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Proceso y perspectivas de verificación del chip del vehículo
2022-03-17
1180
El análisis muestra que con el rápido desarrollo de automóviles de nueva energía y sin conductor, la función del chip de medición del automóvil se vuelve cada vez más importante, lo cual es una dirección importante en la aplicación de los chips en la industria. Este documento expone el proceso de verificación, las especificaciones y los estándares relevantes de las empresas de diseño de circuitos integrados que ingresan al campo de los chips de calibre para automóviles, la verificación de confiabilidad relevante y el análisis de fallas de los chips de calibre para automóviles, analiza el objetivo de cero defectos de la producción en masa de chips de calibre para automóviles, analiza Los problemas y limitaciones en el desarrollo de chips de calibre para automóviles nacionales y espera con interés la dirección del desarrollo.
0 introducción
Con el profundo desarrollo de la electrónica automotriz y las nuevas cuatro modernizaciones (electrificación, redes, inteligencia y uso compartido) establecidas por la industria automotriz, esto brinda nuevas oportunidades para la aplicación de chips semiconductores en el campo automotriz. En los últimos años, la demanda se está desarrollando rápidamente, lo que trae nuevos cambios industriales al mercado del automóvil. Hacer que el chip de calibre del automóvil desempeñe un papel cada vez más importante en campos de aplicación como el control de potencia, el control del chasis y el infoentretenimiento [1]. En los últimos cinco años, la tasa de crecimiento anual compuesta del mercado mundial de semiconductores para automóviles es de aproximadamente el 4.8%, mientras que la del mercado de semiconductores para automóviles de China es del 11.6%. Esto se debe principalmente a que el grado de electrónica de los vehículos de nueva energía es cada vez mayor, lo que provoca un aumento sustancial en la demanda de diversos semiconductores para automóviles [2]. Según la predicción de Deloitte, los ingresos de los semiconductores para automóviles superarán los 60 mil millones de dólares en 2022 [3], lo que seguramente atraerá a más fabricantes de chips a participar. En comparación con los chips electrónicos de consumo, los chips de calibre para automóviles son más exigentes. (1) Los chips de calibre para automóviles son más altos que los estándares de chips industriales y de consumo; (2) Los chips de calibre para automóviles tienen requisitos más estrictos para el entorno de trabajo, como temperatura, humedad, EMC y erosión por gases nocivos, que tienen diferentes requisitos según sus diferentes aplicaciones; (3) El desarrollo y verificación de chips de calibre para automóviles es costoso, con un umbral alto y un ciclo largo; (4) Necesita pasar las normas de auditoría correspondientes. Hay dos condiciones para el chip de calibre: (1) cumple con el estándar de gestión de calidad de la cadena de suministro sin fallas IATF 16949; (2) Cumplir con los estándares de confiabilidad AEC impulsados por la industria automotriz norteamericana. Debido al largo ciclo de diseño y las elevadas barreras técnicas, toda la industria de chips para automóviles está monopolizada por gigantes extranjeros, como Infineon y Renesas, que se centran en los segmentos de mercado de chips para automóviles de alta gama. Al mismo tiempo, han surgido en China decenas de empresas de diseño de chips que se han convertido en proveedores de chips electrónicos para automóviles, con tipos que van desde asistencia al conductor, control central, gestión de baterías, sensores de imagen y procesadores de señales [4]. Las empresas automovilísticas tradicionales internacionales, como Toyota, Ford y Volkswagen, participan activamente en la investigación y el desarrollo de chips electrónicos para automóviles. Algunas de las principales empresas automovilísticas de China también participan en la investigación y el desarrollo de chips, como BYD y SAIC, que participan en la investigación y el desarrollo de chips de diversas formas y adoptan la nueva revolución de la industria de chips para automóviles. Les resulta más fácil combinar sus propios escenarios de aplicación y recursos financieros para promover la rápida introducción del diseño de chips. Tesla, representada por la nueva energía, lanzó chips FSD y comenzó una competencia en torno a la conducción automática de alto nivel. La industria del automóvil se ha acelerado hacia la era de la inteligencia. En combinación con el enorme mercado de chips de calibre para automóviles, de acuerdo con sus características de aplicación y los requisitos estándar para ingresar a este campo, este documento se centrará en analizar las condiciones de verificación de los estándares de confiabilidad IATF 16949 y AEC para ingresar a este campo. A través de pruebas de detección de envejecimiento y análisis de la causa raíz de los chips defectuosos, se puede garantizar la confiabilidad de los chips de calibre de los automóviles para lograr el objetivo de cero fallas. Finalmente, espera con interés la estandarización de las especificaciones de verificación del chip de calibre del automóvil, la verificación integral de la confiabilidad, la prueba de detección de envejecimiento eficiente y el análisis profesional de fallas.
