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Processus et perspectives de vérification des puces des véhicules
2022-03-17
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L'analyse montre qu'avec le développement rapide des voitures à énergie nouvelle et sans conducteur, la fonction des puces de jauge automobile devient de plus en plus importante, ce qui constitue une direction importante de l'application de l'industrie des puces. Cet article expose le processus de vérification pertinent, les spécifications et les normes des sociétés de conception de circuits intégrés entrant dans le domaine des puces de jauge de voiture, la vérification de la fiabilité et l'analyse des défaillances pertinentes des puces de jauge de voiture, discute de l'objectif zéro défaut de la production en série de puces de jauge de voiture, analyse les problèmes et les limites du développement de puces de jauge de voiture nationales et attend avec impatience l'orientation du développement.
0 introduction
Avec le développement en profondeur de l'électronique automobile et les quatre nouvelles modernisations (électrification, mise en réseau, intelligence et partage) établies par l'industrie automobile, cela ouvre de nouvelles opportunités pour l'application des puces semi-conductrices dans le domaine automobile. Ces dernières années, la demande s'est développée rapidement, ce qui entraîne de nouveaux changements industriels sur le marché automobile. Faire en sorte que la puce de jauge de voiture joue un rôle de plus en plus important dans les domaines d'application tels que le contrôle de puissance, le contrôle de châssis et l'infodivertissement [1]. Au cours des cinq dernières années, le taux de croissance annuel composé du marché mondial des semi-conducteurs automobiles est d'environ 4.8 %, tandis que celui du marché chinois des semi-conducteurs automobiles est de 11.6 %. Cela est principalement dû au fait que le degré d’électronique des véhicules à énergie nouvelle est de plus en plus élevé, ce qui entraîne une augmentation substantielle de la demande de divers semi-conducteurs automobiles [2]. Selon les prévisions de Deloitte, les revenus des semi-conducteurs automobiles dépasseront 60 milliards de dollars en 2022 [3], ce qui ne manquera pas d'attirer davantage de fabricants de puces. Par rapport aux puces électroniques grand public, les puces de jauge automobile sont plus exigeantes. (1) Les puces de jauge de voiture sont supérieures aux normes de puces grand public et industrielles ; (2) Les puces de jauge de voiture ont des exigences plus strictes en matière d'environnement de travail, telles que la température, l'humidité, l'EMC et l'érosion par les gaz nocifs, qui ont des exigences différentes selon leurs différentes applications ; (3) Le développement et la vérification des puces de jauge de voiture sont coûteux, avec un seuil élevé et un cycle long ; (4) Il doit satisfaire aux normes d'audit correspondantes. Il existe deux conditions pour la puce de jauge : (1) elle répond à la norme de gestion de la qualité de la chaîne d'approvisionnement sans défaillance IATF 16949 ; (2) Répondre aux normes de fiabilité AEC imposées par l'industrie automobile nord-américaine. En raison du long cycle de conception et des barrières techniques élevées, l'ensemble du secteur des puces automobiles est monopolisé par des géants étrangers, tels qu'Infineon et Renesas, qui se concentrent sur les segments de marché des puces automobiles haut de gamme. Dans le même temps, des dizaines d'entreprises de conception de puces ont émergé en Chine pour devenir des fournisseurs de puces électroniques automobiles, avec des types allant de l'assistance à la conduite au contrôle central, en passant par la gestion de la batterie, les capteurs d'images et les processeurs de signaux [4]. Les constructeurs automobiles traditionnels internationaux, tels que Toyota, Ford et Volkswagen, sont activement impliqués dans la recherche et le développement de puces électroniques automobiles. Certains grands constructeurs automobiles chinois sont également impliqués dans la recherche et le développement de puces, tels que BYD et SAIC, qui participent à la recherche et au développement de puces sous diverses formes et adhèrent à la nouvelle révolution de l'industrie des puces automobiles. Il leur est plus facile de combiner leurs propres scénarios d'application et leurs ressources financières pour promouvoir l'introduction rapide de la conception de puces. Tesla, représentée par New Energy, a lancé des puces FSD et une compétition autour de la conduite automatique de haut niveau a commencé. L’industrie automobile est entrée à toute vitesse dans l’ère de l’intelligence. En combinaison avec l'énorme marché des puces de jauge automobile, en fonction de ses caractéristiques d'application et des exigences standard pour entrer dans ce domaine, cet article se concentrera sur la discussion des conditions de vérification de l'IATF 16949 et des normes de fiabilité AEC pour entrer dans ce domaine. Grâce à des tests de dépistage du vieillissement et à l'analyse des causes profondes des puces défectueuses, la fiabilité des puces de jauge de voiture peut être assurée pour atteindre l'objectif de zéro défaillance. Enfin, il attend avec impatience la normalisation des spécifications de vérification de la puce de jauge de voiture, la vérification complète de la fiabilité, le test de dépistage efficace du vieillissement et l'analyse des défaillances professionnelles.
