מוקד שירות
מְדוֹרַאי
מְדוֹרַאי
תהליך אימות שבב רכב ותחזית
2022-03-17
1180
הניתוח מראה שעם ההתפתחות המהירה של מכוניות חדשות אנרגיה וחסרות נהג, הפונקציה של שבב מד המכונית הופכת חשובה יותר ויותר, שהיא כיוון חשוב ליישום תעשיית השבבים. מאמר זה מפרט את תהליך האימות הרלוונטי, מפרטים ותקנים של חברות תכנון מעגלים משולבים הנכנסות לתחום שבבי מדי רכב, אימות מהימנות וניתוח כשל של שבבי מדי רכב, דן ביעד אפס פגמים של ייצור המוני של שבבי מדי רכב, ניתוח הבעיות והמגבלות בפיתוח שבבי מדי רכב מקומיים, ומצפה לכיוון הפיתוח.
0 מבוא
עם הפיתוח המעמיק של מוצרי אלקטרוניקה לרכב וארבעת המודרניזציות החדשות (חשמל, רשתות, מודיעין ושיתוף) שהוקמו על ידי תעשיית הרכב, הדבר מביא הזדמנויות חדשות ליישום שבבי מוליכים למחצה בתחום הרכב. בשנים האחרונות הביקוש מתפתח במהירות, מה שמביא שינויים תעשייתיים חדשים לשוק הרכב. הפוך את שבב מד הרכב למלא תפקיד חשוב יותר ויותר בתחומי היישום כגון בקרת כוח, בקרת שלדה ומידע בידור [1]. בחמש השנים האחרונות, שיעור הצמיחה השנתי המורכב של שוק המוליכים למחצה לרכב העולמי הוא כ-4.8%, בעוד של שוק המוליכים למחצה לרכב בסין הוא 11.6%. הסיבה לכך היא שדרגת האלקטרוניקה של רכבי אנרגיה חדשים הולכת וגוברת, מה שמביא לעלייה משמעותית בביקוש של מוליכים למחצה שונים לרכב [2]. על פי התחזית של דלויט, ההכנסות של מוליכים למחצה לרכב יעלו על 60 מיליארד דולר בשנת 2022 [3], מה שאמור למשוך יותר יצרני שבבים להשתתף. בהשוואה לשבבים אלקטרוניים לצרכן, שבבי מד רכב תובעניים יותר. (1) שבבי מד רכב גבוהים מתקני שבב צרכנים ותעשייתיים; (2) לשבבי מד רכב יש דרישות מחמירות יותר לסביבת עבודה, כגון טמפרטורה, לחות, EMC ושחיקת גז מזיק, שיש להם דרישות שונות בהתאם ליישומים השונים שלהם; (3) הפיתוח והאימות של שבב מד רכב יקר, עם סף גבוה ומחזור ארוך; (4) הוא צריך לעבור את תקני הביקורת המתאימים. ישנם שני תנאים לשבב המדיד: (1) הוא עומד בתקן ניהול האיכות של שרשרת האספקה אפס כשל IATF 16949; (2) עמוד בתקני אמינות AEC שנדחפו על ידי תעשיית הרכב בצפון אמריקה. בשל מחזור התכנון הארוך והחסמים הטכניים הגבוהים, כל תעשיית שבבי הרכב נמצאת במונופול על ידי ענקיות זרות, כגון Infineon ו-Renesas, המתמקדות בפלחי השוק של שבבי רכב מתקדמים. במקביל, עשרות חברות לעיצוב שבבים קמו בסין והפכו לספקיות של שבבים אלקטרוניים לרכב, עם סוגים החל מסיוע לנהג, בקרה מרכזית, ניהול סוללות, חיישני תמונה ומעבדי אותות [4]. חברות רכב מסורתיות בינלאומיות, כמו טויוטה, פורד ופולקסווגן, מעורבות באופן פעיל במחקר ופיתוח של שבבים אלקטרוניים לרכב. כמה חברות רכב מיינסטרים בסין מעורבות גם במחקר ופיתוח של שבבים, כמו BYD ו-SAIC, שלוקחים חלק במחקר ופיתוח שבבים בצורות שונות ומאמצים את המהפכה החדשה של תעשיית