1 Verificación relevante del chip de calibre 1.1 IATF16949
En la industria automotriz, las actividades de certificación de calidad tienen sus propios estándares y requisitos de certificación industrial en todas partes del mundo, como el estándar VDA6.1 de la industria automotriz alemana, el estándar EAQF de Francia, el estándar AVSQ de Italia y el estándar QS-9000 de la Estados Unidos. El Grupo de Trabajo Internacional sobre Automóviles (IATF), establecido en 1997, cooperó con la Organización Internacional de Normalización (ISO/TC 176) para lograr un sistema de calidad global unificado y una certificación para la industria del automóvil. Basado en los estándares nacionales de la industria automotriz, el IATF16949 se formuló e introdujo en 1999. IATF 16949 es el último estándar de sistemas de gestión de calidad [5]. IATF16949 es un grupo automovilístico internacional que está orientado al cliente y tiene en cuenta sus requisitos especiales. Ante algunas cuestiones a las que la industria del automóvil ha prestado mucha atención en los últimos años, como la seguridad del automóvil, se han añadido nuevas cláusulas a la norma [6,7]. IATF16949 es aplicable a los fabricantes de automóviles y sus proveedores directos de piezas. Estos fabricantes están directamente relacionados con la producción de automóviles, que pueden procesar las actividades de fabricación y agregar valor a sus productos a través de dichas actividades. Por ejemplo, en toda la cadena industrial de chips, las fábricas de obleas y de embalaje deben fabricar chips para automóviles en estricta conformidad con la norma IATF16949. Y aquellas unidades que sólo tienen funciones de soporte, como centros de diseño y distribución, no necesitan obtener esta certificación [8].
1.2 Certificación estándar AEC
AEC: AUTOMOTIVE Electronics Council fue establecido en 1994 por tres compañías automotrices norteamericanas (Chrysler, Ford y General Motors) para establecer un conjunto de estándares generales de sistemas de calidad [9]. AEC estableció los estándares de control de calidad de los productos, promovió la implementación de la universalidad de las autopartes y sentó una buena base para el rápido desarrollo del mercado. Sus especificaciones incluyen principalmente AEC-Q100 (circuito integrado IC), AEC-Q101 (componente discreto), AEC-Q102 (LED fotoeléctrico discreto), AEC-Q104 (componente multichip) y AEC-Q200 (componente pasivo). Entre ellos, AEC-Q100 es una especificación de verificación para circuitos integrados IC. Su propósito es determinar la calidad y confiabilidad de dispositivos que pueden cumplir ciertos requisitos mediante pruebas de estrés en la aplicación [10].
1.2.1Diseño de chip de calibre de coche.
A partir de la función de uso del producto, las condiciones de trabajo (voltaje, rango de frecuencia, etc.) y la tecnología de biblioteca de diseño de celdas utilizada en el chip, se determina que el principio de diseño del circuito cumple con los requisitos del chip de calibre del automóvil. El proceso de implementación puede identificar posibles modos de falla, su impacto en el sistema y los clientes, y determinar su gravedad y posibles causas. Teniendo en cuenta el diseño de redundancia, este diseño puede evitar posibles errores de retención de datos en forma de códigos de corrección de errores y reemplazar unidades defectuosas. Establezca un mecanismo de autoprueba, agregue algunos nodos de ruta en el circuito para realizar pruebas durante un tiempo de prueba razonable del chip, descubra las unidades defectuosas a tiempo y lleve a cabo el tratamiento pertinente para reducir la influencia causada por las fluctuaciones del proceso. En la etapa de diseño del chip, deberíamos comenzar a considerar el experimento de confiabilidad del chip. El uso de herramientas de simulación y análisis de ingeniería asistidos por computadora puede mejorar la confiabilidad del producto en menos tiempo. Herramientas como el análisis de elementos finitos, el análisis térmico y el modelo de predicción de confiabilidad se utilizan cada vez más, de modo que el chip de calibre del automóvil mejora activamente la confiabilidad y estabilidad del dispositivo al comienzo del diseño.
