实战解析：车规芯片输入漏电流测试

摘要：

随着汽车行业的快速发展，车规芯片在汽车电子系统中的应用日益广泛。为了确保车规芯片的可靠性和稳定性，输入漏电流测试成为了芯片测试中的一个关键环节。本文将详细介绍车规芯片输入漏电流测试的原理、方法、重要性以及实际应用中的案例。

01、引言

在现代汽车中，电子系统的复杂度不断增加，从发动机控制、制动系统到自动驾驶辅助功能，都依赖于高性能、高可靠性的芯片。车规芯片需要在恶劣的环境条件下工作，如高温、低温、振动和电磁干扰等，因此其质量和可靠性至关重要。输入漏电流测试作为车规芯片测试的重要组成部分，能够有效地检测芯片的潜在缺陷，保证芯片在汽车电子系统中的正常运行。

02、车规芯片漏电的原因

• 1. 工艺缺陷：在芯片制造过程中，如果工艺控制不当，可能会导致晶体管的栅极氧化层存在缺陷，或者源极和漏极之间的隔离不完全，从而引发漏电现象。例如，制造过程中的杂质掺入、光刻偏差等都可能造成这种工艺缺陷。

• 2. 温度和电压应力： 车辆运行环境复杂，芯片可能会经历较大的温度变化和电压波动。长期处于高温或过高的电压下，会使芯片内部的材料和结构发生变化，增加漏电的可能性。比如，高温会导致载流子迁移率降低，使得漏电电流增大。

• 3. 辐射效应： 车辆在行驶中，芯片可能会受到各种辐射的影响，如宇宙射线等。辐射可能会在芯片内部产生电荷陷阱，从而导致漏电。

• 4. 封装问题：不良的封装工艺可能导致芯片引脚与封装之间的接触不良，或者封装材料的绝缘性能下降，使得电流泄漏。

• 5. 老化和磨损：随着芯片使用时间的增长，内部的器件会逐渐老化和磨损。晶体管的阈值电压漂移、电容漏电等都会导致整体的漏电增加。

• 6. 静电放电（ESD）：在芯片的生产、运输、安装和使用过程中，可能会受到静电放电的影响，这可能会破坏芯片的内部结构，引起漏电。例如，某款汽车的电子控制单元中的车规芯片，由于长期在高温环境下工作，导致栅极氧化层性能下降，出现了明显的漏电现象，影响了整个控制单元的正常运行。又比如，另一款车的芯片在安装过程中遭受了静电冲击，使得部分晶体管受损，从而产生了漏电问题。

03、输入漏电流测试的原理

输入漏电流是指在芯片输入引脚处于特定状态（通常为高阻态或关闭状态）时，从输入引脚流入或流出的微小电流。正常情况下，输入漏电流应该非常小，一般在纳安（nA）甚至皮安（pA）级别。如果输入漏电流过大，可能会导致芯片功耗增加、信号失真、甚至影响整个电子系统的性能。输入漏电流测试的原理基于欧姆定律和电流测量技术。通过在芯片输入引脚施加特定的电压，并使用高精度的电流测量仪器来测量流经引脚的电流，从而判断输入漏电流是否符合规格要求。

04、输入漏电流测试的方法 

• （一）直流测试法

  直流测试法是最常见的输入漏电流测试方法之一。在这种方法中，将芯片输入引脚连接到一个直流电源，并通过电流表测量电流。测试时，需要设置不同的输入电压水平，以全面评估芯片在各种工作条件下的输入漏电流特性。例如，对于一个数字输入引脚，可能会分别测试在 0V、5V 和中间电压（如 2.5V）时的输入漏电流。对于模拟输入引脚，则需要在其工作电压范围内进行多个点的测试。

• （二）脉冲测试法 

  脉冲测试法适用于对高速芯片或对瞬态输入漏电流特性有要求的芯片进行测试。在这种方法中，向芯片输入引脚施加短脉冲电压，并使用高速示波器和电流探头来测量脉冲期间的输入漏电流。

  脉冲测试法能够捕捉到芯片在快速开关过程中的瞬态漏电流行为，对于评估芯片在高频工作条件下的性能非常重要。

• （三）温度和电压应力测试 

  为了模拟芯片在实际工作环境中的情况，还需要进行温度和电压应力测试。将芯片置于不同的温度环境（如高温和低温）下，并在不同的电源电压下进行输入漏电流测试。例如，在汽车发动机舱内，芯片可能会面临高达 125°C 的高温环境。通过在高温下进行输入漏电流测试，可以发现由于温度升高导致的芯片性能退化和漏电流增加的问题。

05、输入漏电流测试的重要性  

• （一）保证芯片可靠性

  过大的输入漏电流可能会导致芯片内部的电路节点电压不稳定，从而影响芯片的逻辑功能和性能。长期工作在这种情况下，芯片可能会出现故障，甚至损坏。通过输入漏电流测试，可以及早发现潜在的可靠性问题，提高芯片的使用寿命和稳定性。

• （二）降低功耗

  在汽车电子系统中，功耗是一个重要的考虑因素。过大的输入漏电流会增加芯片的静态功耗，从而影响整个系统的能源效率。通过严格控制输入漏电流，可以降低芯片的功耗，延长汽车电池的续航里程。

• （三）提高电磁兼容性 

  输入漏电流的变化可能会引起电磁辐射的变化，从而影响汽车电子系统的电磁兼容性。通过确保输入漏电流在规定范围内，可以减少电磁干扰，提高系统的电磁兼容性，保证汽车电子设备的正常运行。

06、实际应用案例  

（一）某汽车发动机控制芯片的输入漏电流测试

在一款用于汽车发动机控制的芯片测试中，发现其中一个输入引脚的漏电流在高温环境下明显超出规格要求。经过进一步的分析，发现是由于芯片内部的一个晶体管在高温下出现了漏电现象。通过改进芯片的制造工艺，解决了漏电问题，提高了芯片的可靠性和稳定性，确保了发动机的正常运行。

（二）某自动驾驶辅助芯片的输入漏电流测试

在一款自动驾驶辅助芯片的测试中，发现其模拟输入引脚的输入漏电流在脉冲工作条件下存在较大的波动。经过对芯片设计的优化，改善了输入电路的瞬态响应特性，降低了输入漏电流的波动，提高了芯片在高速数据采集和处理过程中的准确性和可靠性。

总结

通过准确、可靠的测试方法，可以有效地检测芯片的潜在缺陷，保证车规芯片在恶劣的汽车工作环境中的性能和可靠性。

随着汽车电子技术的发展，对车规芯片的质量和可靠性要求将越来越高，输入漏电流测试也将不断完善和优化，为汽车行业的安全和发展提供有力的支持。 

在未来的汽车电子系统中，我们期待更加先进的测试技术和方法的出现，以应对日益复杂的芯片设计和更高的性能要求。同时，芯片制造商和汽车厂商也会加强合作，共同推动车规芯片测试技术的发展，为消费者提供更加安全、可靠、高效的汽车电子产品。

文末了：可以到我的个人号：atstudy-js，

这里有一起解决工作中棘手的项目问题，一起交流行业热点和offer机会，

可加入↓↓↓↓↓↓

自动化测试学习交流群，内含直播课+实战+面试各种丰富的资料助你快速进阶测试开发技术，稳住当前职位同时走向高薪之路。