在近期举行的国际功率半导体器件与集成电路会议（ISPSD）上，理想汽车功率芯片团队发表了两篇论文，分别围绕SiC MOSFET芯片中极低概率工艺缺陷的识别与拦截方法，以及考虑温度变化影响的芯片寿命预测模型展开。两项研究基于大量测试数据，揭示了传统测试方法可能高估芯片寿命的问题，并提出了改进思路。
据理想汽车介绍，已有超过150万颗其自研的SiC MOSFET芯片搭载于纯电主驱系统中，实际运行中质量表现稳定。在ISPSD上发表的两篇论文中，该团队披露了其在SiC MOSFET可靠性领域取得的关键技术成果。
第一篇论文聚焦芯片制造中的低频缺陷识别。
芯片制造涉及数百道工序，尽管行业对常见缺陷已有较完善的筛选手段，但仍有极低概率出现的缺陷——它们往往在芯片投入使用后才暴露，这是汽车行业车规级SiC功率芯片开发中的共性难题。
为识别这类超出当前行业认知范围的低频缺陷，理想团队对10万颗自研SiC MOSFET芯片进行了加速老化考核，最终发现失效芯片数量不足10颗。从制造角度看，不足万分之一的失效率在统计上已较低，但对实际购买到搭载缺陷芯片车辆的用户而言，故障发生概率为100%。
通过大量仿真模拟与复现实验，团队确定失效根源在于碳化硅芯片制造中的碳膜工艺。该工艺中的微小缺陷会在碳化硅材料表面形成尺寸不足1微米的凹坑，这些凹坑是芯片长时间工作后发生失效的直接原因。基于上述发现，团队提出了更严格的拦截筛选方法，以确保这类概率低于万分之一的缺陷芯片无法通过检测。
第二篇论文讨论芯片寿命预测模型的改进。
传统上，碳化硅芯片阻断高压能力的寿命测试大多在固定高温条件下进行。但理想汽车团队发现，在带有周期性温度变化（加热-保温-冷却）的加速反向偏压（ARB）测试中，超过50%的芯片故障发生在温度变化阶段（加热或冷却过程），而该阶段仅占总测试时长的2.34%。相比之下，占总时长97.66%的稳态高温阶段，故障率反而更低。
这意味着传统恒温测试方法可能高估芯片的实际寿命，因为它未能真实反映汽车应用中的工况。在电动车实际行驶过程中，功率芯片的温度随加速、爬坡、滑行等不同工况而反复变化。
基于大量试验数据，理想汽车团队提出了改进的寿命预测模型，首次引入了与温度变化相关的修正因子。该模型为车规级SiC MOSFET芯片开发中更准确地建立寿命评估体系提供了新的分析工具。
（集邦化合物半导体整理）
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