1.2.2Fabricación de chips
Los principales pasos de la fabricación de obleas incluyen la implantación de iones, la fotolitografía, el grabado y el recubrimiento. En cada proceso, es necesario encontrar los parámetros óptimos a través de herramientas de análisis e investigación estadística matemática, para cumplir con los requisitos de mejorar el rendimiento y la calidad del chip. Fab factory puede garantizar la estabilidad del proceso detectando los parámetros de prueba específicos, el número de chip, la frecuencia y otra información de cada proceso.
1.2.3prueba de chip
Intente lograr la máxima cobertura de prueba en un tiempo razonable y descarte los productos defectuosos con anticipación para evitar que lleguen al cliente. Una forma importante de probar el chip de forma más rápida y eficaz es mediante el diseño de autoprueba del chip, que también puede reducir la dependencia de recursos ATE externos. La configuración estándar de los límites de prueba para buenos productos puede basarse en las recomendaciones del documento AEC_Q004 y en una determinada fórmula de desviación estándar de los datos, límites de pat estáticos = media robusta y más Mn; 6 Sigma Robusto。 Mediante el análisis de big data, se pueden controlar las fluctuaciones del proceso para garantizar la estabilidad de la calidad del producto. Este método se puede revisar y actualizar periódicamente. La falla del producto antes de su uso es el rendimiento y la falla del producto durante el uso es la confiabilidad, por lo que la prueba del chip está directamente relacionada con la confiabilidad del chip. La curva de la bañera consta de tres partes: período del demonio temprano, período estable y período de pérdida. La prueba de quemado es un paso importante en las pruebas de chips de ATV (automotriz). Su función principal es eliminar los chips de falla temprana de los productos antes de que se envíe el chip para lograr una alta confiabilidad del usuario. La etapa inicial es la etapa con una tasa de fracaso relativamente alta. La falla del chip generalmente es causada por defectos o problemas inherentes al chip, como defectos de diseño, procesos de fabricación anormales o defectos inherentes de los materiales. Estos defectos provocarán fallas relacionadas con el tiempo y el estrés, y la tasa de falla generalmente se caracteriza por Dppm. Específicamente, el chip debe someterse a una prueba de envejecimiento del 100% durante un cierto período de tiempo, como aplicar voltaje de polarización y alta temperatura, y luego se debe realizar la prueba ATE normal para detectar [11]. El período estable en la curva de la bañera (Figura 1) representa que la tasa de falla del chip es relativamente estable durante su vida útil, y su falla generalmente se describe en términos de FIT (falla en el tiempo) o MTBF (tiempo medio entre fallas). horas. La etapa de pérdida indica que la tasa de falla del chip comienza a aumentar debido a la pérdida del circuito interno del chip, lo que significa que el chip ha alcanzado su vida útil límite.
AEC-Q100, como estándar de verificación de confiabilidad electrónica de automóviles, tiene los siguientes propósitos principales: (1) los clientes tienen estándares y especificaciones como referencia; (2) El proveedor del chip puede eliminar los posibles fallos que puedan existir en el chip. La Tabla 1 muestra que AEC-Q100 se divide en diferentes grados de producto según la temperatura ambiente de trabajo del dispositivo, que está relacionada con la aplicación específica del chip. El rango de temperatura de trabajo del estándar más estricto es de -40 ~ 150 ℃. El proveedor debe optimizar continuamente el diseño del producto, adoptar procesos de fabricación y embalaje avanzados y estables, y adoptar estrictos procedimientos de prueba para cumplir con los altos requisitos de temperatura de trabajo y confiabilidad de los chips de calibre para automóviles.
