基于大数据的第三代半导体可靠性数据分析系统的制作方法

1.本发明属于半导体领域，涉及数据分析技术，具体是基于大数据的第三代半导体可靠性数据分析系统。


背景技术：

2.第三代半导体材料可以实现更好的电子浓度和运动控制，更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率电子器件，在光电子和微电子领域具有重要的应用价值，市场火热的5g基站、新能源汽车和快充等都是第三代半导体的重要应用领域。
3.第三代半导体的可靠性检测主要包括环境试验和寿命试验两个大项，在现有技术中，环境试验的过程是分别在高温、低温和温度交变环境下对半导体的工作状态进行检测分析，然而，半导体在实际应用当中所应对的环境比环境试验中的模拟环境更加复杂多变，因此现有技术中的环境试验无法模拟半导体的真实应用环境，导致可靠性检测结果的参考性不高。
4.针对上述技术问题，本技术提出一种解决方案。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供基于大数据的第三代半导体可靠性数据分析系统，用于解决现有半导体可靠性检测无法模拟半导体的真实应用环境，导致可靠性检测结果准确性不高的问题；
6.本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以对半导体的真实应用环境进行模拟的第三代半导体可靠性数据分析系统。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
8.基于大数据的第三代半导体可靠性数据分析系统，包括处理器，所述处理器通信连接有环境试验模块、寿命分析模块以及存储模块；
9.所述环境试验模块用于对第三代半导体的环境耐受能力进行检测分析：将待检测的第三代半导体标记为分析对象i，i＝1，2，
…
，n，n为正整数，设立试验空间e，e＝1，2，
…
，m，m为正整数，且m为n的约数，将分析对象i平均分配至m个试验空间内；试验空间e包括模拟温度与模拟湿度，对试验空间的模拟温度与模拟湿度进行赋值，赋值完成之后，对分配至试验空间e的分析对象进行试验分析得到分析对象i的试验系数syi；
10.通过存储模块获取到试验阈值symax，将分析对象i的试验系数syi与试验阈值symax进行比较：
11.若试验系数syi小于试验阈值symax，则判定分析对象i试验合格；
12.若试验系数syi大于等于试验阈值symax，则判定分析对象i试验不合格，环境试验模块向处理器发送试验不合格信号。
13.作为本发明的一种优选实施方式，对试验空间的模拟温度与模拟湿度进行赋值的具体过程包括：获取第三代半导体工作时的适宜温度范围与适宜湿度范围，在适宜温度范
围内选取l1个温度试验值，l1个温度试验值将适宜温度范围分割为l1+1个温度区间，l1+1个温度区间的温差均相同；在适宜湿度范围内选取l2个湿度试验值，l2个湿度试验值将适宜湿度范围分割为l2+1个湿度区间，l2+1个湿度区间的湿度差均相同，l1与l2均为数量常量；
14.在l1个温度试验值中随机抽取一个温度试验值并取其数值为模拟温度赋值；
15.在l2个湿度试验值中随机抽取一个湿度试验值并取其数值为模拟湿度赋值。
16.作为本发明的一种优选实施方式，对分配至试验空间e的分析对象进行试验分析的具体过程包括：先加电运行测试程序进行初试检测，在分析对象i不工作的条件下，将环境温度与环境湿度分别逐渐调节至模拟温度与模拟湿度，待环境温度与环境湿度稳定后，加电运行测试程序l3小时，试验完后，待环境温度与环境湿度回到初始值后，取出分析对象i，在正常大气压下恢复l4小时后，对分析对象i进行参数获取得到分析对象i的色差数据sci与质差数据zci。
17.作为本发明的一种优选实施方式，分析对象i的色差数据sci的获取过程包括：对分析对象i进行图像拍摄并将拍摄的到的图像放大为像素格图像，对像素格图像进行灰度变换得到像素格图像的平均灰度值，将像素格图像的平均灰度值与分析对象在实验开始前的灰度值的差值的绝对值标记为色差数据sci；分析对象i的质差数据zci的获取过程包括：对分析对象i进行重量测量，将得出的重量值与分析对象在实验前的重量值的差值的绝对值标记为质差数据zci，通过对色差数据sci与质差数据zci进行数值计算得到分析对象i的试验系数syi。