שבבי הרכב. קל להם יותר לשלב בין תרחישי יישומים משלהם לבין משאבים כספיים כדי לקדם את ההקדמה המהירה של עיצוב שבבים. טסלה, המיוצגת על ידי אנרגיה חדשה, השיקה שבבי FSD, והתחרות סביב נהיגה אוטומטית ברמה גבוהה החלה. תעשיית הרכב האצה לתוך עידן המודיעין. בשילוב עם השוק העצום של שבבי מדי רכב, על פי מאפייני היישום שלו ודרישות התקן לכניסה לתחום זה, מאמר זה יתמקד בדיון בתנאי האימות של IATF 16949 ותקני אמינות AEC לכניסה לתחום זה. באמצעות בדיקת סקר הזדקנות וניתוח סיבת השורש של שבבים שנכשלו, ניתן להבטיח את האמינות של שבבי מד רכב כדי להשיג את המטרה של אפס כשל. לבסוף, הוא מצפה לסטנדרטיזציה של מפרט האימות של שבב מד הרכב, אימות האמינות המקיף, בדיקת בדיקת ההזדקנות היעילה וניתוח הכשלים המקצועי.
1 אימות רלוונטי של שבב מד 1.1 IATF16949
בתעשיית הרכב, לפעילויות הסמכת איכות יש תקני הסמכה ודרישות תעשייתיות משלהן בכל חלקי העולם, כגון תקן VDA6.1 של תעשיית הרכב הגרמנית, תקן EAQF של צרפת, תקן AVSQ של איטליה ותקן QS-9000 של תעשיית הרכב הגרמנית. ארצות הברית. כוח המשימה הבינלאומי לרכב (IATF), שהוקם בשנת 1997, שיתף פעולה עם ארגון התקינה הבינלאומי (ISO/TC 176) כדי להשיג תקן מערכת איכות עולמית מאוחדת והסמכה לתעשיית הרכב. בהתבסס על תקני תעשיית הרכב הלאומיים, IATF16949 גובש והוצג בשנת 1999. IATF 16949 הוא התקן העדכני ביותר של מערכת ניהול האיכות [5]. IATF16949 היא קבוצת רכב בינלאומית, המכוונת ללקוח ולוקחת בחשבון את הדרישות המיוחדות שלה. לאור כמה נושאים שתעשיית הרכב הקדישה להם תשומת לב רבה בשנים האחרונות, כגון בטיחות רכב, נוספו סעיפים חדשים לתקן [6,7]. IATF16949 חל על יצרני רכב וספקי החלפים הישירים שלהם. יצרנים אלה קשורים ישירות לייצור רכב, שיכול לעבד פעילויות ייצור ולהוסיף ערך למוצריהם באמצעות פעילויות כאלה. לדוגמה, בכל שרשרת השבבים בתעשייה, מפעלי פרוסות ומפעלי אריזה צריכים לייצר שבבי רכב בהתאם לתקן IATF16949. ואותן יחידות שיש להן רק פונקציות תמיכה, כגון מרכזי תכנון והפצה, אינן צריכות לקבל אישור זה [8].
1.2 אישור תקן AEC
AEC: AUTOMOTIVE Electronics Council הוקמה בשנת 1994 על ידי שלוש חברות רכב בצפון אמריקה (קרייזלר, פורד וג'נרל מוטורס) כדי להקים סט של תקני מערכות איכות כלליות [9]. AEC קבעה את הסטנדרטים של בקרת איכות המוצר, קידמה את יישום האוניברסליות של חלקי רכב, והניחה בסיס טוב להתפתחות המהירה של השוק. המפרטים שלו כוללים בעיקר את AEC-Q100 (IC מעגל משולב), AEC-Q101 (רכיב בדיד), AEC-Q102 (LED פוטואלקטרי דיסקרטי), AEC-Q104 (רכיב מרובה שבבים) ו-AEC-Q200 (רכיב פסיבי). ביניהם, AEC-Q100 הוא מפרט אימות עבור מעגלים משולבים IC. מטרתו היא לקבוע את האיכות והאמינות של מכשירים שיכולים לעמוד בדרישות מסוימות באמצעות בדיקת מאמץ ביישום [10].
