效类型，则执行根据待测功率放大器在多个不同电场应力下和外场中的形状因子和特征寿命，确定待测功率放大器的待施加电场应力以及外场对应待施加电场应力的加速因子的步骤。若不属于同一种失效类型，代表待测功率放大器在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效机理不同，失效机理不同不能计算加速因子，则此时需直接结束，不再执行后续步骤。本申请实施例仅对属于同一失效类型的情况进行处理。
根据形状因子可确定失效类型，失效类型相同，则证明造成的失效机理相同，失效模式相同，且不同应力仅影响特征寿命。
在本申请的实施例中，在确定待测功率放大器在电场应力1下、电场应力2下、电场应力3下、整机老化中和外场中的特征寿命和形状因子之后，根据形状因子，确定其各自对应的失效类型，若其属于同一种失效类型，即可执行确定待测功率放大器的待施加电场应力以及外场对应待施加电场应力的加速因子的步骤。在确定功率放大器的待施加电场应力以及外场对应待施加电场应力的加速因子之前，判断失效类型是否属于同一种失效类型，以判断失效机理是否相同。
下面通过一个实施示例对上述的外场寿命评估方法进行说明。在该实施示例中，该方法包括：
第一步，采用多个不同电场应力对GaN功率放大器的多个第一样本进行老化，并记录GaN功率放大器的失效时间：
1. 选取第一样本X只，采用电场应力1进行老化，老化总时长为第只失效样本和第/>只失效样本的平均失效时间的10倍，/>为失效样本数的中位数，且按照四舍五入取整，记录失效样品的失效时间。
2. 选取第一样本Y只，采用电场应力2进行老化，老化总时长为第只失效样本和第/>只失效样本的平均失效时间的10倍，/>为失效样本数的中位数，且按照四舍五入取整，记录失效样品的失效时间。
3. 选取第一样本Z只，采用电场应力3进行老化，老化总时长为第只失效样本和第/>只失效样本的平均失效时间的10倍，/>为失效样本数的中位数，且按照四舍五入取整，记录失效样品的失效时间。
第二步，记录整机老化时，GaN功率放大器的失效时间：
记录GaN功率放大器的多只第一样本在整机老化中的失效时间。
第三步，基于威布尔分布方程，计算GaN功率放大器在三个不同电场应力下与整机老化中的形状因子/>和特征寿命/>，其中，/>；对比/>数值，并依据特征寿命/>之间的比值计算整机老化与三个不同电场应力之间的加速因子：
基于威布尔分布方程和第一步中在电场应力1、电场应力2、电场应力3和第二步整机老化中的失效时间，分别计算GaN功率放大器在电场应力1下的特征寿命和形状因子，在电场应力2下的特征寿命/>和形状因子/>，在电场应力3下的特征寿命/>和形状因子/>，以及在整机老化中的特征寿命/>和形状因子/>。
若该4个形状因子均大于1或者均小于1或者均等于1，则证明4种应力条件所造成的失效机理相同，失效模式相同，且不同应力仅影响特征寿命。此时，特征寿命的比值即为不同应力条件所对应的加速因子。
第四步，记录GaN功率放大器在外场的失效时间，并基于威布尔分布方程，计算形状因子及特征寿命，并与在整机老化中的形状因子进行比较，计算在整机老化中与在外场工作之间的加速因子：
记录GaN功率放大器的多个第一样本在外场工作的失效时间，基于威布尔分布方程，计算出对应的形状因子及特征寿命/>，在/>和/>均大于1或者均小于1或者均等于1时，可计算出整机老化应力与外场工作应力之间的加速因子。
第五步，确定加电应力及老化总时间，并对GaN功率放大器的第二样本进行经时击穿测试，进而评估GaN功率放大器的外场寿命：
通过比较形状因子，同时考虑不同电场应力在符合实际设备可实现的情况下的实现时间，将实现时间最短的电场应力作为加电应力（即待施加电场应力），并将其作为经时击穿测试条件。
外场对应不同电场应力、整机老化应力的加速因子为特征寿命的比值，即特征寿命除以特征寿命/>；电场应力对应外场工作10年寿命所需老化总时间。其中，/>为外场对应整机老化的加速因子；/>为外场对应待施加电场应力的加速因子，/>为外场满载条件工作占比。
图3是GaN功率放大器工作在电场应力下，外场满载条件工作占比和老化总时间的对应图，其横轴为外场工作时满载条件的占比，纵轴为电场应力等效外场工作10年寿命所需老化总时间，参照图3，可明确看出外场满载条件工作占比与电场应力等效外场工作10年寿命所需老化总时间。
通过加电时间（即老化总时间）评估GaN功率放大器的外场寿命，从测试开始至内失效的第二样本可等效在外场工作10年内失效的GaN功率放大器，以此推断已发货器件的长期可靠性。
图4是GaN功率放大器的三端口加电示意图，参照图4，在对GaN功率放大器的样本进行加电过程中，对GaN功率放大器的样本采用三端口加电，即将栅端G接负电压V-，源端S接地，漏端D接正电压V+。
上述外场寿命评估方法，可以较准确的评估功率放大器的外场寿命，进而可以使相关工作人员及时地更换功率放大器以使整机和基站持续工作。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的外场寿命评估方法，图5示出了本申请实施例提供的外场寿命评估装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
参见图5，本申请实施例中的外场寿命评估装置可以包括获取模块501、第一计算模块502、第二计算模块503、第三计算模块504、第四计算模块505和评估模块506。
其中，获取模块501，用于分别获取待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间；失效时间为栅极氧化层失效导致待测功率放大器失效的失效时间。