La seguridad y confiabilidad del chip de calibre son su consideración principal, lo que no solo se refleja en la etapa de diseño y desarrollo del chip, sino que también es particularmente importante en las pruebas de detección y verificación de confiabilidad. Su amplia perspectiva de mercado hace que más proveedores de chips comiencen a ingresar a este campo y se sumen a la planificación industrial de chips de calibre para automóviles. En combinación con los requisitos del estándar de gestión de calidad de la cadena de suministro IATF16949 y la confiabilidad AEC-Q100, es necesario mejorar el proceso y el sistema actuales de verificación de chips de calibre de automóviles. (1) Es necesario que los expertos técnicos (automóviles completos, diseño de chips, fabricación, empaque y pruebas de chips, etc.) establezcan un conjunto de estándares más profesionales, estandarizados y orientados al flujo para el establecimiento de un sistema de estandarización de chips de calibre de automóviles. . (2) La verificación de la confiabilidad del chip debe ser más completa y la confiabilidad de los productos debe diseñarse y fabricarse. (3) La prueba de envejecimiento debe ser más eficiente. El chip de calibre del automóvil puede eliminar los dispositivos de falla temprana con un 100% de envejecimiento, lo que resaltará el papel de la prueba de envejecimiento cuando el parámetro de distribución de Weibull β es menor que 1, es decir, la tasa de falla temprana muestra una tendencia a la baja significativa. Partiendo de la premisa de eliminar el fallo prematuro de los chips, cuanto más corto sea el tiempo de prueba de envejecimiento, mejor. (4) El análisis de la causa raíz del chip fallido debe formar un circuito cerrado. En particular, es necesario descubrir los chips fallidos que se omiten porque el control de la tarjeta de los parámetros del proceso de fabricación no es razonable o la cobertura de la prueba no es lo suficientemente completa, porque puede provocar problemas de lote. Los diferentes casos de falla necesitan recopilación de datos y análisis integral de los aspectos de diseño de chips, fabricación de procesos, pruebas de paquetes, uso de dispositivos, etc., para descubrir la causa raíz de la falla y luego retroalimentar para formar soluciones. Al mismo tiempo, la línea de fabricación de chips necesita aplicar tecnologías de monitoreo profesional más activas, como la tecnología CPK, la tecnología SPC y la tecnología PPM, que pueden analizar y predecir la capacidad de producción y la estabilidad del proceso [15]. Conclusión 4En el trabajo práctico, a menudo se encuentran problemas de preparación y visualización de datos de TSP. Basado en la experiencia laboral práctica, este artículo resume los dos métodos anteriores para realizar la visualización de datos de TSP para resolver problemas de procesamiento de datos de TSP.
0 introducción
Con el profundo desarrollo de la electrónica automotriz y las nuevas cuatro modernizaciones (electrificación, redes, inteligencia y uso compartido) establecidas por la industria automotriz, esto brinda nuevas oportunidades para la aplicación de chips semiconductores en el campo automotriz. En los últimos años, la demanda se está desarrollando rápidamente, lo que trae nuevos cambios industriales al mercado del automóvil. Hacer que el chip de calibre del automóvil desempeñe un papel cada vez más importante en campos de aplicación como el control de potencia, el control del chasis y el infoentretenimiento [1]. En los últimos cinco años, la tasa de crecimiento anual compuesta del mercado mundial de semiconductores para automóviles es de aproximadamente el 4.8%, mientras que la del mercado de semiconductores para automóviles de China es del 11.6%. Esto se debe principalmente a que el grado de electrónica de los vehículos de nueva energía es cada vez mayor, lo que provoca un aumento sustancial en la demanda de diversos semiconductores para automóviles [2]. Según la predicción de Deloitte, los ingresos de los semiconductores para automóviles superarán los 60 mil millones de dólares en 2022 [3], lo que seguramente atraerá a más fabricantes de chips a participar. En comparación con los chips electrónicos de consumo, los chips de calibre para automóviles son más exigentes. (1) Los chips de calibre para automóviles son más altos que los estándares de chips industriales y de consumo; (2) Los chips de calibre para automóviles tienen requisitos más estrictos para el entorno de trabajo, como temperatura, humedad, EMC