اخبار
اخبار
فرآیند تأیید تراشه خودرو و چشم انداز
2022-03-17 1205
تجزیه و تحلیل نشان می دهد که با توسعه سریع انرژی های جدید و خودروهای بدون راننده، عملکرد تراشه گیج خودرو اهمیت بیشتری پیدا می کند، که یک جهت مهم در کاربرد صنعت تراشه است. این مقاله فرآیند تأیید مربوطه، مشخصات و استانداردهای شرکت‌های طراحی مدار مجتمع را که وارد حوزه تراشه‌های گیج خودرو می‌شوند، تأیید قابلیت اطمینان مربوطه و تجزیه و تحلیل خرابی تراشه‌های گیج خودرو را تشریح می‌کند، هدف نقص صفر تولید انبوه تراشه‌های گیج خودرو را مورد بحث قرار می‌دهد. مشکلات و محدودیت‌ها در توسعه تراشه‌های گیج خودروی داخلی، و به دنبال مسیر توسعه است.  
  0 معرفی  
با توسعه عمیق الکترونیک خودرو و چهار نوسازی جدید (برق، شبکه، هوشمندسازی و اشتراک گذاری) که توسط صنعت خودرو ایجاد شده است، این فرصت های جدیدی را برای استفاده از تراشه های نیمه هادی در زمینه خودرو به ارمغان می آورد. در سال های اخیر، تقاضا به سرعت در حال توسعه است که تغییرات صنعتی جدیدی را در بازار خودرو به ارمغان می آورد. کاری کنید که تراشه گیج خودرو نقش مهمی را در زمینه های کاربردی مانند کنترل قدرت، کنترل شاسی و سرگرمی اطلاعاتی بازی کند [1]. در پنج سال گذشته، نرخ رشد مرکب سالانه بازار جهانی نیمه‌هادی‌های خودرو حدود 4.8 درصد است، در حالی که نرخ رشد سالانه بازار نیمه‌رساناهای خودرو چین 11.6 درصد است. این عمدتا به این دلیل است که درجه الکترونیکی شدن وسایل نقلیه انرژی جدید در حال افزایش و بالاتر شدن است، که باعث افزایش قابل توجهی در تقاضای نیمه هادی های مختلف خودرو می شود [2]. طبق پیش‌بینی Deloitte، درآمد نیمه‌هادی‌های خودرو در سال 60 از 2022 میلیارد دلار فراتر می‌رود [3] که مطمئناً تولیدکنندگان تراشه‌های بیشتری را برای مشارکت جذب خواهد کرد. در مقایسه با تراشه های الکترونیکی مصرفی، تراشه های گیج خودرو تقاضای بیشتری دارند. (1) تراشه های گیج خودرو بالاتر از استانداردهای تراشه های مصرف کننده و صنعتی هستند. (2) تراشه‌های گیج خودرو دارای الزامات سخت‌گیرانه‌تری برای محیط کار هستند، مانند دما، رطوبت، EMC و فرسایش گاز مضر، که با توجه به کاربردهای مختلف آنها نیازهای متفاوتی دارند. (3) توسعه و تأیید تراشه گیج خودرو گران است، با آستانه بالا و چرخه طولانی. (4) باید استانداردهای حسابرسی مربوطه را بگذراند. دو شرط برای تراشه گیج وجود دارد: (1) استاندارد مدیریت کیفیت زنجیره تامین بدون شکست IATF 16949 را برآورده می کند. (2) استانداردهای قابلیت اطمینان AEC که توسط صنعت خودرو آمریکای شمالی ارائه شده است را رعایت کنید. به دلیل چرخه طراحی طولانی و موانع فنی بالا، کل صنعت تراشه های خودرو در انحصار غول های خارجی مانند Infineon و Renesas است که بر بخش های بازار تراشه های خودروهای پیشرفته تمرکز می کنند. در همان زمان، ده‌ها شرکت طراحی تراشه در چین ظهور کرده‌اند تا به تامین‌کنندگان تراشه‌های الکترونیکی خودرو تبدیل شوند، با انواع مختلفی از کمک راننده، کنترل مرکزی، مدیریت باتری، حسگرهای