1.2.1עיצוב שבב מד רכב
מפונקציית השימוש במוצר, תנאי העבודה (מתח, טווח תדרים וכו') וטכנולוגיית ספריית עיצוב התא המשמשת בשבב, עקרון עיצוב המעגל נקבע לעמוד בדרישות של שבב מד הרכב. תהליך ההטמעה יכול לזהות מצבי כשל פוטנציאליים, השפעתם על המערכת והלקוחות, ולקבוע את חומרתם והגורמים האפשריים שלהם. בהתחשב בתכנון יתירות, עיצוב זה יכול למנוע שגיאות פוטנציאליות בשמירת נתונים בצורה של קודים לתיקון שגיאות ולהחליף יחידות פגומות. קבע מנגנון בדיקה עצמית, הוסף מספר צמתי נתיב במעגל לבדיקה תוך זמן בדיקה סביר של השבב, גלה את היחידות הפגומות בזמן, ובצע טיפול רלוונטי להפחתת ההשפעה הנגרמת מתנודות בתהליך. בשלב תכנון השבב, עלינו להתחיל לשקול את ניסוי אמינות השבב. שימוש בכלי ניתוח הנדסי וסימולציה בעזרת מחשב יכול לשפר את אמינות המוצר בזמן קצר יותר. כלים כגון ניתוח אלמנטים סופיים, ניתוח תרמי ומודל חיזוי אמינות נמצאים בשימוש נרחב יותר ויותר, כך ששבב מד המכונית משפר באופן אקטיבי את האמינות והיציבות של המכשיר בתחילת התכנון.
1.2.2ייצור שבבים
השלבים העיקריים של ייצור פרוסות כוללים השתלת יונים, פוטוליטוגרפיה, תחריט וציפוי. בכל תהליך יש צורך לברר את הפרמטרים האופטימליים באמצעות כלי מחקר וניתוח סטטיסטי מתמטי, על מנת לעמוד בדרישות של שיפור תפוקת ואיכות שבבים. מפעל Fab יכול להבטיח את יציבות התהליך על ידי זיהוי פרמטרי הבדיקה הספציפיים, מספר השבב, התדירות ומידע אחר של כל תהליך.
1.2.3בדיקת שבבים
נסו להשיג את כיסוי הבדיקה המקסימלי בזמן סביר ולסנן מראש את המוצרים הפגומים כדי להימנע מזרימה ללקוח. דרך חשובה לבדוק את השבב בצורה מהירה ויעילה יותר היא באמצעות עיצוב הבדיקה העצמית של השבב, מה שיכול גם להפחית את התלות במשאבי ATE חיצוניים. ההגדרה הסטנדרטית של מגבלות בדיקה למוצרים טובים יכולה להתבסס על ההמלצות במסמך AEC_Q004 ונוסחה מסוימת של סטיית תקן של נתונים, מגבלות פט סטטיות = ממוצע חזק & פלוס Mn; 6 סיגמא חזקה. באמצעות ניתוח ביג דאטה, ניתן לשלוט בתנודות בתהליך כדי להבטיח את יציבות איכות המוצר. ניתן לעיין בשיטה זו ולעדכן אותה באופן קבוע. הכשל של המוצר לפני השימוש הוא התפוקה, וכישלון המוצר במהלך השימוש הוא האמינות, ולכן בדיקת השבב קשורה ישירות לאמינות השבב. עקומת האמבט מורכבת משלושה חלקים: תקופת שד מוקדמת, תקופה יציבה ותקופת אובדן. בדיקת צריבה היא שלב חשוב בבדיקת שבב טרקטורונים (רכב). תפקידו העיקרי הוא להסיר את שבבי הכשל המוקדמים של מוצרים לפני שליחת השבב כדי להשיג אמינות גבוהה של המשתמש. שלב מוקדם הוא השלב עם שיעור כישלון גבוה יחסית. הכשל בשבב נגרם