1 Vérification pertinente de la puce de jauge 1.1 IATF16949
Dans l'industrie automobile, les activités de certification de qualité ont leurs propres normes et exigences de certification industrielles dans toutes les régions du monde, telles que la norme VDA6.1 de l'industrie automobile allemande, la norme EAQF de France, la norme AVSQ d'Italie et la norme QS-9000 de l'industrie automobile allemande. États-Unis. L'International Automobile Task Force (IATF), créée en 1997, a coopéré avec l'Organisation internationale de normalisation (ISO/TC 176) pour parvenir à une norme de système qualité mondiale unifiée et à une certification pour l'industrie automobile. Basé sur les normes nationales de l'industrie automobile, IATF16949 a été formulé et introduit en 1999. IATF 16949 est la dernière norme de système de gestion de la qualité [5]. IATF16949 est un groupe automobile international, orienté client et prenant en compte ses exigences particulières. Compte tenu de certaines questions auxquelles l'industrie automobile a prêté une attention particulière ces dernières années, comme la sécurité automobile, de nouvelles clauses ont été ajoutées à la norme [6,7]. IATF16949 s'applique aux constructeurs automobiles et à leurs fournisseurs directs de pièces détachées. Ces constructeurs sont directement liés à la production automobile, qui peut transformer des activités manufacturières et ajouter de la valeur à leurs produits grâce à ces activités. Par exemple, dans l'ensemble de la chaîne industrielle des puces, les usines de plaquettes et les usines d'emballage doivent fabriquer des puces automobiles en stricte conformité avec la norme IATF16949. Et les unités qui n'ont que des fonctions de support, comme les centres de conception et de distribution, n'ont pas besoin d'obtenir cette certification [8].
1.2 Certification aux normes AEC
AEC : AUTOMOTIVE Electronics Council a été créé en 1994 par trois constructeurs automobiles nord-américains (Chrysler, Ford et General Motors) pour établir un ensemble de normes générales de système de qualité [9]. L'AEC a établi les normes de contrôle de la qualité des produits, encouragé la mise en œuvre de l'universalité des pièces automobiles et jeté une bonne base pour le développement rapide du marché. Ses spécifications incluent principalement AEC-Q100 (circuit intégré IC), AEC-Q101 (composant discret), AEC-Q102 (LED photoélectrique discrète), AEC-Q104 (composant multipuce) et AEC-Q200 (composant passif). Parmi eux, AEC-Q100 est une spécification de vérification pour les circuits intégrés IC. Son objectif est de déterminer la qualité et la fiabilité des dispositifs pouvant répondre à certaines exigences grâce à des tests de résistance en application [10].
1.2.1Conception de puce de jauge de voiture
À partir de la fonction d'utilisation du produit, des conditions de travail (tension, plage de fréquence, etc.) et de la technologie de bibliothèque de conception de cellules utilisée dans la puce, le principe de conception du circuit est déterminé pour répondre aux exigences de la puce de jauge de voiture. Le processus de mise en œuvre peut identifier les modes de défaillance potentiels, leur impact sur le système et les clients, et déterminer leur gravité et leurs causes possibles. Compte tenu de la conception de redondance, cette conception peut éviter les erreurs potentielles de conservation des données sous la forme de codes correcteurs d'erreurs et remplacer les unités défectueuses. Établissez un mécanisme d'auto-test, ajoutez des nœuds de chemin dans le circuit pour tester pendant un temps de test raisonnable de la puce, découvrez les unités défectueuses à temps et effectuez le traitement approprié pour réduire l'influence causée par la fluctuation du processus. Au stade de la conception des puces, nous devrions commencer à envisager l’expérience sur la fiabilité des puces. L’utilisation d’outils d’analyse et de simulation techniques assistés par ordinateur peut améliorer la fiabilité du produit dans un délai plus court. Des outils tels que l'analyse par éléments finis, l'analyse thermique et le modèle de prédiction de fiabilité sont de plus en plus largement utilisés, de sorte que la puce de jauge automobile améliore activement la fiabilité et la stabilité de l'appareil au début de la conception.
