電子行業，半導體商用現貨（Commercial Off-The-Shelf；COTS）元件強化篩選的價值與有效性是人們常常爭論的一個話題。現成商用元件的強化篩選是指通過電氣測試對商用級半導體元件進行篩選，從中篩選出符合最終應用所需的擴展電氣與環境條件的元件。其問題在於強化篩選的條件通常超出半導體元件原始設計參數的範圍，而且對具體零組件的長期可靠性進行測試和強化篩選根本無法實現。

圖一 : 現成商用元件的強化篩選的問題，在於強化篩選的條件通常超出半導體元件原始設計參數的範圍，而且對具體零組件的長期可靠性進行測試和強化篩選根本無法實現。

20 世紀 90 年代，美國頒佈《聯邦採購精簡法案》（FASA），COTS 首次納入法律範疇。與當今的現代技術相比，當時的技術節點尺寸更大、設計參數範圍更寬，因此風險更低、電子元件的可靠性也更高。

實際上，對於先前的測試，經過篩選的多種可靠產品版本都是採用同一矽晶片實現的。如今，雖然軍工應用所要求的電氣與環境條件未隨著拓撲結構的簡化而發生變化，但 PVT（製程、電壓、溫度）設計限值卻在不斷變化。此外，由於美國國防部（DoD）在監督和指導半導體技術方面對原始零組件製造商（OCM）的影響力下降，因此有時在軍工應用中不得不選擇COTS元件。儘管如此，如果可以獲得經過授權並符合要求的元件，絕不應出於成本因素的考慮而使用經過強化篩選的元件。

「強化篩選」存在的問題

‧ 強化篩選（PVT）可能會降低可靠性

‧ 強化篩選的隱性成本可能高於高可靠性元元件的成本

‧ 並非所有強化篩選的標準都相同

熟悉半導體測試的人都瞭解，測試過程是測試品質而非測試可靠性的過程。我們能夠在任意時

間點測定元件的品質，但無法測試元件的可靠性。PVT 強化篩選的結溫條件高於元件晶片的設計值，而結溫對積體電路的長期可靠性具有重要的決定性作用。

隨著技術節點進一步縮小，洩露電流對現代半導體元件整體功率密度的影響越來越明顯。洩露電流會隨著溫度升高而呈對數增大，導致晶片結溫升高，從而對長期可靠性造成不利影響。而商用半導體元件的熱功率管理並不足以使晶片溫度完全恢復到正常水準，因此元元件的壽命會縮短。

溫度上升和電壓升高會引發多種失效機理，金屬遷移便是其中的一種。在矽晶片實現層面，對 COTS 設計進行物理佈局時，遵從的是適用於商用元件工作溫度與電壓範圍的金屬間距及厚度設計規則。換言之，根據摩爾定律，假定的商用元件工作電壓和溫度範圍會促使電晶體尺寸和互連間距縮小。無論目標技術節點如何，COTS 設計都會進行設計規則檢查（DRC）。

而 DRC 驗證檔是晶圓廠所專有的，將其整合在一起的費用極其高昂。DRC 驗證檔需要創建兩次（一次面向商業應用，另一次面向擴展／軍工應用）。任何經過商用 DRC 驗證檔核准的設計，均採用具有相應金屬遷移壽命的假定商用元件間距和厚度。對於經過商用 DRC 核准的設計，若提升其溫度和電壓，產品的壽命必然會縮短，並且會隨著溫度升高以幾何或對數速度下降。簡而言之，除非預先設計如此，否則可靠性將會大打折扣，而且如前文所述，產品的可靠性無法測試。

在處理強化篩選的元件時，還會為強化篩選流程引入另一項風險。若採用的控制措施或強化篩選方法不當，可能會引入靜電放電（ESD）／過度電性應力（EOS）風險。這會引發隱性缺陷這一最危險的風險，也就是說，元件可以通過強化篩選流程，但其工作並不正常。儘管元件通過了強化篩選流程，但在系統中工作時，很可能很快就會失效。

測試品質最難以量化，並且就測試程式剔除未通過強化篩選的元件的能力而言，測試品質產生的影響遠遠超出其他任何因素。低品質測試程式不僅根本無法識別失效元件，還可能導致元件處於危險狀態，弊大於利。在許多情況下，對於採用特殊測試模式以及結構化測試技術的複雜元件，需要採用元元件製造商的測試程式來執行適當的測試。

COTS 元件是特徵明確且以更大尺寸的技術節點製造的簡單元件，儘管最初選用 COTS 元件的目的是為了降低成本，但現在我們得知，強化篩選的隱性成本會快速超出高可靠性元件的成本。並且元件在超出原始設計參數範圍的環境和條件下工作時，需要採用額外的測試流程和計畫，需要掌握特徵化資訊並執行品質一致性檢驗（QCI）。此時，需要考量以下因素：