تصویر و پردازنده‌های سیگنال [4]. شرکت های بین المللی خودروهای سنتی مانند تویوتا، فورد و فولکس واگن به طور فعال در تحقیق و توسعه تراشه های الکترونیکی خودرو مشارکت دارند. برخی از شرکت‌های اصلی خودروسازی در چین نیز در تحقیق و توسعه تراشه‌ها مشارکت دارند، مانند BYD و SAIC که به اشکال مختلف در تحقیق و توسعه تراشه شرکت می‌کنند و انقلاب جدید صنعت تراشه‌های خودرو را پذیرفته‌اند. برای آنها آسانتر است که سناریوهای کاربردی و منابع مالی خود را برای ترویج معرفی سریع طراحی تراشه ترکیب کنند. تسلا که توسط انرژی جدید نمایندگی می‌شود، تراشه‌های FSD را راه‌اندازی کرده است و رقابتی پیرامون رانندگی خودکار سطح بالا آغاز شده است. صنعت خودرو به عصر هوشمندی سرعت بخشیده است. در ترکیب با بازار عظیم تراشه‌های گیج خودرو، با توجه به ویژگی‌های کاربردی آن و الزامات استاندارد برای ورود به این حوزه، این مقاله به بررسی شرایط تأیید IATF 16949 و استانداردهای قابلیت اطمینان AEC برای ورود به این حوزه می‌پردازد. از طریق تست غربالگری پیری و تجزیه و تحلیل علت اصلی تراشه های شکست خورده، می توان از قابلیت اطمینان تراشه های گیج خودرو برای دستیابی به هدف عدم شکست اطمینان حاصل کرد. در نهایت، منتظر استانداردسازی مشخصات تأیید تراشه گیج خودرو، تأیید قابلیت اطمینان جامع، آزمایش غربالگری کارآمد پیری و تجزیه و تحلیل شکست حرفه ای است.  
1 تأیید مربوط به تراشه گیج 1.1 IATF16949  
در صنعت خودرو، فعالیت های صدور گواهینامه کیفیت استانداردها و الزامات گواهینامه صنعتی خاص خود را در تمام نقاط جهان دارد، مانند استاندارد VDA6.1 صنعت خودرو آلمان، استاندارد EAQF فرانسه، استاندارد AVSQ ایتالیا و استاندارد QS-9000 ایالات متحده. کارگروه بین‌المللی خودرو (IATF) که در سال 1997 تأسیس شد، با سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO/TC 176) برای دستیابی به یک استاندارد جهانی یکپارچه سیستم کیفیت و صدور گواهینامه برای صنعت خودرو همکاری کرد. بر اساس استانداردهای ملی صنعت خودرو، IATF16949 در سال 1999 تدوین و معرفی شد. IATF 16949 آخرین استاندارد سیستم مدیریت کیفیت است [5]. IATF16949 یک گروه خودرو بین المللی است که مشتری مدار بوده و نیازهای خاص آن را در نظر می گیرد. با توجه به برخی مسائلی که صنعت خودرو در سال های اخیر به آن توجه زیادی داشته است، مانند ایمنی خودرو، بندهای جدیدی به استاندارد اضافه شده است [6,7،XNUMX]. IATF16949 برای سازندگان خودرو و تامین کنندگان مستقیم قطعات آنها قابل استفاده است. این تولیدکنندگان به طور مستقیم با تولید خودرو در ارتباط هستند که می توانند فعالیت های تولیدی را پردازش کرده و از طریق چنین فعالیت هایی به ارزش محصولات خود بیافزایند. به عنوان مثال، در کل زنجیره صنعت چیپس، کارخانه‌های ویفر و کارخانه‌های بسته‌بندی باید تراشه‌های خودرو را مطابق با استاندارد IATF16949 تولید کنند. و واحدهایی که فقط دارای وظایف پشتیبانی هستند مانند مراکز طراحی و توزیع نیازی به اخذ این گواهی ندارند [8].   