1.2.2Fabrication de puces
Les principales étapes de fabrication d’une plaquette comprennent l’implantation ionique, la photolithographie, la gravure et le revêtement. Dans chaque processus, il est nécessaire de trouver les paramètres optimaux grâce à des outils de recherche et d'analyse statistiques mathématiques, afin de répondre aux exigences d'amélioration du rendement et de la qualité des copeaux. Fab Factory peut garantir la stabilité du processus en détectant les paramètres de test spécifiques, le numéro de puce, la fréquence et d'autres informations de chaque processus.
1.2.3test de puce
Essayez d'obtenir la couverture de test maximale dans un délai raisonnable et éliminez les produits défectueux à l'avance pour éviter de les acheminer vers le client. Un moyen important de tester la puce plus rapidement et plus efficacement consiste à utiliser la conception d'auto-test de la puce, qui peut également réduire la dépendance aux ressources ATE externes. L'établissement standard des limites de test pour les bons produits peut être basé sur les recommandations du document AEC_Q004 et une certaine formule d'écart type des données, limites statiques pat = moyenne robuste et plus Mn ; 6 Sigma robustes. Grâce à l'analyse du Big Data, les fluctuations des processus peuvent être contrôlées pour garantir la stabilité de la qualité du produit. Cette méthode peut être révisée et mise à jour régulièrement. La défaillance du produit avant utilisation est le rendement, et la défaillance du produit pendant l'utilisation est la fiabilité, donc les tests de la puce sont directement liés à la fiabilité de la puce. La courbe de la baignoire se compose de trois parties : la période précoce du démon, la période stable et la période de perte. Le test de rodage est une étape importante dans le test des puces ATV (automobile). Sa fonction principale est de supprimer les puces à défaillance précoce des produits avant que la puce ne soit expédiée afin d'obtenir une fiabilité élevée pour l'utilisateur. Le stade précoce est le stade où le taux d’échec est relativement élevé. La défaillance d'une puce est généralement causée par des défauts ou des problèmes inhérents à la puce, tels que des défauts de conception, un processus de fabrication anormal ou des défauts inhérents aux matériaux. Ces défauts entraîneront des défaillances liées au temps et au stress, et le taux de défaillance est généralement caractérisé par Dppm. Plus précisément, la puce doit être soumise à un test de vieillissement à 100 % pendant une certaine période de temps, par exemple en appliquant une tension de polarisation et une température élevée, puis le test ATE normal doit être effectué pour l'écran [11]. La période stable dans la courbe de la baignoire (Figure 1) représente que le taux de défaillance de la puce est relativement stable pendant sa durée de vie, et sa défaillance est généralement décrite en termes de FIT (défaillance dans le temps) ou de MTBF (Mean Time Between Failure) heures. L'étape de perte indique que le taux de défaillance de la puce commence à augmenter en raison de la perte du circuit interne de la puce, ce qui signifie que la puce a atteint sa durée de vie limite.
AEC-Q100, en tant que norme de vérification de la fiabilité électronique automobile, a les objectifs principaux suivants : (1) Les clients disposent de normes et de spécifications à titre de référence ; (2) Le fournisseur de puces peut éliminer les défauts potentiels pouvant exister dans la puce. Le tableau 1 montre que l'AEC-Q100 est divisé en différentes qualités de produits en fonction de la température de l'environnement de travail de l'appareil, qui est liée à l'application spécifique de la puce. La plage de température de fonctionnement de la norme la plus stricte est de-40 ~ 150 ℃. Le fournisseur doit optimiser en permanence la conception du produit, adopter des processus de fabrication et d'emballage avancés et stables et adopter des procédures de test strictes pour répondre aux exigences élevées en matière de température de fonctionnement et de fiabilité des puces de jauge de voiture.