y erosión por gases nocivos, que tienen diferentes requisitos según sus diferentes aplicaciones; (3) El desarrollo y verificación de chips de calibre para automóviles es costoso, con un umbral alto y un ciclo largo; (4) Necesita pasar las normas de auditoría correspondientes. Hay dos condiciones para el chip de calibre: (1) cumple con el estándar de gestión de calidad de la cadena de suministro sin fallas IATF 16949; (2) Cumplir con los estándares de confiabilidad AEC impulsados por la industria automotriz norteamericana. Debido al largo ciclo de diseño y las elevadas barreras técnicas, toda la industria de chips para automóviles está monopolizada por gigantes extranjeros, como Infineon y Renesas, que se centran en los segmentos de mercado de chips para automóviles de alta gama. Al mismo tiempo, han surgido en China decenas de empresas de diseño de chips que se han convertido en proveedores de chips electrónicos para automóviles, con tipos que van desde asistencia al conductor, control central, gestión de baterías, sensores de imagen y procesadores de señales [4]. Las empresas automovilísticas tradicionales internacionales, como Toyota, Ford y Volkswagen, participan activamente en la investigación y el desarrollo de chips electrónicos para automóviles. Algunas de las principales empresas automovilísticas de China también participan en la investigación y el desarrollo de chips, como BYD y SAIC, que participan en la investigación y el desarrollo de chips de diversas formas y adoptan la nueva revolución de la industria de chips para automóviles. Les resulta más fácil combinar sus propios escenarios de aplicación y recursos financieros para promover la rápida introducción del diseño de chips. Tesla, representada por la nueva energía, lanzó chips FSD y comenzó una competencia en torno a la conducción automática de alto nivel. La industria del automóvil se ha acelerado hacia la era de la inteligencia. En combinación con el enorme mercado de chips de calibre para automóviles, de acuerdo con sus características de aplicación y los requisitos estándar para ingresar a este campo, este documento se centrará en analizar las condiciones de verificación de los estándares de confiabilidad IATF 16949 y AEC para ingresar a este campo. A través de pruebas de detección de envejecimiento y análisis de la causa raíz de los chips defectuosos, se puede garantizar la confiabilidad de los chips de calibre de los automóviles para lograr el objetivo de cero fallas. Finalmente, espera con interés la estandarización de las especificaciones de verificación del chip de calibre del automóvil, la verificación integral de la confiabilidad, la prueba de detección de envejecimiento eficiente y el análisis profesional de fallas.
1 Verificación relevante del chip de calibre 1.1 IATF16949
En la industria automotriz, las actividades de certificación de calidad tienen sus propios estándares y requisitos de certificación industrial en todas partes del mundo, como el estándar VDA6.1 de la industria automotriz alemana, el estándar EAQF de Francia, el estándar AVSQ de Italia y el estándar QS-9000 de la Estados Unidos. El Grupo de Trabajo Internacional sobre Automóviles (IATF), establecido en 1997, cooperó con la Organización Internacional de Normalización (ISO/TC 176) para lograr un sistema de calidad global unificado y una certificación para la industria del automóvil. Basado en los estándares nacionales de la industria automotriz, el IATF16949 se formuló e introdujo en 1999. IATF 16949 es el último estándar de sistemas de gestión de calidad [5]. IATF16949 es un grupo automovilístico internacional que está orientado al cliente y tiene en cuenta sus requisitos especiales. Ante algunas cuestiones a las que la industria del automóvil ha prestado mucha atención en los últimos años, como la seguridad del automóvil, se han añadido nuevas cláusulas a la norma [6,7]. IATF16949 es aplicable a los fabricantes de automóviles y sus proveedores directos de piezas. Estos fabricantes están directamente relacionados con la producción de automóviles, que pueden procesar las actividades de fabricación y agregar valor a sus productos a través de dichas actividades. Por ejemplo, en toda la cadena industrial de chips, las fábricas de obleas y de embalaje deben fabricar chips para automóviles en estricta conformidad con la norma IATF16949. Y aquellas unidades que sólo tienen funciones de soporte, como centros de diseño y distribución, no necesitan obtener esta certificación [8].