1.2 گواهینامه استاندارد AEC  
AEC: AUTOMOTIVE Electronics Council در سال 1994 توسط سه شرکت خودروسازی آمریکای شمالی (کرایسلر، فورد و جنرال موتورز) برای ایجاد مجموعه ای از استانداردهای کلی سیستم کیفیت [9] تأسیس شد. AEC استانداردهای کنترل کیفیت محصول را ایجاد کرد، اجرای جهانی قطعات خودرو را ترویج کرد و پایه خوبی برای توسعه سریع بازار گذاشت. مشخصات آن عمدتاً شامل AEC-Q100 (IC مدار مجتمع)، AEC-Q101 (جزء گسسته)، AEC-Q102 (ال ای دی فوتوالکتریک گسسته)، AEC-Q104 (جزء چند تراشه) و AEC-Q200 (جزء غیرفعال) می باشد. در میان آنها، AEC-Q100 یک مشخصات تأیید برای مدارهای مجتمع IC است. هدف آن تعیین کیفیت و قابلیت اطمینان دستگاه هایی است که می توانند الزامات خاصی را از طریق تست استرس در کاربرد برآورده کنند [10].    
1.2.1
طراحی تراشه گیج خودرو
از عملکرد استفاده محصول، شرایط کاری (ولتاژ، محدوده فرکانس و غیره)، و فناوری کتابخانه طراحی سلولی مورد استفاده در تراشه، اصل طراحی مدار برای برآورده کردن الزامات تراشه گیج خودرو تعیین می شود. فرآیند پیاده سازی می تواند حالت های بالقوه خرابی، تأثیر آنها بر سیستم و مشتریان را شناسایی کرده و شدت و علل احتمالی آنها را تعیین کند. با در نظر گرفتن طراحی افزونگی، این طرح می تواند از خطاهای احتمالی نگهداری داده ها در قالب کدهای تصحیح خطا جلوگیری کرده و واحدهای معیوب را جایگزین کند. یک مکانیسم خودآزمایی ایجاد کنید، تعدادی گره مسیر را در مدار برای آزمایش از طریق یک زمان آزمایش معقول تراشه اضافه کنید، واحدهای معیوب را به موقع پیدا کنید، و درمان مربوطه را برای کاهش تأثیر ناشی از نوسانات فرآیند انجام دهید. در مرحله طراحی تراشه، باید آزمایش قابلیت اطمینان تراشه را در نظر بگیریم. استفاده از ابزارهای تحلیل و شبیه سازی مهندسی به کمک کامپیوتر می تواند قابلیت اطمینان محصول را در زمان کوتاه تری بهبود بخشد. ابزارهایی مانند تحلیل المان محدود، تحلیل حرارتی و مدل پیش‌بینی قابلیت اطمینان بیشتر و بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، به طوری که تراشه گیج خودرو به طور فعال قابلیت اطمینان و پایداری دستگاه را در ابتدای طراحی بهبود می‌بخشد.   
1.2.2تولید تراشه  
مراحل اصلی تولید ویفر شامل کاشت یون، فتولیتوگرافی، اچینگ و پوشش است. در هر فرآیندی، یافتن پارامترهای بهینه از طریق تحقیق و تحلیل آماری ریاضی و ابزارهای تجزیه و تحلیل ضروری است تا نیازهای بهبود عملکرد و کیفیت تراشه برآورده شود. کارخانه Fab می تواند با شناسایی پارامترهای تست خاص، تعداد تراشه، فرکانس و سایر اطلاعات هر فرآیند، از ثبات فرآیند اطمینان حاصل کند.  