La sécurité et la fiabilité de la puce de jauge sont sa principale considération, ce qui se reflète non seulement dans la conception et la phase de développement de la puce, mais également particulièrement important dans la sélection des tests et la vérification de la fiabilité. Ses vastes perspectives de marché incitent davantage de fournisseurs de puces à entrer dans ce domaine et à se joindre à la planification industrielle des puces de jauge automobile. Combiné aux exigences de la norme de gestion de la qualité de la chaîne d'approvisionnement IATF16949 et de fiabilité AEC-Q100, le processus et le système actuels de vérification des puces de jauge de voiture doivent être améliorés. (1) Il est nécessaire que les experts techniques (voiture entière, conception de puces, fabrication, emballage et test de puces, etc.) établissent un ensemble de normes plus professionnelles, standardisées et orientées vers le flux pour l'établissement d'un système de normalisation des puces de jauge de voiture. . (2) La vérification de la fiabilité des puces doit être plus complète et la fiabilité des produits doit être conçue et fabriquée. (3) Le test de vieillissement doit être plus efficace. La puce de jauge de voiture peut éliminer les dispositifs de défaillance précoce d'un vieillissement de 100 %, ce qui mettra en évidence le rôle du test de vieillissement lorsque le paramètre de distribution de Weibull β est inférieur à 1, c'est-à-dire que le taux de défaillance précoce montre une tendance à la baisse significative. Dans l'optique d'éliminer les défaillances précoces des puces, plus le temps de test de vieillissement est court, mieux c'est. (4) L'analyse de la cause première de la puce défaillante doit former une boucle fermée. En particulier, il est nécessaire de découvrir les puces défaillantes qui sont manquées parce que le contrôle par carte des paramètres de fabrication du processus est déraisonnable ou que la couverture des tests n'est pas suffisamment complète, car cela peut entraîner des problèmes de lots. Différents cas de défaillance nécessitent une collecte de données et une analyse complète sous tous les aspects de la conception des puces, des processus de fabrication, des tests de boîtiers, de l'utilisation des appareils, etc., afin de découvrir la cause première de la défaillance, puis de réagir pour élaborer des solutions. Dans le même temps, la chaîne de fabrication de puces doit appliquer des technologies de surveillance professionnelles plus actives, telles que la technologie CPK, la technologie SPC et la technologie PPM, qui peuvent analyser et prédire la capacité de production et la stabilité du processus [15]. Conclusion 4Dans les travaux pratiques, des problèmes de préparation des données TSP et de visualisation des données TSP sont souvent rencontrés. Basé sur une expérience de travail pratique, cet article résume les deux méthodes ci-dessus de visualisation des données TSP pour résoudre les problèmes de traitement des données TSP.
0 introduction
Avec le développement en profondeur de l'électronique automobile et les quatre nouvelles modernisations (électrification, mise en réseau, intelligence et partage) établies par l'industrie automobile, cela ouvre de nouvelles opportunités pour l'application des puces semi-conductrices dans le domaine automobile. Ces dernières années, la demande s'est développée rapidement, ce qui entraîne de nouveaux changements industriels sur le marché automobile. Faire en sorte que la puce de jauge de voiture joue un rôle de plus en plus important dans les domaines d'application tels que le contrôle de puissance, le contrôle de châssis et l'infodivertissement [1]. Au cours des cinq dernières années, le taux de croissance annuel composé du marché mondial des semi-conducteurs automobiles est d'environ 4.8 %, tandis que celui du marché chinois des semi-conducteurs automobiles est de 11.6 %. Cela est principalement dû au fait que le degré d’électronique des véhicules à énergie nouvelle est de plus en plus élevé, ce qui entraîne une augmentation substantielle de la demande de divers semi-conducteurs automobiles [2]. Selon les prévisions de Deloitte, les revenus des semi-conducteurs automobiles dépasseront 60 milliards de dollars en 2022 [3], ce qui ne manquera pas d'attirer davantage de fabricants de puces. Par rapport aux puces électroniques grand public, les puces de jauge automobile sont plus exigeantes. (1) Les puces de jauge de voiture sont supérieures aux normes de puces grand public et industrielles ; (2) Les puces de jauge de voiture ont des exigences plus strictes en matière d'environnement de travail, telles que la température, l'humidité, l'EMC