בדרך כלל מפגמים או בעיות מובנים של השבב, כגון פגמי תכנון, תהליך ייצור חריג או פגמים מובנים של חומרים. ליקויים אלו יובילו לכשלים הקשורים לזמן וללחץ, ושיעור הכשלים מאופיין בדרך כלל ב-Dppm. באופן ספציפי, השבב צריך להיות נתון לבדיקת 100% הזדקנות לפרק זמן מסוים, כגון הפעלת מתח הטיה וטמפרטורה גבוהה, ולאחר מכן יש לבצע את בדיקת ה-ATE הרגילה למסך [11]. התקופה היציבה בעקומת האמבטיה (איור 1) מייצגת ששיעור הכשלים של השבב יציב יחסית במהלך חיי השירות שלו, והכשל שלו מתואר בדרך כלל במונחים של FIT(כשל בזמן) או MTBF(Mean Time Between Failure) שעה (ות. שלב האובדן מצביע על כך ששיעור הכשל של השבב מתחיל לעלות עקב אובדן המעגל הפנימי של השבב, מה שאומר שהשבב הגיע לחיי השירות המוגבלים שלו.
ל-AEC-Q100, כסטנדרט לאימות מהימנות אלקטרונית של רכב, יש את המטרות העיקריות הבאות: (1) ללקוחות יש תקנים ומפרטים לעיון; (2) ספק השבבים יכול לבטל את התקלות הפוטנציאליות שעשויות להתקיים בשבב. טבלה 1 מראה כי AEC-Q100 מחולק לדרגות מוצר שונות בהתאם לטמפרטורת סביבת העבודה של המכשיר, הקשורה ליישום הספציפי של השבב. טווח טמפרטורת העבודה של התקן המחמיר ביותר בדרגה הגבוהה ביותר הוא -40 ~ 150 ℃. על הספק לבצע אופטימיזציה מתמדת של עיצוב המוצר, לאמץ תהליכי ייצור ואריזה מתקדמים ויציבים, ולאמץ נהלי בדיקה קפדניים כדי לעמוד בדרישות התקן הגבוהות לטמפרטורת עבודה ואמינות שבבי מד רכב.
הבטיחות והאמינות של שבב המד הם השיקול העיקרי שלו, אשר לא בא לידי ביטוי רק בשלב התכנון והפיתוח של השבב, אלא גם חשוב במיוחד בסינון הבדיקה ובאימות האמינות. סיכוי השוק הרחב שלה גורם ליותר ספקי שבבים להתחיל להיכנס לתחום זה ולהצטרף לתכנון התעשייתי של שבבי מדי רכב. בשילוב עם הדרישות של תקן ניהול איכות שרשרת האספקה IATF16949 ואמינות AEC-Q100, יש לשפר את התהליך והמערכת הנוכחיים של אימות שבבי מד רכב. (1) יש צורך שמומחים טכניים (מכונית שלמה, תכנון שבבים, ייצור, אריזה ובדיקת שבבים וכו') יקבעו סט של תקנים מקצועיים, סטנדרטיים ומוכווני זרימה יותר להקמת מערכת תקינה של שבבי מדי רכב. . (2) האימות של אמינות השבבים צריך להיות מקיף יותר, ויש לתכנן ולייצר את מהימנות המוצרים. (3) בדיקת ההזדקנות צריכה להיות יעילה יותר. שבב מד המכונית יכול להסיר התקני כשל מוקדם על ידי הזדקנות של 100%, מה שידגיש את תפקיד מבחן ההזדקנות כאשר פרמטר הפצת Weibull β קטן מ-1, כלומר, שיעור הכשל המוקדם מראה מגמת ירידה משמעותית. בהנחה של ביטול הכשל המוקדם של שבבים, ככל שזמן בדיקת היישון קצר יותר, כך ייטב. (4) הניתוח של סיבת השורש של השבב