1.2.3تست تراشه  
سعی کنید حداکثر پوشش تست را در یک زمان معقول به دست آورید و محصولات معیوب را از قبل بررسی کنید تا از سرازیر شدن به مشتری جلوگیری کنید. یک راه مهم برای آزمایش سریعتر و موثرتر تراشه از طریق طراحی خودآزمایی تراشه است که می تواند وابستگی به منابع خارجی ATE را نیز کاهش دهد. تنظیم استاندارد محدودیت‌های آزمایشی برای محصولات خوب می‌تواند بر اساس توصیه‌های سند AEC_Q004 و فرمول خاصی از انحراف استاندارد داده‌ها، محدودیت‌های استاتیکی = میانگین قوی و به علاوه منگنز باشد. 6 سیگما قوی. از طریق تجزیه و تحلیل داده های بزرگ، نوسانات فرآیند را می توان برای اطمینان از ثبات کیفیت محصول کنترل کرد. این روش را می توان به طور منظم مرور و به روز کرد. خرابی محصول قبل از استفاده عملکرد است و خرابی محصول در حین استفاده قابلیت اطمینان است، بنابراین آزمایش تراشه مستقیماً با قابلیت اطمینان تراشه مرتبط است. منحنی وان حمام از سه بخش تشکیل شده است: دوره اولیه شیطان، دوره پایدار و دوره از دست دادن. تست Burn-in یک مرحله مهم در تست تراشه ATV (Automotive) است. عملکرد اصلی آن حذف تراشه های خراب اولیه محصولات قبل از ارسال تراشه برای دستیابی به قابلیت اطمینان بالای کاربر است. مرحله اولیه مرحله ای است که میزان شکست نسبتاً بالایی دارد. خرابی تراشه معمولاً به دلیل نقص یا مشکلات ذاتی تراشه مانند نقص طراحی، فرآیند تولید غیرعادی یا نقص ذاتی مواد ایجاد می شود. این عیوب منجر به خرابی های مربوط به زمان و استرس خواهد شد و میزان شکست معمولاً با Dppm مشخص می شود. به طور خاص، تراشه باید تحت آزمایش 100٪ پیری برای مدت زمان معینی قرار گیرد، مانند اعمال ولتاژ بایاس و دمای بالا، و سپس آزمایش عادی ATE باید برای غربالگری انجام شود [11]. دوره پایدار در منحنی وان حمام (شکل 1) نشان می دهد که میزان خرابی تراشه در طول عمر مفید آن نسبتاً پایدار است و خرابی آن معمولاً بر اساس FIT (شکست در زمان) یا MTBF (میانگین زمان بین خرابی) توصیف می شود. ساعت ها. مرحله از دست دادن نشان می دهد که نرخ خرابی تراشه به دلیل از دست دادن مدار داخلی تراشه شروع به افزایش می کند، به این معنی که تراشه به عمر مفید خود رسیده است.

 1.2.4 تایید قابلیت اطمینان تراشه AEC-Q100  
AEC-Q100، به عنوان استاندارد تأیید قابلیت اطمینان الکترونیکی خودرو، اهداف اصلی زیر را دارد: (1) مشتریان استانداردها و مشخصاتی را برای مرجع دارند. (2) تامین کننده تراشه می تواند عیوب احتمالی را که ممکن است در تراشه وجود داشته باشد برطرف کند. جدول 1 نشان می دهد که AEC-Q100 با توجه به دمای محیط کار دستگاه که مربوط به کاربرد خاص تراشه است به درجه های مختلف محصول تقسیم می شود. محدوده دمای کاری دقیق ترین استاندارد بالاترین درجه -40 ~ 150 ℃ است. تامین کننده باید به طور مداوم طراحی محصول را بهینه کند، فرآیندهای تولید و بسته بندی پیشرفته و پایدار را اتخاذ کند، و روش های آزمایش دقیق را برای برآورده کردن الزامات استاندارد بالا برای دمای کار و قابلیت اطمینان تراشه های گیج خودرو اتخاذ کند.