et l'érosion par les gaz nocifs, qui ont des exigences différentes selon leurs différentes applications ; (3) Le développement et la vérification des puces de jauge de voiture sont coûteux, avec un seuil élevé et un cycle long ; (4) Il doit satisfaire aux normes d'audit correspondantes. Il existe deux conditions pour la puce de jauge : (1) elle répond à la norme de gestion de la qualité de la chaîne d'approvisionnement sans défaillance IATF 16949 ; (2) Répondre aux normes de fiabilité AEC imposées par l'industrie automobile nord-américaine. En raison du long cycle de conception et des barrières techniques élevées, l'ensemble du secteur des puces automobiles est monopolisé par des géants étrangers, tels qu'Infineon et Renesas, qui se concentrent sur les segments de marché des puces automobiles haut de gamme. Dans le même temps, des dizaines d'entreprises de conception de puces ont émergé en Chine pour devenir des fournisseurs de puces électroniques automobiles, avec des types allant de l'assistance à la conduite au contrôle central, en passant par la gestion de la batterie, les capteurs d'images et les processeurs de signaux [4]. Les constructeurs automobiles traditionnels internationaux, tels que Toyota, Ford et Volkswagen, sont activement impliqués dans la recherche et le développement de puces électroniques automobiles. Certains grands constructeurs automobiles chinois sont également impliqués dans la recherche et le développement de puces, tels que BYD et SAIC, qui participent à la recherche et au développement de puces sous diverses formes et adhèrent à la nouvelle révolution de l'industrie des puces automobiles. Il leur est plus facile de combiner leurs propres scénarios d'application et leurs ressources financières pour promouvoir l'introduction rapide de la conception de puces. Tesla, représentée par New Energy, a lancé des puces FSD et une compétition autour de la conduite automatique de haut niveau a commencé. L’industrie automobile est entrée à toute vitesse dans l’ère de l’intelligence. En combinaison avec l'énorme marché des puces de jauge automobile, en fonction de ses caractéristiques d'application et des exigences standard pour entrer dans ce domaine, cet article se concentrera sur la discussion des conditions de vérification de l'IATF 16949 et des normes de fiabilité AEC pour entrer dans ce domaine. Grâce à des tests de dépistage du vieillissement et à l'analyse des causes profondes des puces défectueuses, la fiabilité des puces de jauge de voiture peut être assurée pour atteindre l'objectif de zéro défaillance. Enfin, il attend avec impatience la normalisation des spécifications de vérification de la puce de jauge de voiture, la vérification complète de la fiabilité, le test de dépistage efficace du vieillissement et l'analyse des défaillances professionnelles.
1 Vérification pertinente de la puce de jauge 1.1 IATF16949
Dans l'industrie automobile, les activités de certification de qualité ont leurs propres normes et exigences de certification industrielles dans toutes les régions du monde, telles que la norme VDA6.1 de l'industrie automobile allemande, la norme EAQF de France, la norme AVSQ d'Italie et la norme QS-9000 de l'industrie automobile allemande. États-Unis. L'International Automobile Task Force (IATF), créée en 1997, a coopéré avec l'Organisation internationale de normalisation (ISO/TC 176) pour parvenir à une norme de système qualité mondiale unifiée et à une certification pour l'industrie automobile. Basé sur les normes nationales de l'industrie automobile, IATF16949 a été formulé et introduit en 1999. IATF 16949 est la dernière norme de système de gestion de la qualité [5]. IATF16949 est un groupe automobile international, orienté client et prenant en compte ses exigences particulières. Compte tenu de certaines questions auxquelles l'industrie automobile a prêté une attention particulière ces dernières années, comme la sécurité automobile, de nouvelles clauses ont été ajoutées à la norme [6,7]. IATF16949 s'applique aux constructeurs automobiles et à leurs fournisseurs directs de pièces détachées. Ces constructeurs sont directement liés à la production automobile, qui peut transformer des activités manufacturières et ajouter de la valeur à leurs produits grâce à ces activités. Par exemple, dans l'ensemble de la chaîne industrielle des puces, les usines de plaquettes et les usines d'emballage doivent fabriquer des puces automobiles en stricte conformité avec la norme IATF16949. Et les unités qui n'ont que des fonctions de support, comme les centres de conception et de distribution, n'ont pas besoin d'obtenir cette certification [8].
