預燒是什麼？晶片為什麼要先「燒」過

預燒（英文 burn-in，也叫燒機、預燒測試），就是在晶片出貨之前，先讓它在比平常熱、電壓也比平常高一點的環境裡通電，跑上一段時間。目的不是把晶片燒壞，而是讓那些天生體質比較弱、本來用沒多久就會壞的晶片，先在工廠裡壞掉、被挑出來，不要等到了用的人手上才壞。

晶片不是都測過了嗎？為什麼還會壞？

晶片出貨前，每一顆都測過，通常是兩次：晶圓還沒切開時測一次，包好之後再做一次成品測試（測什麼、怎麼測，在「晶片怎麼測試？針測（CP）和成品測試（FT）差在哪」那一篇）。可是測試問的是「現在好不好」。

有些晶片現在是好的，身上卻帶著一個很小的毛病。例如一條細線接得不夠牢（線怎麼接，看「打線是什麼？晶片怎麼接到外面」），或是做的時候卡進了一點點髒東西。剛通電時一切正常，測試也都過了；用上幾天、幾個星期，那個小毛病慢慢變大，晶片就壞了。

這種剛開始用沒多久就壞的情形，叫早期失效，也有人叫它「早夭」。原因多半是製造時留下的小瑕疵，不是晶片設計得不好。

就像新買的襯衫，有一顆釦子沒縫牢：試穿的時候看不出來，穿了幾次就掉了。

浴缸曲線：晶片什麼時候最容易壞？

把一大批同樣的晶片拿去用，記下每一段時間壞了多少，畫成一條線，形狀很像一個浴缸，所以叫浴缸曲線。它分三段：

1. 早期失效：剛開始用的時候，壞的比例比較高，可是很快往下掉。因為帶著小毛病的那幾顆，很早就一顆一顆壞掉了，留下來的都比較健康。這一段通常是頭幾個星期到幾個月。
2. 隨機失效：接下來很長一段，壞的比例很低，而且平平的。偶爾還是會壞，但比較像碰運氣，說不準是哪一顆、什麼時候。
3. 老化：用了很多年以後，材料慢慢磨損，壞的比例又往上升。

浴缸的左邊高、底部平、右邊又翹起來。預燒要處理的，只有最左邊那一段；中間的運氣和右邊的老化，它幫不上忙。

預燒到底在做什麼？

很多讓晶片變壞的化學反應，溫度越高跑得越快；電壓高一點，弱點也會被逼得更快現形。所以把晶片放進像烤箱一樣的設備裡，加熱、通電，讓它跑上一段時間。本來要在用的人手上撐幾個星期才會壞的那幾顆，在工廠裡就先壞了。

溫度常見的是攝氏一百度以上，例如一百二十五度。時間看產品，從幾個小時到幾天都有；要求最嚴格的軍用、太空零件，規範要每一顆都燒，而且一燒就是好幾天。

燒完再測一次，壞掉的挑出來。撐過來的，就是已經走過浴缸最左邊那一段的晶片，再出貨。

為什麼不是每一種晶片都燒？

預燒聽起來很好，可是它有代價：

• 花時間：每一批都要多等幾個小時到幾天，出貨就跟著晚。
• 花錢：要專門的設備，一次燒很多顆，每一顆都要通電，佔地方，也耗電。
• 燒壞的要丟：燒掉的那幾顆，本來算是好的，現在要扣掉，良率跟著變低。
• 燒太久也不好：好的晶片也會被用掉一點壽命。燒過頭，等於提早把它往浴缸右邊推。

所以不是每一種晶片都會每一顆先燒過。比較常做的，是那些壞了代價很大的：車子裡的、醫療器材裡的、飛機和太空用的、通訊基地台這類要一直開著的設備。這些東西壞在半路、壞在醫院裡，代價遠比多燒幾天大。

還有一種更根本的做法：找出那些小毛病是從哪一站來的，把製程改好。早期失效夠少了，預燒就可以縮短，甚至慢慢拿掉。

不是每一顆都燒，那怎麼知道這一批好不好？

一種折衷是抽樣：從一批裡抽出幾百顆，在高溫下加電跑一兩天，看壞了幾顆。壞得多，就知道這一批可能有問題，要先查清楚；一顆都沒壞，就比較放心。

可是抽樣挑不掉每一顆弱的：沒被抽到的，還是照原樣出貨。它回答的是「這一批大概好不好」，不是「這一顆好不好」。

預燒和 HTOL 差在哪？

可靠度試驗裡，還有一個常跟預燒搞混的：HTOL，高溫工作壽命測試。兩個都是「高溫、加電壓、跑一段時間」，要回答的問題卻不一樣。

預燒是篩選：要出貨的每一顆都燒，時間短，目的是把體質弱的那幾顆挑掉。

HTOL 是驗證：新產品、新製程要開始大量生產之前，抽出一部分晶片，連續跑 1000 小時，大約六個星期；在常見的假設下，等於把好幾年的使用壓在裡面。常見的標準是三批、每批 77 顆，一顆都不能壞。它要證明的是：這一種晶片、這一套做法，撐得夠久。

	預燒	HTOL
為了什麼	篩選：挑掉體質弱的那幾顆	驗證：這一種晶片夠不夠耐用
跑哪些	要出貨的每一顆	抽出來的一部分
跑多久	幾個小時到幾天	1000 小時，大約六週
什麼時候	量產時，出貨前	開始量產之前
看什麼	壞的挑掉，其他照常出貨	一顆都不能壞，才算過

一句話：預燒問的是「這一顆是不是天生體質弱」，HTOL 問的是「這一種晶片能不能用好幾年」。

在 fab24hr 裡

主線「晶片的一生」第 12 章「出貨前一晚」，你是封測廠的客戶窗口。助聽器晶片「螢火」的第一批，明天早上八點就要出貨。可靠度實驗室的小方說，可以先抽幾百顆，放進烤箱、高溫加電跑兩天，看早期失效；他身後的牆上，就掛著一張浴缸曲線。可是跑完加上分析，整批要晚一週。先抽樣，還是照常出貨，由你決定；抽樣的結果，跟前一章打線機有沒有停下來重調有關。

第 4 章「提早兩週」在研發線，你是研發整合工程師：HTOL 剛過 500 小時的讀點，三批、每批 77 顆，0 顆壞，還要再跑三週。客戶想提早兩週拿到貨，你要建議等它跑完，還是先風險投片。

按「進廠」、選「打工人的一天」，在「今天你是」卡片上點「封測廠」、左右滑到客戶窗口，晚上那一班就是第 12 章；早上那一班，小方會在可靠度實驗室裡，陪你查一顆被客戶退回來的樣品。

遊戲裡，螢火的第一批是抽樣跑早期失效，不是每一顆都預燒。封測廠、晶片、人物，還有「兩天」「晚一週」這些數字，都是虛構的設定；預燒、浴缸曲線和 HTOL 是什麼，照公開的一般資料寫。其他行話可以到「半導體晶圓廠的行話，白話解釋」查。