浴缸曲線是將產品故障率沿時間軸繪製時所呈現、形似浴缸剖面的曲線。由使用初期故障率高(早期故障期)、之後維持低而穩定(隨機故障期)、壽命末期再度上升(磨耗故障期)這3個階段構成。半導體的可靠度設計與品質保證,就是以針對這3個階段分別採取不同對策的方式建構而成。
早期故障是指製造時帶有潛在缺陷的個體在早期損壞。這類故障會在出貨前以預燒(burn-in)施加高溫、高電壓應力,刻意使其故障並予以剔除(篩選)。其概念是先在出貨前削去曲線的左肩,再交到客戶手上。
表示隨機故障期故障率的單位是 FIT(Failures In Time),定義為每10億元件小時的故障數。1 FIT 即10億小時發生1個故障,換算成 MTBF(平均故障間隔)約相當於11萬4千年。車用與工業設備會依產品訂定目標 FIT,也用於系統整體功能安全(ISO 26262等)的計算。
磨耗故障期是 TDDB、NBTI、HCI、電遷移等物理劣化機制累積的結果。確認這個時期不會在產品預期壽命之前到來,是 HTOL 等加速壽命試驗的任務,試驗結果以阿瑞尼斯(Arrhenius)定律換算來推估壽命。
也就是說,預燒、FIT 管理、HTOL 這些看似各自獨立的工作,都可以依其處理的是這1條曲線的哪個部分來整理。剔除早期故障、將隨機故障率壓在規定值以下、把磨耗故障的到來推到壽命之外——這是呈現可靠度工作全貌的共通架構。