显卡芯片不能正常显示的分析

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【摘要】计算机最重要的部件之一是显卡芯片。由于其显示异常常常造成不必要的麻烦，对其不能正常显示的原因做一分析是很有必要的。按照严格的失效分析流程、使用芯片失效分析的方法准快速的查找的显卡芯片不能正常显示的原因对于计算机的集成制造和显卡芯片的品质提高有着很好的帮助。由于显卡芯片是一个高精密的半导体器件，因此使用半导体器件失效分析的基本流程的改进流程来分析显卡芯片的失效原因。

【关键词】显卡芯片；分析流程；失效分析

计算机与显示器之间相互连接主要的元件就是显卡，显卡将计算机的信号转换处理为显示器可以显示的信号并传导之计算机上去。随着计算机技术的发展，显卡的应用是越来越多，同时由于集成度也是越来越高，导致显卡不能正常显示的概率也在逐渐升高。显卡不能正常显示的类型有：显示花屏、显示异色和无显示等。本文针对显卡芯片不能正常显示的原因进行分析，为解决显卡不能显示的问题提供借鉴和参考。

对于显卡芯片不能正常显示的检测方法主要分为物理方法和化学方法。物理学检测方法主要是通过物理手段检测封装和芯片，不损害主板，主要使用的方法有外观检测、超声波扫描显微镜检测、光学显微镜检测、X射线检测仪检测、万用表检测、示波器检测、显卡芯片系统功能检测、光发射显微镜检测以及微切片检测等方法；化学检测的方法主要有湿化化学腐蚀法检测、干化化学方式检测等方法。

显卡芯片功能异常的分析，其原则是先物理分析，后化学分析，先非破坏性分析，后破坏性分析，先外部分析，后内部分析。其分析步骤按照以下步骤进行①对有问题的主板进行数据搜集，确认其问题，进行芯片交叉试验以及X-Ray检测；②根据芯片的批次和生产日期查找其历史失效的信息反馈和历史测试的记录；③对芯片内部扫描检测、外观观察、功能的检测和电性的测试；④对于无法进行失效复制则需把芯片重新焊接在主板上进行系统分析；⑤对于可以复制芯片不良现象的情况，根据不破坏的测试结果可以精确定位失效的位置；⑥失效位置确定后选择合适的打开的方式打开检测；⑦去除钝化层、金属层、氧化层等部分，一面去除这些部位一面查找失效位置，直至查找到失效位置；⑧对于芯片失效的原因进行总结，并给出分析报告。

1.外观检测

外观检测主要是使用光学显微镜检测芯片表面的损伤，在50倍放大下，可以看到芯片表面的缺件、划伤、破裂和碎裂等缺陷。

2.超声波扫描显微镜检测

超声波扫描显微镜检测技术可以在不拆封的情况下检查芯片内部的引线以及芯片界面完整情况、粘结的情况，芯片的界面分层和微裂纹的情况。芯片内部显卡Die的碎裂是引起显卡不能正常显示的一种原因，其实由硅制作而成，是脆性较高的材料，在日常的使用中如果不能正确的拆卸安装显卡散热器易导致异常情况的发生，不均衡的外力压迫显卡Die也是造成其碎裂的一种外因。显卡芯片是一种湿敏电元件，在真空破裂受潮好，易导致Die碎裂。错误使用Rewlrk profile时也易造成芯片Die的碎裂。超声波扫描显微镜检测都可以检测到这些。

3.系统级显卡芯片功能测试

系统级显卡芯片测试工具是在DOS或Unix环境下运行显卡专用测试软件，它可有效分析和反映显卡芯片内部存在的问题，可有效缩短失效分析时问和确定失效位置。

4.微切片分析检测

对芯片与主板的焊接点进行微切片，通过金相显微镜检查经过镶嵌打磨、抛光、微蚀的显卡边缘焊点，可以发现存在空洞和开裂的现象，开裂位置位置位于显卡焊料球与PCB焊盘之间并且在焊点中可以发现尺寸在拒收范围内的巨大空洞。发生在IMC和PCB焊盘之间的空洞、焊接锡裂是显卡芯片不能正常显示的一种模式。显卡焊接不实的主要原因有一下两种：①在印刷电路板时焊接材料的不足；②锡银合金层、焊接时产生的空洞和过粗过厚的锡铜等都会降低焊点的机械强度，当主板发生变形弯曲的时候就会造成焊接点的锡裂。对于以上问题的解决方案有：避免过粗、过厚的IMC的形成、在焊接过程中主板不要骤冷骤热、优化回流焊接工艺和实时检测印刷下锡量等方法。

5.采用湿化化学腐蚀法对芯片开封检测

将器件放入对塑封材料有高效分解作用的蚀刻剂的浓硫酸和发烟硝酸中加热，在塑料被完全溶解之后取出芯片Die，首先使用无水酒精或者异丙醇清洗，随后再用去离子冲洗干净，使用显微镜观察可发现DACA-B1UE线路位置存在ESD损坏的情况。ESD损坏的主要原因有一下几个：①主板及其上边的主件释放的静电造成的损坏。②在计算机的生产全过程中都没有离子风扇，累积的静电击穿了芯片。③生产设备及人员无接地静电防护造成的损害。

显卡的功能和它的封装方法有很大的关系，显卡芯片不能正常显示的原因分析是一项细致、复杂的工作，其分析流程是失效分析能否成功的关键因素之一。对其显卡芯片失效的分析流程和分析方法的改进提高可以将问题从错综复杂的表象中提取出来，为解决实际应用中的问题提高效果，提高显卡芯片应用在计算机系统集成制造及测试中的生产品质，同时也为提高显卡芯片分析效能提供了切实的参考依据。最后，此显卡芯片失效分析流程将对同类型芯片的失效分析流程及应用提供有益借鉴。

参考文献

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