הכושל צריך ליצור לולאה סגורה. בפרט, יש צורך לברר את השבבים הכושלים שפוספסים מכיוון שבקרת הכרטיס של פרמטרי ייצור התהליך אינה סבירה או שכיסוי הבדיקה אינו מקיף מספיק, מכיוון שהוא עלול להביא לבעיות אצווה. מקרי כשל שונים זקוקים לאיסוף נתונים וניתוח מקיף מההיבטים של תכנון שבבים, ייצור תהליכים, בדיקת חבילות, שימוש במכשיר וכו', כדי לגלות את שורש הכשל ולאחר מכן להזין פתרונות. במקביל, קו ייצור השבבים צריך ליישם טכנולוגיות ניטור מקצועיות אקטיביות יותר, כגון טכנולוגיית CPK, טכנולוגיית SPC וטכנולוגיית PPM, שיכולות לנתח ולחזות את כושר הייצור ויציבות התהליך [15]. סיכום 4בעבודה מעשית, נתקלים לעתים קרובות בבעיות של הכנת נתוני TSP והדמיית נתוני TSP. בהתבסס על ניסיון עבודה מעשי, מאמר זה מסכם את שתי השיטות לעיל לביצוע הדמיית נתונים של TSP לפתרון בעיות עיבוד נתונים של TSP.
0 מבוא
עם הפיתוח המעמיק של מוצרי אלקטרוניקה לרכב וארבעת המודרניזציות החדשות (חשמל, רשתות, מודיעין ושיתוף) שהוקמו על ידי תעשיית הרכב, הדבר מביא הזדמנויות חדשות ליישום שבבי מוליכים למחצה בתחום הרכב. בשנים האחרונות הביקוש מתפתח במהירות, מה שמביא שינויים תעשייתיים חדשים לשוק הרכב. הפוך את שבב מד הרכב למלא תפקיד חשוב יותר ויותר בתחומי היישום כגון בקרת כוח, בקרת שלדה ומידע בידור [1]. בחמש השנים האחרונות, שיעור הצמיחה השנתי המורכב של שוק המוליכים למחצה לרכב העולמי הוא כ-4.8%, בעוד של שוק המוליכים למחצה לרכב בסין הוא 11.6%. הסיבה לכך היא שדרגת האלקטרוניקה של רכבי אנרגיה חדשים הולכת וגוברת, מה שמביא לעלייה משמעותית בביקוש של מוליכים למחצה שונים לרכב [2]. על פי התחזית של דלויט, ההכנסות של מוליכים למחצה לרכב יעלו על 60 מיליארד דולר בשנת 2022 [3], מה שאמור למשוך יותר יצרני שבבים להשתתף. בהשוואה לשבבים אלקטרוניים לצרכן, שבבי מד רכב תובעניים יותר. (1) שבבי מד רכב גבוהים מתקני שבב צרכנים ותעשייתיים; (2) לשבבי מד רכב יש דרישות מחמירות יותר לסביבת עבודה, כגון טמפרטורה, לחות, EMC ושחיקת גז מזיק, שיש להם דרישות שונות בהתאם ליישומים השונים שלהם; (3) הפיתוח והאימות של שבב מד רכב יקר, עם סף גבוה ומחזור ארוך; (4) הוא צריך לעבור את תקני הביקורת המתאימים. ישנם שני תנאים לשבב המדיד: (1) הוא עומד בתקן ניהול האיכות של שרשרת האספקה אפס כשל IATF 16949; (2) עמוד בתקני אמינות AEC שנדחפו על ידי תעשיית הרכב בצפון אמריקה. בשל מחזור התכנון הארוך והחסמים הטכניים הגבוהים, כל תעשיית שבבי הרכב נמצאת במונופול על ידי ענקיות זרות, כגון Infineon ו-Renesas, המתמקדות בפלחי השוק של שבבי רכב