1.2 Certification aux normes AEC
AEC : AUTOMOTIVE Electronics Council a été créé en 1994 par trois constructeurs automobiles nord-américains (Chrysler, Ford et General Motors) pour établir un ensemble de normes générales de système de qualité [9]. L'AEC a établi les normes de contrôle de la qualité des produits, encouragé la mise en œuvre de l'universalité des pièces automobiles et jeté une bonne base pour le développement rapide du marché. Ses spécifications incluent principalement AEC-Q100 (circuit intégré IC), AEC-Q101 (composant discret), AEC-Q102 (LED photoélectrique discrète), AEC-Q104 (composant multipuce) et AEC-Q200 (composant passif). Parmi eux, AEC-Q100 est une spécification de vérification pour les circuits intégrés IC. Son objectif est de déterminer la qualité et la fiabilité des dispositifs pouvant répondre à certaines exigences grâce à des tests de résistance en application [10].
1.2.1Conception de puce de jauge de voiture
À partir de la fonction d'utilisation du produit, des conditions de travail (tension, plage de fréquence, etc.) et de la technologie de bibliothèque de conception de cellules utilisée dans la puce, le principe de conception du circuit est déterminé pour répondre aux exigences de la puce de jauge de voiture. Le processus de mise en œuvre peut identifier les modes de défaillance potentiels, leur impact sur le système et les clients, et déterminer leur gravité et leurs causes possibles. Compte tenu de la conception de redondance, cette conception peut éviter les erreurs potentielles de conservation des données sous la forme de codes correcteurs d'erreurs et remplacer les unités défectueuses. Établissez un mécanisme d'auto-test, ajoutez des nœuds de chemin dans le circuit pour tester pendant un temps de test raisonnable de la puce, découvrez les unités défectueuses à temps et effectuez le traitement approprié pour réduire l'influence causée par la fluctuation du processus. Au stade de la conception des puces, nous devrions commencer à envisager l’expérience sur la fiabilité des puces. L’utilisation d’outils d’analyse et de simulation techniques assistés par ordinateur peut améliorer la fiabilité du produit dans un délai plus court. Des outils tels que l'analyse par éléments finis, l'analyse thermique et le modèle de prédiction de fiabilité sont de plus en plus largement utilisés, de sorte que la puce de jauge automobile améliore activement la fiabilité et la stabilité de l'appareil au début de la conception.
1.2.2Fabrication de puces
Les principales étapes de fabrication d’une plaquette comprennent l’implantation ionique, la photolithographie, la gravure et le revêtement. Dans chaque processus, il est nécessaire de trouver les paramètres optimaux grâce à des outils de recherche et d'analyse statistiques mathématiques, afin de répondre aux exigences d'amélioration du rendement et de la qualité des copeaux. Fab Factory peut garantir la stabilité du processus en détectant les paramètres de test spécifiques, le numéro de puce, la fréquence et d'autres informations de chaque processus.
1.2.3test de puce
Essayez d'obtenir la couverture de test maximale dans un délai raisonnable et éliminez les produits défectueux à l'avance pour éviter de les acheminer vers le client. Un moyen important de tester la puce plus rapidement et plus efficacement consiste à utiliser la conception d'auto-test de la puce, qui peut également réduire la dépendance aux ressources ATE externes. L'établissement standard des limites de test pour les bons produits peut être basé sur les recommandations du document AEC_Q004 et une certaine formule d'écart type des données, limites statiques pat = moyenne robuste et plus Mn ; 6 Sigma robustes. Grâce à l'analyse du Big Data, les fluctuations des processus peuvent être contrôlées pour garantir la stabilité de la qualité du produit. Cette méthode peut être révisée et mise à jour régulièrement. La défaillance du produit avant utilisation est le rendement, et la défaillance du produit pendant l'utilisation est la fiabilité, donc les tests de la puce sont directement liés à la fiabilité de la puce. La courbe de la baignoire se compose de trois parties : la période précoce du démon, la période stable et la période de perte. Le test de rodage est une étape importante dans le test des puces ATV (automobile). Sa fonction principale est de supprimer les puces à défaillance précoce des produits avant que la puce ne soit expédiée afin d'obtenir une fiabilité élevée pour l'utilisateur. Le stade précoce est le stade où le taux d’échec est relativement élevé. La défaillance d'une puce est généralement causée par des défauts ou des problèmes inhérents à la puce, tels que des défauts de conception, un processus de fabrication anormal ou des défauts inhérents aux matériaux. Ces défauts entraîneront des défaillances liées au temps et au stress, et le taux de défaillance est généralement caractérisé par Dppm. Plus précisément, la puce doit être soumise à un test de vieillissement à 100 % pendant une certaine période de temps, par exemple en appliquant une tension de polarisation et une température élevée, puis le test ATE normal doit être effectué pour l'écran [11]. La période stable dans la courbe de la baignoire (Figure 1) représente que le taux de défaillance de la puce est relativement stable pendant sa durée de vie, et sa défaillance est généralement décrite en termes de FIT (défaillance dans le temps) ou de MTBF (Mean Time Between Failure) heures. L'étape de perte indique que le taux de défaillance de la puce commence à augmenter en raison de la perte du circuit interne de la puce, ce qui signifie que la puce a atteint sa durée de vie limite.