18.作为本发明的一种优选实施方式，对分配至试验空间e的分析对象进行试验分析的具体过程还包括：将试验空间e内试验不合格的分析对象的数量标记为bhe，通过将bhe与试验空间内分析对象的总数的比值标记为试验空间e的环境异常系数hye，通过存储模块获取到环境异常阈值hymax，将环境异常系数hye与环境异常阈值hymax进行比较：
19.若环境异常系数hye小于环境异常阈值hymax，则判定试验空间e的环境正常；
20.若环境异常系数hye大于等于环境异常阈值hymax，则判定试验空间e的环境异常，将试验空间e对应的模拟温度与模拟湿度分别标记为异常温度与异常湿度，环境试验模块将异常温度与异常湿度发送至处理器。
21.作为本发明的一种优选实施方式，对分配至试验空间e的分析对象进行试验分析的具体过程还包括：将试验空间e内分析对象的试验系数syi的平均值标记为试验空间的试验表现值sbe，将试验空间e的试验表现值sbe建立试验集合{sb1，sb2，
…
，sbn}，对试验集合进行方差计算得到待检测第三代半导体的耐受系数ns，通过存储模块获取到耐受阈值nsmin、nsmax，将耐受系数ns与耐受阈值nsmin、nsmax进行比较：
22.若ns≤nsmin，则判定分析对象的环境耐受能力合格，且分析对象的耐受等级为一等级；
23.若nsmin＜ns＜nsmax，则判定分析对象的环境耐受能力合格，且分析对象的耐受等级为二等级；
24.若ns≥nsmax，则判定分析对象的环境耐受能力不合格，且分析对象的耐受等级为三等级；
25.环境试验模块将分析对象的耐受等级发送至处理器。
26.作为本发明的一种优选实施方式，所述寿命分析模块用于对第三代半导体的寿命进行检测分析：在第三代半导体报废时，获取第三代半导体的存储时间与工作时间，通过对存储时间与工作时间进行数值计算得到第三代半导体的寿命系数sm，通过存储模块获取到寿命系数smmin，将寿命系数sm与寿命阈值smmin进行比较：
27.若寿命系数sm小于等于寿命阈值smmin，则判定第三代半导体的寿命不满足要求，寿命分析模块向处理器发送寿命不合格信号；
28.若寿命系数sm大于寿命阈值smmin，则判定第三代半导体的寿命满足要求，寿命分析模块向处理器发送寿命合格信号。
29.本发明具备下述有益效果：
30.1、通过对试验空间的模拟温度与模拟湿度进行赋值，可以使试验空间建立一个独立试验环境，最终通过各个试验空间的试验环境对半导体的实际真实环境进行模拟，从而对半导体在不同试验环境下的适应能力进行判定，保证半导体可靠性检测结果的准确性；
31.2、通过环境异常系数可以反映出一个试验空间内的分析对象试验合格通过率，从而可以对试验空间对应的模拟湿度、模拟温度适宜半导体工作的程度进行判定，将普遍不利于半导体工作的模拟湿度、模拟温度进行标记，从而在后续半导体工作监控中避免同时出现模拟湿度与模拟温度，改善半导体的工作环境；
32.3、通过建立的试验集合可以对半导体在不同环境下工作的状态差异性进行分析，耐受系数的数值越大则表示半导体在不同环境下工作的状态差异性越大，因此半导体应对不同环境的适应能力也就越差；
33.4、通过寿命分析模块可以结合第三代半导体的存储时间与工作时间对其寿命进行分析，对半导体进行寿命分析时结合其存储的时间，保证寿命分析结果的准确性，配合环境试验模块的实验结果对半导体的可靠性进行精准分析。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本发明系统原理框图。
具体实施方式
36.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
37.芯片测试的目的是在找出没问题的芯片的同时尽量节约成本，芯片复杂度越来越高,为了保证出厂的芯片质量不出任何问题,需要在出厂前进行测试以确保功能完整性等，而芯片作为一个大规模生产的东西,大规模自动化测试是唯一的解决办法,靠人工或者说基准测试是没法完成这样的任务；
38.第三代半导体的可靠性检测主要包括环境试验和寿命试验两个大项，在现有技术中，环境试验的过程是分别在高温、低温和温度交变环境下对半导体的工作状态进行检测分析，然而，半导体在实际应用当中所应对的环境比环境试验中的模拟环境更加复杂多变，导致半导体的实际工作环境模拟困难；为此，本技术提出以下技术方案，用以解决半导体工作环境模拟困难导致环境试验精确性不高的问题。
39.如图1所示，基于大数据的第三代半导体可靠性数据分析系统，包括处理器，处理器通信连接有环境试验模块、寿命分析模块以及存储模块。
40.环境试验模块用于对第三代半导体的环境耐受能力进行检测分析：将待检测的第三代半导体标记为分析对象i，i＝1，2，
…
