隨著電動車與人工智慧(AI)系統持續朝高效能、高功率、高可靠度邁進，功率元件的性能與可靠度要求也同步提升。寬能隙半導體（WBG, Wide Bandgap）材料因具備高耐壓、高溫操作、高頻切換及低功耗等特性，已設定為新一代AI電力系統800 V高壓直流(HVDC) 架構，未來可在伺服器主板上直接進行電源轉換提供給AI晶片，以提高能源傳輸的效率跟穩定性。

7月4日DEKRA iST受邀參加DIGITIMES主辦的「電源論壇─新世代電源管理」，由零組件工程部陳冠瑋資深經理出席演講，深入探討寬能隙半導體（WBG）動態可靠度技術探討與 2025 車用規範新版解析，分享最新規範改版重點、產業最新趨勢與實務經驗。

過去針對功率元件可靠度的驗證，多採用靜態可靠度測試。然而對於高頻、高壓、高溫條件下運作的WBG元件而言，其故障模式與老化機制往往與傳統矽元件不同，靜態測試已不足以反映實際風險，因此動態條件的壽命驗證正逐漸成為趨勢。

AQG324改版重點

隨著電動車與功率電子系統對可靠度的要求不斷提升，2025年新版AQG 324 車用模組可靠度標準已於4月1日正式發布，AQG 324規範結構劃分為三大測試區塊：QC (Characterzation tests)、QE (Environmental tests)、QL (Lifetime tests)，本次改版重點集中於壽命測試區塊，將QL-08～QL-11動態可靠度測試納入強制性要求，針對碳化矽(SiC)模組類產品，提升其在實際運用之條件下的品質要求與可靠度挑戰。

AQG 324本次改版三大關鍵：

1.動態測試納入QL (Lifetime tests)中並具有的強制約束力
  • QL-08：HTFB (High Temperature Forward Bias)
  • QL-09：DGS (Dynamic Gate Stress)
  • QL-10：DRB (Dynamic Reverse Bias)
  • QL-11：Dyn H3TRB (Dynamic High Humidity High Temperature Reverse Bias)
2.測試溫度變更為虛擬結溫(Virtual Junction Temperature,Tvj)：原本的環境溫度(TA)變更為虛擬結溫(Tvj)，可更精準反映元件在實際運作時組裝不同散熱機構後所影響的熱應力狀況，提升產品驗證的可靠度。

3.詳細規範測試參數與流程：以QL-09(DGS)為例，若晶片廠或封裝廠已有對應測試報告，則可免除重複測試，直接引用現有報告。但若無現成資料，則需重新規劃測試條件，確保其一致性與可追溯性。

AEC新技術動態


在2025年4月的在美國舉辦AEC年度研討會中，針對寬能(WBG)元件如碳化矽(SiC) 與氮化鎵(GaN)的測試方式展開討論，預計於 2025 年第三季發布修訂後標準。其中，AQC-Q101會針對碳化(SiC) 修訂更多測試要求與建議，而氮化鎵(GaN)標準制定於2025年Q2啟動，並搭配JEDEC-JC70指南建立4個工作小組，強化與業界共識之連結。

AEC-Q101預計發布新技術動態包含(實際以發布內容為準)：
  • HAST：SiC元件測試建議以H3TRB取代HAST以避免電弧風險
  • IOL or PTC：WBG元件優先採用IOL測試
  • TC：增加對裸晶的測試要求
  • GSS：改為動態條件模擬，確保被測元件的閘極和閘極氧化物的⻑期可靠性，同時在不同的閘極電壓位準之間切換
  • BDOL：body diode operating life用於驗證body diode壽命與穩定性
  • HV H3TRB：取消原有100V上限的限制
  • UHAST：Autoclave(AC) Jedec文件不再有效
WBG相關動態可靠度
 

陳冠瑋資深經理針對規範中的動態可靠度測試進行說明，協助業界更精準掌握測試趨勢與應用重點：
AQG 324動態反向偏壓測試(Dynamic reverse bias,DRB)：原本測試以1000小時為測試時間依據，改版後則轉為使用循環次數(cycle)，其中新增Duty cycle需設定40%~60%及IDS ≥ 0 A以更準確模擬實際應用情境；同時，溫度設定也從環境溫度改為虛擬結溫(Tvj)且Tvj ≥ 25°C。
  • AQG 324動態閘極壓測試(Dynamic gate stress,DGS) ：原使用固定直流閘極壓(DC)進行測試，新版規範需交替模擬最大/最小閘極電壓,應力測試後需量測Vth 和 RDS(on)電性參數,監控動態條件下SiC的Vgs是否飄移以反映真實負載下的動態應力。
  • AQG 324高溫高濕動態反偏測試(Dynamic H3TRB)：測試條件結合高溫、高濕、高壓反向偏壓，對測試設備的耐壓與耐濕熱能力提出更高要求,其中新增Duty cycle需設定40%~60%及IDS =0A，確保其能反映現實應用中的極限條件。
  • AEC Q101間歇操作壽命測試(Intermittent Operation Life Test,IOL)：WBG元件優先採用IOL測試,此為固定時數的測試,測試時數不同於AQG 324，AQG 324強調IOL(PC)測試方式採Test-to-Fail模式進行，即測到模組失效為止，更有助於產品在設計階段即進行壽命預估與產品弱點分析。
  • JEDEC JEP180.01 DHTOL：模擬功率元件，，在高溫、高壓、高頻的動態切換條件下的長期可靠度。目前只在GaN有要求而且是相當重要的動態可靠度測試,但此實驗需要設計相匹配的周邊電路,透過一系列驗證後,才可以執行。
總結
 

隨著寬能隙(WBG)技術的快速推進，WBG元件的動態可靠度測試將成為未來產品設計與導入的關鍵一環。在車用、能源與人工智慧(AI)等對高可靠度要求嚴苛的應用領域，如何有效模擬實際應用條件，確保產品於極端運行條件下依然穩定，是產業競爭的決勝關鍵。

DEKRA iST德凱宜特於2025年取得ISO/IEC 17025對AQG324及AEC-Q101的關鍵項目認證，展現其在動態可靠度測試領域的專業實力與國際接軌能力。我們具備完整的動態測試平台與工程技術團隊，可依據客戶需求量身打造驗證方案，加速產品導入並確保符合最新規範要求。DEKRA iST德凱宜特始終秉持「Problem Solved」的使命，將持續關注最新規範與技術趨勢，與產業攜手共創高可靠的未來。
 
   
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