第一计算模块502，用于基于威布尔分布方程，根据待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间，分别确定待测功率放大器在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的特征寿命和形状因子。
第二计算模块503，用于根据待测功率放大器在多个不同电场应力下和外场中的形状因子和特征寿命，确定待测功率放大器的待施加电场应力以及外场对应待施加电场应力的加速因子；其中，待施加电场应力为多个不同电场应力中的一个电场应力。
第三计算模块504，用于根据待测功率放大器在整机老化中和外场中的特征寿命，确定外场对应整机老化的加速因子。
第四计算模块505，用于根据外场对应待施加电场应力的加速因子和外场对应整机老化的加速因子，确定待测功率放大器的老化总时间。
评估模块506，用于根据待施加电场应力和老化总时间，对待测功率放大器的第二样本进行经时击穿测试，基于测试结果评估待测功率放大器的外场寿命。
可选的，第四计算模块505具体用于：将外场对应待施加电场应力的加速因子和外场对应整机老化的加速因子代入第一公式，计算待测功率放大器的老化总时间。
第一公式为：；其中，/>为待测功率放大器的老化总时间，为外场对应整机老化的加速因子，/>为外场对应待施加电场应力的加速因子，/>为外场满载条件工作占比，/>为期望外场工作年限，/>为正整数。
可选的，评估模块506具体用于：基于测试结果确定待测功率放大器的外场寿命是否超过期望外场工作年限。
和/或，基于测试结果计算待测功率放大器在期望外场工作年限内的失效率；其中，测试结果包括第二样本中的失效样本数，失效率为在第二样本中的失效样本数除以第二样本的总数。
可选的，第一计算模块502具体用于：对于多个不同电场应力中的每个电场应力，将待测功率放大器的各个样本在该电场应力下的失效时间分别代入威布尔分布方程，并将其标在直角坐标系中，对直角坐标系中的点进行曲线拟合，根据拟合后的曲线确定待测功率放大器在该电场应力下的特征寿命和形状因子。
将待测功率放大器的各个样本在整机老化中的失效时间分别代入威布尔分布方程，并将其标在直角坐标系中，对直角坐标系中的点进行曲线拟合，得到第一曲线，根据第一曲线确定待测功率放大器在整机老化中的特征寿命和形状因子。
将待测功率放大器的各个样本在外场中的失效时间分别代入威布尔分布方程，并将其标在直角坐标系中，对直角坐标系中的点进行曲线拟合，得到第二曲线，根据第二曲线确定待测功率放大器在外场中的特征寿命和形状因子。
可选的，第二计算模块503具体用于：根据待测功率放大器在多个不同电场应力下和外场中的特征寿命，确定外场对应各个不同电场应力的加速因子；根据待测功率放大器在多个不同电场应力下和外场中的形状因子，确定待测功率放大器的待施加电场应力。
或者，根据待测功率放大器在多个不同电场应力下和外场中的形状因子，确定待测功率放大器的待施加电场应力；根据待测功率放大器在待施加电场应力下的特征寿命和在外场中的特征寿命，确定外场对应待施加电场应力的加速因子。
可选的，图6示出了本申请另一实施例提供的外场寿命评估装置的结构框图，参照图6，本申请实施例中的外场寿命评估装置的第一计算模块502之后还包括判断模块507。
判断模块507具体用于：根据预存的形状因子与失效类型的对应关系，以及待测功率放大器在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的形状因子，确定待测功率放大器在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效类型是否属于同一种失效类型；若属于同一种失效类型，则执行第二计算模块503的步骤。
可选的，获取模块501具体用于：待测功率放大器为GaN功率放大器。
需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请实施例还提供了一种电子设备，参见图7，该电子设备700可以包括：至少一个处理器710、存储器720以及存储在所述存储器720中并可在所述至少一个处理器710上运行的计算机程序，所述处理器710执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤，例如图1所示实施例中的步骤S101至步骤S106。或者，处理器710执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图5所示模块501至506的功能。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器720中，并由处理器710执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序段，该程序段用于描述计算机程序在电子设备700中的执行过程。
本领域技术人员可以理解，图7仅仅是电子设备的示例，并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如输入输出设备、网络接入设备、总线等。
处理器710可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal 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。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。