מתקדמים. במקביל, עשרות חברות לעיצוב שבבים קמו בסין והפכו לספקיות של שבבים אלקטרוניים לרכב, עם סוגים החל מסיוע לנהג, בקרה מרכזית, ניהול סוללות, חיישני תמונה ומעבדי אותות [4]. חברות רכב מסורתיות בינלאומיות, כמו טויוטה, פורד ופולקסווגן, מעורבות באופן פעיל במחקר ופיתוח של שבבים אלקטרוניים לרכב. כמה חברות רכב מיינסטרים בסין מעורבות גם במחקר ופיתוח של שבבים, כמו BYD ו-SAIC, שלוקחים חלק במחקר ופיתוח שבבים בצורות שונות ומאמצים את המהפכה החדשה של תעשיית שבבי הרכב. קל להם יותר לשלב בין תרחישי יישומים משלהם לבין משאבים כספיים כדי לקדם את ההקדמה המהירה של עיצוב שבבים. טסלה, המיוצגת על ידי אנרגיה חדשה, השיקה שבבי FSD, והתחרות סביב נהיגה אוטומטית ברמה גבוהה החלה. תעשיית הרכב האצה לתוך עידן המודיעין. בשילוב עם השוק העצום של שבבי מדי רכב, על פי מאפייני היישום שלו ודרישות התקן לכניסה לתחום זה, מאמר זה יתמקד בדיון בתנאי האימות של IATF 16949 ותקני אמינות AEC לכניסה לתחום זה. באמצעות בדיקת סקר הזדקנות וניתוח סיבת השורש של שבבים שנכשלו, ניתן להבטיח את האמינות של שבבי מד רכב כדי להשיג את המטרה של אפס כשל. לבסוף, הוא מצפה לסטנדרטיזציה של מפרט האימות של שבב מד הרכב, אימות האמינות המקיף, בדיקת בדיקת ההזדקנות היעילה וניתוח הכשלים המקצועי.
1 אימות רלוונטי של שבב מד 1.1 IATF16949
בתעשיית הרכב, לפעילויות הסמכת איכות יש תקני הסמכה ודרישות תעשייתיות משלהן בכל חלקי העולם, כגון תקן VDA6.1 של תעשיית הרכב הגרמנית, תקן EAQF של צרפת, תקן AVSQ של איטליה ותקן QS-9000 של תעשיית הרכב הגרמנית. ארצות הברית. כוח המשימה הבינלאומי לרכב (IATF), שהוקם בשנת 1997, שיתף פעולה עם ארגון התקינה הבינלאומי (ISO/TC 176) כדי להשיג תקן מערכת איכות עולמית מאוחדת והסמכה לתעשיית הרכב. בהתבסס על תקני תעשיית הרכב הלאומיים, IATF16949 גובש והוצג בשנת 1999. IATF 16949 הוא התקן העדכני ביותר של מערכת ניהול האיכות [5]. IATF16949 היא קבוצת רכב בינלאומית, המכוונת ללקוח ולוקחת בחשבון את הדרישות המיוחדות שלה. לאור כמה נושאים שתעשיית הרכב הקדישה להם תשומת לב רבה בשנים האחרונות, כגון בטיחות רכב, נוספו סעיפים חדשים לתקן [6,7]. IATF16949 חל על יצרני רכב וספקי החלפים הישירים שלהם. יצרנים אלה קשורים ישירות לייצור רכב, שיכול לעבד פעילויות ייצור ולהוסיף ערך למוצריהם באמצעות פעילויות כאלה. לדוגמה, בכל שרשרת השבבים בתעשייה, מפעלי פרוסות ומפעלי אריזה צריכים לייצר שבבי רכב בהתאם לתקן IATF16949. ואותן יחידות שיש להן רק פונקציות תמיכה, כגון מרכזי תכנון והפצה, אינן צריכות לקבל אישור זה [8].