，n，n为正整数，设立试验空间e，e＝1，2，
…
，m，m为正整数，且m为n的约数，将分析对象i平均分配至m个试验空间内，获取第三代半导体工作时的适宜温度范围与适宜湿度范围，第三代半导体工作时的适宜温度范围与适宜湿度范围直接由存储模块获取即可，在适宜温度范围内选取l1个温度试验值，l1个温度试验值将适宜温度范围分割为l1+1个温度区间，l1+1个温度区间的温差均相同；在适宜湿度范围内选取l2个湿度试验值，l2个湿度试验值将适宜湿度范围分割为l2+1个湿度区间，l2+1个湿度区间的湿度差均相同，l1与l2均为数量常量；试验空间e包括模拟温度与模拟湿度，在l1个温度试验值中随机抽取一个温度试验值并取其数值为模拟温度赋值；在l2个湿度试验值中随机抽取一个湿度试验值并取值数值为模拟湿度赋值，赋值过程即随机抽取温度试验值与湿度试验值进行组合，由多个试验环境构成环境网络，提高模拟环境的全面覆盖程度，从而提高半导体环境试验结果的精确性；通过对试验空间的模拟温度与模拟湿度进行赋值，可以使试验空间建立一个独立试验环境，最终通过各个试验空间的试验环境对半导体的实际真实环境进行模拟，从而对半导体在不同试验环境下的适应能力进行判定，保证半导体可靠性检测结果的准确性。
41.赋值完成之后，对分配至试验空间e的分析对象进行试验分析：先加电运行测试程序进行初试检测，在分析对象i不工作的条件下，将环境温度与环境湿度分别逐渐调节至模拟温度与模拟湿度，待环境温度与环境湿度稳定后，加电运行测试程序l3小时，试验完后，待环境温度与环境湿度回到初始值后，取出分析对象i，在正常大气压下恢复l4小时后，对分析对象i进行参数获取得到分析对象i的色差数据sci与质差数据zci，l3与l4均为数量常量；分析对象i的色差数据sci的获取过程包括：对分析对象i进行图像拍摄并将拍摄的到的图像放大为像素格图像，对像素格图像进行灰度变换得到像素格图像的平均灰度值，灰度变换是指根据某种目标条件按一定变换关系逐点改变源图像中每一个像素灰度值的方法，目的是为了改善画质，使图像的显示效果更加清晰，图像的灰度变换处理是图像增强处理技术中的一种非常基础、直接的空间域图像处理方法，也是图像数字化软件和图像显示软件的一个重要组成部分。把白色与黑色之间按对数关系分成若干级，称为“灰度等级”，范围一般从0到255，白色为255，黑色为0，故黑白图片也称灰度图像，在医学、图像识别领域有很广泛的用途。将像素格图像的平均灰度值与分析对象在实验开始前的灰度值的差值的绝对值标记为色差数据sci；分析对象i的质差数据zci的获取过程包括：对分析对象i进行重量测量，将得出的重量值与分析对象在实验前的重量值的差值的绝对值标记为质差数据zci，通过公式syi＝α1
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sci+α2
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zci得到分析对象i的试验系数syi，试验系数是一个反应分析对象在试验前后变化程度的数值大小，试验系数的数值越大则表示分析对象在试验前后的
变化程度越大，即分析对象的可靠性越差，其中α1与α2均为比例系数，且α2＞α1＞1；通过存储模块获取到试验阈值symax，将分析对象i的试验系数syi与试验阈值symax进行比较：若试验系数syi小于试验阈值symax，则判定分析对象i试验合格；若试验系数syi大于等于试验阈值symax，则判定分析对象i试验不合格，环境试验模块向处理器发送试验不合格信号。
42.将试验空间e内试验不合格的分析对象的数量标记为bhe，通过公式hye＝bhe
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m/n得到试验空间e的环境异常系数hye，环境异常系数表示试验空间内的分析对象试验合格率的高低，环境异常系数的数值越大则表示试验空间内的分析对象试验合格率越低，进而对应试验空间的模拟温度、模拟湿度就越不适宜半导体工作；通过存储模块获取到环境异常阈值hymax，将环境异常系数hye与环境异常阈值hymax进行比较：若环境异常系数hye小于环境异常阈值hymax，则判定试验空间e的环境正常；若环境异常系数hye大于等于环境异常阈值hymax，则判定试验空间e的环境异常，将试验空间e对应的模拟温度与模拟湿度分别标记为异常温度与异常湿度，环境试验模块将异常温度与异常湿度发送至处理器，环境异常系数可以反映出一个试验空间内的分析对象试验合格通过率，从而可以对试验空间对应的模拟湿度、模拟温度适宜半导体工作的程度进行判定，将普遍不利于半导体工作的模拟湿度、模拟温度进行标记，从而在后续半导体工作监控中避免同时出现模拟湿度与模拟温度，改善半导体的工作环境。