存储器720可以是电子设备的内部存储单元，也可以是电子设备的外部存储设备，例如插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC），安全数字（Secure Digital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。所述存储器720用于存储所述计算机程序以及电子设备所需的其他程序和数据。所述存储器720还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
总线可以是工业标准体系结构（Industry Standard Architecture，ISA）总线、外部设备互连（Peripheral Component，PCI）总线或扩展工业标准体系结构（ExtendedIndustry Standard Architecture，EISA）总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，本申请附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。
本申请实施例提供的外场寿命评估方法可以应用于计算机、可穿戴设备、车载设备、平板电脑、笔记本电脑、上网本、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、增强现实(augmented reality，AR)/虚拟现实(virtual reality，VR)设备、手机等电子设备上，本申请实施例对电子设备的具体类型不作任何限制。
本申请实施例还提供了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计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述外场寿命评估方法各个实施例中的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端执行时实现可实现上述外场寿命评估方法各个实施例中的步骤。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccess Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，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。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种外场寿命评估方法，其特征在于，包括：
分别获取待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间；所述失效时间为栅极氧化层失效导致所述待测功率放大器失效的失效时间；
基于威布尔分布方程，根据所述待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间，分别确定所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的特征寿命和形状因子；
根据所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下和外场中的形状因子和特征寿命，确定所述待测功率放大器的待施加电场应力以及外场对应所述待施加电场应力的加速因子；其中，所述待施加电场应力为所述多个不同电场应力中的一个电场应力；
根据所述待测功率放大器在整机老化中和外场中的特征寿命，确定外场对应整机老化的加速因子；
根据所述外场对应所述待施加电场应力的加速因子和所述外场对应整机老化的加速因子，确定所述待测功率放大器的老化总时间；
根据所述待施加电场应力和所述老化总时间，对所述待测功率放大器的第二样本进行经时击穿测试，基于测试结果评估所述待测功率放大器的外场寿命；
所述根据所述外场对应所述待施加电场应力的加速因子和所述外场对应整机老化的加速因子，确定所述待测功率放大器的老化总时间，包括：
将所述外场对应所述待施加电场应力的加速因子和所述外场对应整机老化的加速因子代入第一公式，计算所述待测功率放大器的老化总时间；
所述第一公式为：；
其中，为所述待测功率放大器的老化总时间，/>为所述外场对应所述整机老化的加速因子，/>为所述外场对应所述待施加电场应力的加速因子，/>为外场满载条件工作占比，为期望外场工作年限，/>为正整数；
所述基于威布尔分布方程，根据所述待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间，分别确定所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的特征寿命和形状因子，包括：
对于所述多个不同电场应力中的每个电场应力，将所述待测功率放大器的各个样本在该电场应力下的失效时间分别代入所述威布尔分布方程，并将其标在直角坐标系中，对直角坐标系中的点进行曲线拟合，根据拟合后的曲线确定所述待测功率放大器在该电场应力下的特征寿命和形状因子；
将所述待测功率放大器的各个样本在整机老化中的失效时间分别代入所述威布尔分布方程，并将其标在直角坐标系中，对直角坐标系中的点进行曲线拟合，得到第一曲线，根据所述第一曲线确定所述待测功率放大器在整机老化中的特征寿命和形状因子；
将所述待测功率放大器的各个样本在外场中的失效时间分别代入所述威布尔分布方程，并将其标在直角坐标系中，对直角坐标系中的点进行曲线拟合，得到第二曲线，根据所述第二曲线确定所述待测功率放大器在外场中的特征寿命和形状因子。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试结果包括：所述第二样本中的失效样本数；
所述基于测试结果评估所述待测功率放大器的外场寿命，包括：