AEC-Q100, en tant que norme de vérification de la fiabilité électronique automobile, a les objectifs principaux suivants : (1) Les clients disposent de normes et de spécifications à titre de référence ; (2) Le fournisseur de puces peut éliminer les défauts potentiels pouvant exister dans la puce. Le tableau 1 montre que l'AEC-Q100 est divisé en différentes qualités de produits en fonction de la température de l'environnement de travail de l'appareil, qui est liée à l'application spécifique de la puce. La plage de température de fonctionnement de la norme la plus stricte est de-40 ~ 150 ℃. Le fournisseur doit optimiser en permanence la conception du produit, adopter des processus de fabrication et d'emballage avancés et stables et adopter des procédures de test strictes pour répondre aux exigences élevées en matière de température de fonctionnement et de fiabilité des puces de jauge de voiture.
AEC-Q100 définit les normes de vérification et de contrôle de carte associées requises par la puce à différentes étapes telles que la conception, la fabrication, l'emballage, les tests et la production de masse. D'après le contenu, il comprend spécifiquement 41 tests répartis en 7 catégories, comme le montre la figure 2, qui représente le processus de vérification et le contenu de la spécification de l'AEC-Q100 Rev-H [12]. Il peut être grossièrement divisé en : Groupe A (test de contrainte environnementale accéléré), Groupe B (test de durée de vie accélérée), Groupe C (test d'intégrité du boîtier), Groupe D (test de fiabilité au niveau de la tranche), Groupe E (test de vérification électrique), Groupe F (test de sérigraphie) et groupe G (test d'intégrité de l'emballage scellé). À l'heure actuelle, l'AEC-Q100 est devenue une spécification importante pour les puces de jauge automobile. Habituellement, les fournisseurs de puces pour jauges automobiles doivent effectuer la vérification de leurs projets, puis « auto-déclarer » que leurs produits ont réussi les résultats de vérification pertinents. AEC ne délivrera aucune certification aux fournisseurs. En raison du faible nombre d’échantillons, ces tests sont nécessaires et insuffisants, reflétant les limites de cette méthode. Le test peut être utilisé pour nier l'utilisabilité des appareils, mais il ne peut pas être déterminé que les puces produites en série répondent aux normes d'utilisation dans des scénarios spécifiques. Par conséquent, le test de vieillissement des puces de jauge de voiture produites en série est particulièrement important, ce qui rend les puces fournies aux clients dans une période stable et améliore la fiabilité des puces de jauge de voiture. Dans le même temps, grâce à l'analyse des pannes, d'une part, la cause profonde de la panne de la puce peut être identifiée et les mesures correspondantes peuvent être prises pour éradiquer le problème ; d'autre part, en visant les défauts inhérents, nous pouvons optimiser et renforcer les tests pour les éliminer, de manière à atteindre l'objectif d'un taux de défaillance nul de la puce de jauge automobile. 2 La défaillance des semi-conducteurs est inévitable dans le processus de recherche, de production et d'utilisation. Grâce à une analyse ciblée des défaillances : (1) Cela peut aider les concepteurs à découvrir les défauts dans la conception des puces, par exemple, le résultat peut être vérifié par la réparation du circuit FIB. (2) Nous pouvons découvrir les défauts existants dans les processus de fabrication et d'emballage de la puce et proposer des plans d'amélioration pratiques. (3) Évaluer la validité des différents vecteurs de test et fournir le complément nécessaire pour le test de production. L'analyse des défaillances de la puce est principalement basée sur le micro-monde, l'observant et l'analysant sous les aspects de l'électricité, de la physique, de la chimie et des matériaux, et découvrant essentiellement les causes de la défaillance de la puce [13]. Les principaux outils d’analyse et méthodes de test sont présentés dans la figure 3. La complexité du processus des semi-conducteurs est de plus en plus élevée, ce qui rend également plus difficiles l'analyse des défaillances. Par exemple, la réduction de la largeur des lignes nécessite une résolution plus élevée du microscope électronique, et la réduction de l’espacement des couches métalliques augmente la difficulté de préparation des échantillons. Grâce au phénomène de défaillance, combiné à la conception de la puce et au principe