43.将试验空间e内分析对象的试验系数syi的平均值标记为试验空间的试验表现值sbe，将试验空间e的试验表现值sbe建立试验集合{sb1，sb2，
…
，sbn}，对试验集合进行方差计算得到待检测第三代半导体的耐受系数ns，通过存储模块获取到耐受阈值nsmin、nsmax，其中nsmin为最小耐受阈值，nsmax为最大耐受阈值，将耐受系数ns与耐受阈值nsmin、nsmax进行比较：若ns≤nsmin，则判定分析对象的环境耐受能力合格，且分析对象的耐受等级为一等级；若nsmin＜ns＜nsmax，则判定分析对象的环境耐受能力合格，且分析对象的耐受等级为二等级；若ns≥nsmax，则判定分析对象的环境耐受能力不合格，且分析对象的耐受等级为三等级；环境试验模块将分析对象的耐受等级发送至处理器，通过建立的试验集合可以对半导体在不同环境下工作的状态差异性进行分析，耐受系数的数值越大则表示半导体在不同环境下工作的状态差异性越大，因此半导体应对不同环境的适应能力也就越差。
44.寿命分析模块用于对第三代半导体的寿命进行检测分析：在第三代半导体报废时，获取第三代半导体的存储时间与工作时间并分别标记为cs与gs，通过公式sm＝β1
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cs+β2
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gs得到第三代半导体的寿命系数sm，通过存储模块获取到寿命系数smmin，将寿命系数sm与寿命阈值smmin进行比较：若寿命系数sm小于等于寿命阈值smmin，则判定第三代半导体的寿命不满足要求，寿命分析模块向处理器发送寿命不合格信号；若寿命系数sm大于寿命阈值smmin，则判定第三代半导体的寿命满足要求，寿命分析模块向处理器发送寿命合格信号，通过寿命分析模块可以结合第三代半导体的存储时间与工作时间对其寿命进行分析，对半导体进行寿命分析时结合其存储的时间，保证寿命分析结果的准确性，配合环境试验模块的实验结果对半导体的可靠性进行精准分析。
45.基于大数据的第三代半导体可靠性数据分析系统，工作时，通过环境试验模块将分析对象i平均分配至m个试验空间内；试验空间e包括模拟温度与模拟湿度，对试验空间的模拟温度与模拟湿度进行赋值，赋值完成之后，对分配至试验空间e的分析对象进行试验分析得到分析对象i的试验系数syi，通过试验系数的数值大小对分析对象的试验结果进行判
定，将试验空间e内试验不合格的分析对象的数量标记为bhe，通过将bhe与试验空间内分析对象的总数的比值标记为试验空间e的环境异常系数hye，通过环境异常系数的数值大小对试验空间内的模拟环境是否适宜半导体工作进行判定。
46.以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
47.上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式syi＝α1
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sci+α2
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zci；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的试验系数；将设定的试验系数和采集的样本数据代入公式，任意两个公式构成二元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1与α2的取值分别为2.87和3.54；
48.系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的试验系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如试验系数与色差数据的数值成正比。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
50.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。