AEC-Q100 تأیید و استانداردهای کنترل کارت مرتبط مورد نیاز تراشه را در مراحل مختلف مانند طراحی، ساخت، بسته بندی، آزمایش و تولید انبوه تعریف می کند. از محتوا، به طور خاص شامل 41 تست در 7 دسته است، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، که فرآیند تأیید و محتوای مشخصات AEC-Q100 Rev-H [12] است. می توان آن را به طور تقریبی به: گروه A (تست استرس محیطی تسریع شده)، گروه B (تست عمر کاری تسریع شده)، گروه C (تست یکپارچگی بسته)، گروه D (تست قابلیت اطمینان سطح ویفر)، گروه E (تست تایید الکتریکی)، گروه F (تست غربالگری) و گروه G (تست یکپارچگی بسته مهر و موم شده). در حال حاضر، AEC-Q100 به یک ویژگی مهم برای تراشه های گیج خودرو تبدیل شده است. معمولاً تأمین‌کنندگان تراشه گیج خودرو باید تأیید پروژه‌های خود را تکمیل کنند و سپس «خود اعلام کنند» که محصولاتشان نتایج تأیید مربوطه را پشت سر گذاشته‌اند. AEC هیچ گواهینامه ای به تامین کنندگان نمی دهد. به دلیل تعداد کم نمونه ها، این آزمایش ها ضروری و ناکافی هستند که نشان دهنده محدودیت های این روش است. از این آزمایش می توان برای رد قابلیت استفاده دستگاه ها استفاده کرد، اما نمی توان تعیین کرد که تراشه های تولید انبوه استانداردهای استفاده را در سناریوهای خاص رعایت می کنند. بنابراین، آزمایش غربالگری پیری تراشه‌های گیج خودرو تولید انبوه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، که باعث می‌شود تراشه‌ها در یک دوره پایدار به مشتریان ارائه شوند و قابلیت اطمینان تراشه‌های گیج خودرو را بهبود بخشد. در عین حال، از طریق تجزیه و تحلیل شکست، از یک سو، می توان علت اصلی خرابی تراشه را شناسایی کرد و اقدامات مربوطه را برای ریشه کن کردن مشکل انجام داد. از سوی دیگر، با هدف قرار دادن عیوب ذاتی، می‌توانیم آزمایش را برای غربال کردن آن‌ها بهینه‌سازی و سخت‌تر کنیم تا به هدف صفر شدن میزان خرابی تراشه گیج خودرو دست یابیم. 2 خرابی نیمه هادی در فرآیند تحقیق، تولید و استفاده اجتناب ناپذیر است. از طریق تجزیه و تحلیل شکست هدفمند: (1) می تواند به طراحان کمک کند تا نقص های طراحی تراشه را پیدا کنند، برای مثال، نتیجه را می توان با تعمیر مدار FIB تأیید کرد. (2) ما می توانیم نقص های موجود در فرآیندهای تولید و بسته بندی تراشه را پیدا کنیم و طرح های بهبود عملی را ارائه دهیم. (3) اعتبار بردارهای تست مختلف را ارزیابی کنید و مکمل لازم را برای تست تولید تهیه کنید. تجزیه و تحلیل خرابی تراشه عمدتاً مبتنی بر دنیای خرد است، مشاهده و تجزیه و تحلیل آن از جنبه‌های الکتریسیته، فیزیک، شیمی و مواد و یافتن علل شکست تراشه در اصل [13]. ابزار اصلی تجزیه و تحلیل و روش های آزمایش در شکل 3 نشان داده شده است. پیچیدگی فرآیند نیمه هادی بیشتر و بیشتر می شود، که همچنین مشکلات بیشتری را برای تجزیه و تحلیل شکست به همراه دارد. به عنوان مثال، کاهش عرض خط مستلزم وضوح بالاتر میکروسکوپ الکترونی است و کاهش فاصله لایه های فلزی دشواری آماده سازی نمونه را افزایش می دهد. از طریق پدیده خرابی، همراه با طراحی و اصل کار تراشه، می توان به اطلاعات و داده های دقیق تراشه تسلط یافت تا تجزیه و تحلیل و قضاوت صحیح انجام شود. مکانیسم شکست تراشه های نیمه هادی عمومی پس از استفاده را می توان به دسته های زیر تقسیم کرد [14]. (1) نقص هایی در طراحی تراشه وجود دارد که عمدتاً نشان دهنده این است که عملکرد تراشه قابل تحقق نیست. (2) خرابی های مربوط به هستی شناسی، مانند نقص مواد نیمه هادی یا مشکلات خود بستر مورد استفاده در بسته بندی. (3) شکست ناشی از نوسانات فرآیند. ① خرابی های مربوط به لایه دی الکتریک تراشه، مانند اکسید دروازه، لایه دی الکتریک بین فلزی و سایر نقص ها. ② نقص هایی بین بستر سیلیکونی و رابط SiO2 وجود دارد، مانند جابجایی. ③ خوردگی فلز لایه اتصال فلزی در انتهای پشت تراشه ناشی از مهاجرت الکتریکی فلز یا آلودگی حاوی هالوژن و هالید. ④ اتصال کوتاه یا مدار باز ناشی از اتصال پین ناشی از پارامترهای فرآیند بسته بندی غیر منطقی. (4) خرابی معرفی شده توسط آزمایش عمدتاً ناشی از Overkill تراشه ناشی از تنظیم غیر منطقی ولتاژ بردار آزمایش است.