1.2 Certificación estándar AEC
AEC: AUTOMOTIVE Electronics Council fue establecido en 1994 por tres compañías automotrices norteamericanas (Chrysler, Ford y General Motors) para establecer un conjunto de estándares generales de sistemas de calidad [9]. AEC estableció los estándares de control de calidad de los productos, promovió la implementación de la universalidad de las autopartes y sentó una buena base para el rápido desarrollo del mercado. Sus especificaciones incluyen principalmente AEC-Q100 (circuito integrado IC), AEC-Q101 (componente discreto), AEC-Q102 (LED fotoeléctrico discreto), AEC-Q104 (componente multichip) y AEC-Q200 (componente pasivo). Entre ellos, AEC-Q100 es una especificación de verificación para circuitos integrados IC. Su propósito es determinar la calidad y confiabilidad de dispositivos que pueden cumplir ciertos requisitos mediante pruebas de estrés en la aplicación [10].
1.2.1Diseño de chip de calibre de coche.
A partir de la función de uso del producto, las condiciones de trabajo (voltaje, rango de frecuencia, etc.) y la tecnología de biblioteca de diseño de celdas utilizada en el chip, se determina que el principio de diseño del circuito cumple con los requisitos del chip de calibre del automóvil. El proceso de implementación puede identificar posibles modos de falla, su impacto en el sistema y los clientes, y determinar su gravedad y posibles causas. Teniendo en cuenta el diseño de redundancia, este diseño puede evitar posibles errores de retención de datos en forma de códigos de corrección de errores y reemplazar unidades defectuosas. Establezca un mecanismo de autoprueba, agregue algunos nodos de ruta en el circuito para realizar pruebas durante un tiempo de prueba razonable del chip, descubra las unidades defectuosas a tiempo y lleve a cabo el tratamiento pertinente para reducir la influencia causada por las fluctuaciones del proceso. En la etapa de diseño del chip, deberíamos comenzar a considerar el experimento de confiabilidad del chip. El uso de herramientas de simulación y análisis de ingeniería asistidos por computadora puede mejorar la confiabilidad del producto en menos tiempo. Herramientas como el análisis de elementos finitos, el análisis térmico y el modelo de predicción de confiabilidad se utilizan cada vez más, de modo que el chip de calibre del automóvil mejora activamente la confiabilidad y estabilidad del dispositivo al comienzo del diseño.
1.2.2Fabricación de chips
Los principales pasos de la fabricación de obleas incluyen la implantación de iones, la fotolitografía, el grabado y el recubrimiento. En cada proceso, es necesario encontrar los parámetros óptimos a través de herramientas de análisis e investigación estadística matemática, para cumplir con los requisitos de mejorar el rendimiento y la calidad del chip. Fab factory puede garantizar la estabilidad del proceso detectando los parámetros de prueba específicos, el número de chip, la frecuencia y otra información de cada proceso.
1.2.3prueba de chip
Intente lograr la máxima cobertura de prueba en un tiempo razonable y descarte los productos defectuosos con anticipación para evitar que lleguen al cliente. Una forma importante de probar el chip de forma más rápida y eficaz es mediante el diseño de autoprueba del chip, que también puede reducir la dependencia de recursos ATE externos. La configuración estándar de los límites de prueba para buenos productos puede basarse en las recomendaciones del documento AEC_Q004 y en una determinada fórmula de desviación estándar de los datos, límites de pat estáticos = media robusta y más Mn; 6 Sigma Robusto。 Mediante el análisis de big data, se pueden controlar las fluctuaciones del proceso para garantizar la estabilidad de la calidad del producto. Este método se puede revisar y actualizar periódicamente. La falla del producto antes de su uso es el rendimiento y la falla del producto durante el uso es la confiabilidad, por lo que la prueba del chip está directamente relacionada con la confiabilidad del chip. La curva de la bañera consta de tres partes: período del demonio temprano, período estable y período de pérdida. La prueba de quemado es un paso importante en las pruebas de chips de ATV (automotriz). Su función principal es eliminar los chips de falla temprana de los productos antes de que se envíe el chip para lograr una alta confiabilidad del usuario. La etapa inicial es la etapa con una tasa de fracaso relativamente alta. La falla del chip generalmente es causada por defectos o problemas inherentes al chip, como defectos de diseño, procesos de fabricación anormales o defectos inherentes de los materiales. Estos defectos provocarán fallas relacionadas con el tiempo y el estrés, y la tasa de falla generalmente se caracteriza por Dppm. Específicamente, el chip debe someterse a una prueba de envejecimiento del 100% durante un cierto período de tiempo, como aplicar voltaje de polarización y alta temperatura, y luego se debe realizar la prueba ATE normal para detectar [11]. El período estable en la curva de la bañera (Figura 1) representa que la tasa de falla del chip es relativamente estable durante su vida útil, y su falla generalmente se describe en términos de FIT (falla en el tiempo) o MTBF (tiempo medio entre fallas). horas. La etapa de pérdida indica que la tasa de falla del chip comienza a aumentar debido a la pérdida del circuito interno del chip, lo que significa que el chip ha alcanzado su vida útil límite.