de fonctionnement, des informations et des données précises de la puce peuvent être maîtrisées, de sorte qu'une analyse et un jugement corrects puissent être effectués. Le mécanisme de défaillance des puces semi-conductrices générales après utilisation peut être divisé dans les catégories suivantes [14]. (1) Il existe des défauts dans la conception de la puce, qui reflètent principalement que la fonction de la puce ne peut pas être réalisée. (2) Les défaillances de l'ontologie associées, telles que les défauts des matériaux semi-conducteurs ou les problèmes du substrat lui-même utilisé dans l'emballage. (3) Défaillance causée par une fluctuation du processus. ① défaillances liées à la couche diélectrique de la puce, telles que l'oxyde de grille, la couche diélectrique intermétallique et d'autres défauts ; ② Il existe des défauts entre le substrat de silicium et l'interface SiO2, tels qu'une dislocation ; ③ Corrosion métallique de la couche d'interconnexion métallique à l'extrémité arrière de la puce causée par l'électromigration du métal ou la pollution contenant des halogènes et des halogénures ; ④ Court-circuit ou circuit ouvert provoqué par la connexion des broches provoquée par des paramètres déraisonnables du processus d'emballage. (4) L'échec introduit par le test est principalement dû à la surpuissance de la puce provoquée par le réglage déraisonnable de la tension du vecteur de test.
La sécurité et la fiabilité de la puce de jauge sont sa principale considération, ce qui se reflète non seulement dans la conception et la phase de développement de la puce, mais également particulièrement important dans la sélection des tests et la vérification de la fiabilité. Ses vastes perspectives de marché incitent davantage de fournisseurs de puces à entrer dans ce domaine et à se joindre à la planification industrielle des puces de jauge automobile. Combiné aux exigences de la norme de gestion de la qualité de la chaîne d'approvisionnement IATF16949 et de fiabilité AEC-Q100, le processus et le système actuels de vérification des puces de jauge de voiture doivent être améliorés. (1) Il est nécessaire que les experts techniques (voiture entière, conception de puces, fabrication, emballage et test de puces, etc.) établissent un ensemble de normes plus professionnelles, standardisées et orientées vers le flux pour l'établissement d'un système de normalisation des puces de jauge de voiture. . (2) La vérification de la fiabilité des puces doit être plus complète et la fiabilité des produits doit être conçue et fabriquée. (3) Le test de vieillissement doit être plus efficace. La puce de jauge de voiture peut éliminer les dispositifs de défaillance précoce d'un vieillissement de 100 %, ce qui mettra en évidence le rôle du test de vieillissement lorsque le paramètre de distribution de Weibull β est inférieur à 1, c'est-à-dire que le taux de défaillance précoce montre une tendance à la baisse significative. Dans l'optique d'éliminer les défaillances précoces des puces, plus le temps de test de vieillissement est court, mieux c'est. (4) L'analyse de la cause première de la puce défaillante doit former une boucle fermée. En particulier, il est nécessaire de découvrir les puces défaillantes qui sont manquées parce que le contrôle par carte des paramètres de fabrication du processus est déraisonnable ou que la couverture des tests n'est pas suffisamment complète, car cela peut entraîner des problèmes de lots. Différents cas de défaillance nécessitent une collecte de données et une analyse complète sous tous les aspects de la conception des puces, des processus de fabrication, des tests de boîtiers, de l'utilisation des appareils, etc., afin de découvrir la cause première de la défaillance, puis de réagir pour élaborer des solutions. Dans le même temps, la chaîne de fabrication de puces doit appliquer des technologies de surveillance professionnelles plus actives, telles que la technologie CPK, la technologie SPC et la technologie PPM, qui peuvent analyser et prédire la capacité de production et la stabilité du processus [15]. Conclusion 4Dans les travaux pratiques, des problèmes de préparation des données TSP et de visualisation des données TSP sont souvent rencontrés. Basé sur une expérience de travail pratique, cet article résume les deux méthodes ci-dessus de visualisation des données TSP pour résoudre les problèmes de traitement des données TSP.
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