3 تحلیل
  ایمنی و قابلیت اطمینان تراشه گیج ملاحظات اولیه آن است که نه تنها در مرحله طراحی و توسعه تراشه منعکس می شود، بلکه در غربالگری آزمایش و تأیید قابلیت اطمینان نیز مهم است. چشم انداز بازار گسترده آن باعث می شود که تامین کنندگان تراشه بیشتری وارد این حوزه شوند و به برنامه ریزی صنعتی تراشه های گیج خودرو بپیوندند. همراه با الزامات استاندارد مدیریت کیفیت زنجیره تامین IATF16949 و قابلیت اطمینان AEC-Q100، روند فعلی و سیستم تأیید تراشه گیج خودرو باید بهبود یابد. (1) لازم است کارشناسان فنی (کل ماشین، طراحی تراشه، ساخت، بسته بندی و آزمایش تراشه و غیره) مجموعه ای از استانداردهای حرفه ای تر، استاندارد شده و جریان محور را برای استقرار سیستم استانداردسازی تراشه های گیج خودرو ایجاد کنند. . (2) تأیید قابلیت اطمینان تراشه باید جامع تر باشد و قابلیت اطمینان محصولات باید طراحی و تولید شود. (3) تست پیری باید کارآمدتر باشد. تراشه گیج خودرو می‌تواند دستگاه‌های خرابی زودهنگام را با 100% پیری حذف کند، که نقش آزمایش پیری را در زمانی که پارامتر توزیع Weibull β کمتر از 1 باشد، برجسته می‌کند، یعنی نرخ خرابی اولیه روند نزولی قابل‌توجهی را نشان می‌دهد. با فرض از بین بردن خرابی اولیه تراشه ها، هر چه زمان تست پیری کوتاه تر باشد، بهتر است. (4) تجزیه و تحلیل علت اصلی تراشه شکست خورده نیاز به تشکیل یک حلقه بسته دارد. به طور خاص، لازم است تراشه های شکست خورده را پیدا کنید زیرا کنترل کارت پارامترهای تولید فرآیند غیر منطقی است یا پوشش آزمایشی به اندازه کافی جامع نیست، زیرا ممکن است مشکلات دسته ای را به همراه داشته باشد. موارد خرابی مختلف به جمع آوری داده ها و تجزیه و تحلیل جامع از جنبه های طراحی تراشه، ساخت فرآیند، آزمایش بسته، استفاده از دستگاه و غیره نیاز دارند تا علت اصلی خرابی را پیدا کرده و سپس برای شکل دادن به راه حل ها بازخورد داده شود. در عین حال، خط تولید تراشه نیاز به استفاده از فناوری‌های نظارت حرفه‌ای فعال‌تری دارد، مانند فناوری CPK، فناوری SPC و فناوری PPM، که می‌تواند ظرفیت تولید و ثبات فرآیند را تحلیل و پیش‌بینی کند [15]. نتیجه گیری 4در کار عملی، مشکلات آماده سازی داده های TSP و تجسم داده های TSP اغلب مواجه می شوند. بر اساس تجربه کاری عملی، این مقاله دو روش فوق را برای تجسم داده های TSP برای حل مشکلات پردازش داده TSP خلاصه می کند.




سلب مسئولیت: این مقاله از «نیمه هادی آنلاین» تکثیر شده است. این مقاله فقط دیدگاه های شخصی نویسنده را نشان می دهد و دیدگاه های Sacco Micro و صنعت را نشان نمی دهد. این فقط برای تجدید چاپ و به اشتراک گذاری برای حمایت از حمایت از حقوق مالکیت معنوی است. لطفاً هنگام چاپ مجدد منبع و نویسنده اصلی را ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه تخلف، لطفا با ما تماس بگیرید تا آن را حذف کنیم.

تلفن شرکت: +86-0755-83044319
فکس/فکس: +86-0755-83975897
ایمیل: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 مدیر لی
QQ: 332496225 مدیر کیو
آدرس: اتاق 809، بلوک C، ساختمان فناوری Zhantao، خیابان Minzhi شماره 1079، منطقه جدید Longhua، شنژن

whatsapp

خط تلفن خدمات

tel: +86 755 83044319

WhatsApp

Whatsapp:+8618073002950