AEC-Q100, como estándar de verificación de confiabilidad electrónica de automóviles, tiene los siguientes propósitos principales: (1) los clientes tienen estándares y especificaciones como referencia; (2) El proveedor del chip puede eliminar los posibles fallos que puedan existir en el chip. La Tabla 1 muestra que AEC-Q100 se divide en diferentes grados de producto según la temperatura ambiente de trabajo del dispositivo, que está relacionada con la aplicación específica del chip. El rango de temperatura de trabajo del estándar más estricto es de -40 ~ 150 ℃. El proveedor debe optimizar continuamente el diseño del producto, adoptar procesos de fabricación y embalaje avanzados y estables, y adoptar estrictos procedimientos de prueba para cumplir con los altos requisitos de temperatura de trabajo y confiabilidad de los chips de calibre para automóviles.
AEC-Q100 define los estándares de verificación y control de tarjetas relacionados requeridos por el chip en varias etapas, como diseño, fabricación, empaque, prueba y producción en masa. A partir del contenido, incluye específicamente 41 pruebas en 7 categorías, como se muestra en la Figura 2, que es el proceso de verificación y el contenido de la especificación de AEC-Q100 Rev-H [12]. Se puede dividir a grandes rasgos en: Grupo A (prueba de estrés ambiental acelerada), Grupo B (prueba de vida útil acelerada), Grupo C (prueba de integridad del paquete), Grupo D (prueba de confiabilidad a nivel de oblea), Grupo E (prueba de verificación eléctrica), Grupo F (prueba de cribabilidad) y Grupo G (prueba de integridad del paquete sellado). En la actualidad, AEC-Q100 se ha convertido en una especificación importante para los chips de calibre de automóviles. Por lo general, los proveedores de chips de calibre para automóviles deben completar la verificación de sus proyectos y luego "autodeclarar" que sus productos han pasado los resultados de verificación pertinentes. AEC no otorgará ninguna certificación a los proveedores. Debido al pequeño número de muestras, estas pruebas son necesarias e insuficientes, lo que refleja las limitaciones de este método. La prueba se puede utilizar para negar la usabilidad de los dispositivos, pero no se puede determinar que los chips producidos en masa cumplan con los estándares de uso en escenarios específicos. Por lo tanto, la prueba de detección de envejecimiento de los chips de calibre de automóviles producidos en masa es particularmente importante, lo que hace que los chips se entreguen a los clientes en un período estable y mejora la confiabilidad de los chips de calibre de automóviles. Al mismo tiempo, mediante el análisis de fallas, por un lado, se puede identificar la causa raíz de la falla del chip y se pueden tomar las medidas correspondientes para erradicar el problema; por otro lado, apuntando a los defectos inherentes, podemos optimizar y ajustar la prueba para detectarlos, a fin de lograr el objetivo de una tasa de falla cero del chip de calibre del automóvil. 2 El fallo de los semiconductores es inevitable en el proceso de investigación, producción y uso. A través del análisis de fallas dirigido: (1) Puede ayudar a los diseñadores a descubrir los defectos en el diseño del chip; por ejemplo, el resultado puede verificarse mediante la reparación del circuito FIB. (2) Podemos descubrir los defectos existentes en los procesos de fabricación y embalaje del chip y proponer planes prácticos de mejora. (3) Evaluar la validez de diferentes vectores de prueba y proporcionar el complemento necesario para la prueba de producción. El análisis de fallas del chip se basa principalmente en el micromundo, observándolo y analizándolo desde los aspectos de la electricidad, la física, la química y los materiales, y descubriendo esencialmente las causas de la falla del chip [13]. Las principales herramientas de análisis y métodos de prueba se muestran en la Figura 3. La complejidad del proceso de semiconductores es cada vez mayor, lo que también genera más dificultades para el análisis de fallas. Por ejemplo, la reducción del ancho de la línea requiere una mayor resolución del microscopio electrónico y la reducción del espaciado de las capas metálicas aumenta la dificultad de la preparación de la muestra. A través