基于所述测试结果确定所述待测功率放大器的外场寿命是否超过所述期望外场工作年限；
和/或，基于所述测试结果计算所述待测功率放大器在所述期望外场工作年限内的失效率；其中所述失效率为在所述第二样本中的失效样本数除以所述第二样本的总数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下和外场中的形状因子和特征寿命，确定所述待测功率放大器的待施加电场应力以及外场对应所述待施加电场应力的加速因子，包括：
根据所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下和外场中的特征寿命，确定外场对应各个不同电场应力的加速因子；
根据所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下和外场中的形状因子，确定所述待测功率放大器的待施加电场应力。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下和外场中的形状因子和特征寿命，确定所述待测功率放大器的待施加电场应力以及外场对应所述待施加电场应力的加速因子，包括：
根据所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下和外场中的形状因子，确定所述待测功率放大器的待施加电场应力；
根据所述待测功率放大器在所述待施加电场应力下的特征寿命和在外场中的特征寿命，确定外场对应所述待施加电场应力的加速因子。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分别确定所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的特征寿命和形状因子之后，还包括：
根据预存的形状因子与失效类型的对应关系，以及所述待测功率放大器在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的形状因子，确定所述待测功率放大器在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效类型是否属于同一种失效类型；
若属于同一种失效类型，则执行所述根据所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下和外场中的形状因子和特征寿命，确定所述待测功率放大器的待施加电场应力以及外场对应所述待施加电场应力的加速因子的步骤；
所述待测功率放大器为GaN功率放大器。
6.一种外场寿命评估装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于分别获取待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间；所述失效时间为栅极氧化层失效导致所述待测功率放大器失效的失效时间；
第一计算模块，用于基于威布尔分布方程，根据所述待测功率放大器的多个第一样本在多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的失效时间，分别确定所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下、整机老化中和外场中的特征寿命和形状因子；
第二计算模块，用于根据所述待测功率放大器在所述多个不同电场应力下和外场中的形状因子和特征寿命，确定所述待测功率放大器的待施加电场应力以及外场对应所述待施加电场应力的加速因子；其中，所述待施加电场应力为所述多个不同电场应力中的一个电场应力；
第三计算模块，用于根据所述待测功率放大器在整机老化中和外场中的特征寿命，确定外场对应整机老化的加速因子；
第四计算模块，用于根据所述外场对应所述待施加电场应力的加速因子和所述外场对应整机老化的加速因子，确定所述待测功率放大器的老化总时间；
评估模块，用于根据所述待施加电场应力和所述老化总时间，对所述待测功率放大器的第二样本进行经时击穿测试，基于测试结果评估所述待测功率放大器的外场寿命；
所述第四计算模块具体用于，将所述外场对应所述待施加电场应力的加速因子和所述外场对应整机老化的加速因子代入第一公式，计算所述待测功率放大器的老化总时间；
所述第一公式为：；其中，/>为所述待测功率放大器的老化总时间，/>为所述外场对应所述整机老化的加速因子，/>为所述外场对应所述待施加电场应力的加速因子，/>为外场满载条件工作占比，/>为期望外场工作年限，/>为正整数；
所述第一计算模块具体用于，对于所述多个不同电场应力中的每个电场应力，将所述待测功率放大器的各个样本在该电场应力下的失效时间分别代入所述威布尔分布方程，并将其标在直角坐标系中，对直角坐标系中的点进行曲线拟合，根据拟合后的曲线确定所述待测功率放大器在该电场应力下的特征寿命和形状因子；将所述待测功率放大器的各个样本在整机老化中的失效时间分别代入所述威布尔分布方程，并将其标在直角坐标系中，对直角坐标系中的点进行曲线拟合，得到第一曲线，根据所述第一曲线确定所述待测功率放大器在整机老化中的特征寿命和形状因子；将所述待测功率放大器的各个样本在外场中的失效时间分别代入所述威布尔分布方程，并将其标在直角坐标系中，对直角坐标系中的点进行曲线拟合，得到第二曲线，根据所述第二曲线确定所述待测功率放大器在外场中的特征寿命和形状因子。
7.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的方法。
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