del fenómeno de falla, combinado con el diseño del chip y el principio de funcionamiento, se puede dominar la información y los datos precisos del chip, de modo que se puedan realizar análisis y juicios correctos. El mecanismo de falla de los chips semiconductores generales después de su uso se puede dividir en las siguientes categorías [14]. (1) Hay defectos en el diseño del chip, que reflejan principalmente que no se puede realizar la función del chip. (2) Los fallos relacionados con la ontología, como defectos de los materiales semiconductores o problemas del propio sustrato utilizado en el embalaje. (3) Falla causada por fluctuación del proceso. ① fallas relacionadas con la capa dieléctrica del chip, como óxido de puerta, capa dieléctrica intermetálica y otros defectos; ② Hay defectos entre el sustrato de silicio y la interfaz SiO2, como dislocación; ③ Corrosión del metal de la capa de interconexión de metal en el extremo posterior del chip causada por la electromigración del metal o contaminación que contiene halógenos y haluros; ④ Cortocircuito o circuito abierto causado por la conexión de pines causada por parámetros del proceso de embalaje irrazonables. (4) La falla introducida por la prueba se debe principalmente a la sobrecarga del chip causada por la configuración irrazonable del voltaje del vector de prueba.
La seguridad y confiabilidad del chip de calibre son su consideración principal, lo que no solo se refleja en la etapa de diseño y desarrollo del chip, sino que también es particularmente importante en las pruebas de detección y verificación de confiabilidad. Su amplia perspectiva de mercado hace que más proveedores de chips comiencen a ingresar a este campo y se sumen a la planificación industrial de chips de calibre para automóviles. En combinación con los requisitos del estándar de gestión de calidad de la cadena de suministro IATF16949 y la confiabilidad AEC-Q100, es necesario mejorar el proceso y el sistema actuales de verificación de chips de calibre de automóviles. (1) Es necesario que los expertos técnicos (automóviles completos, diseño de chips, fabricación, empaque y pruebas de chips, etc.) establezcan un conjunto de estándares más profesionales, estandarizados y orientados al flujo para el establecimiento de un sistema de estandarización de chips de calibre de automóviles. . (2) La verificación de la confiabilidad del chip debe ser más completa y la confiabilidad de los productos debe diseñarse y fabricarse. (3) La prueba de envejecimiento debe ser más eficiente. El chip de calibre del automóvil puede eliminar los dispositivos de falla temprana con un 100% de envejecimiento, lo que resaltará el papel de la prueba de envejecimiento cuando el parámetro de distribución de Weibull β es menor que 1, es decir, la tasa de falla temprana muestra una tendencia a la baja significativa. Partiendo de la premisa de eliminar el fallo prematuro de los chips, cuanto más corto sea el tiempo de prueba de envejecimiento, mejor. (4) El análisis de la causa raíz del chip fallido debe formar un circuito cerrado. En particular, es necesario descubrir los chips fallidos que se omiten porque el control de la tarjeta de los parámetros del proceso de fabricación no es razonable o la cobertura de la prueba no es lo suficientemente completa, porque puede provocar problemas de lote. Los diferentes casos de falla necesitan recopilación de datos y análisis integral de los aspectos de diseño de chips, fabricación de procesos, pruebas de paquetes, uso de dispositivos, etc., para descubrir la causa raíz de la falla y luego retroalimentar para formar soluciones. Al mismo tiempo, la línea de fabricación de chips necesita aplicar tecnologías de monitoreo profesional más activas, como la tecnología CPK, la tecnología SPC y la tecnología PPM, que pueden analizar y predecir la capacidad de producción y la estabilidad del proceso [15]. Conclusión 4En el trabajo práctico, a menudo se encuentran problemas de preparación y visualización de datos de TSP. Basado en la experiencia laboral práctica, este artículo resume los dos métodos anteriores para realizar la visualización de datos de TSP para resolver problemas de procesamiento de datos de TSP.
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