1.2 אישור תקן AEC
AEC: AUTOMOTIVE Electronics Council הוקמה בשנת 1994 על ידי שלוש חברות רכב בצפון אמריקה (קרייזלר, פורד וג'נרל מוטורס) כדי להקים סט של תקני מערכות איכות כלליות [9]. AEC קבעה את הסטנדרטים של בקרת איכות המוצר, קידמה את יישום האוניברסליות של חלקי רכב, והניחה בסיס טוב להתפתחות המהירה של השוק. המפרטים שלו כוללים בעיקר את AEC-Q100 (IC מעגל משולב), AEC-Q101 (רכיב בדיד), AEC-Q102 (LED פוטואלקטרי דיסקרטי), AEC-Q104 (רכיב מרובה שבבים) ו-AEC-Q200 (רכיב פסיבי). ביניהם, AEC-Q100 הוא מפרט אימות עבור מעגלים משולבים IC. מטרתו היא לקבוע את האיכות והאמינות של מכשירים שיכולים לעמוד בדרישות מסוימות באמצעות בדיקת מאמץ ביישום [10].
1.2.1עיצוב שבב מד רכב
מפונקציית השימוש במוצר, תנאי העבודה (מתח, טווח תדרים וכו') וטכנולוגיית ספריית עיצוב התא המשמשת בשבב, עקרון עיצוב המעגל נקבע לעמוד בדרישות של שבב מד הרכב. תהליך ההטמעה יכול לזהות מצבי כשל פוטנציאליים, השפעתם על המערכת והלקוחות, ולקבוע את חומרתם והגורמים האפשריים שלהם. בהתחשב בתכנון יתירות, עיצוב זה יכול למנוע שגיאות פוטנציאליות בשמירת נתונים בצורה של קודים לתיקון שגיאות ולהחליף יחידות פגומות. קבע מנגנון בדיקה עצמית, הוסף מספר צמתי נתיב במעגל לבדיקה תוך זמן בדיקה סביר של השבב, גלה את היחידות הפגומות בזמן, ובצע טיפול רלוונטי להפחתת ההשפעה הנגרמת מתנודות בתהליך. בשלב תכנון השבב, עלינו להתחיל לשקול את ניסוי אמינות השבב. שימוש בכלי ניתוח הנדסי וסימולציה בעזרת מחשב יכול לשפר את אמינות המוצר בזמן קצר יותר. כלים כגון ניתוח אלמנטים סופיים, ניתוח תרמי ומודל חיזוי אמינות נמצאים בשימוש נרחב יותר ויותר, כך ששבב מד המכונית משפר באופן אקטיבי את האמינות והיציבות של המכשיר בתחילת התכנון.
1.2.2ייצור שבבים
השלבים העיקריים של ייצור פרוסות כוללים השתלת יונים, פוטוליטוגרפיה, תחריט וציפוי. בכל תהליך יש צורך לברר את הפרמטרים האופטימליים באמצעות כלי מחקר וניתוח סטטיסטי מתמטי, על מנת לעמוד בדרישות של שיפור תפוקת ואיכות שבבים. מפעל Fab יכול להבטיח את יציבות התהליך על ידי זיהוי פרמטרי הבדיקה הספציפיים, מספר השבב, התדירות ומידע אחר של כל תהליך.
1.2.3בדיקת שבבים
נסו להשיג את כיסוי הבדיקה המקסימלי בזמן סביר ולסנן מראש את המוצרים הפגומים כדי להימנע מזרימה ללקוח. דרך חשובה לבדוק את השבב בצורה מהירה ויעילה יותר היא באמצעות עיצוב הבדיקה העצמית של השבב, מה שיכול גם להפחית את התלות במשאבי ATE חיצוניים. ההגדרה הסטנדרטית של מגבלות בדיקה למוצרים טובים יכולה להתבסס על ההמלצות במסמך AEC_Q004 ונוסחה מסוימת של סטיית תקן של נתונים, מגבלות פט סטטיות = ממוצע חזק & פלוס Mn; 6 סיגמא חזקה. באמצעות ניתוח ביג דאטה, ניתן לשלוט בתנודות בתהליך כדי להבטיח את יציבות איכות המוצר. ניתן לעיין בשיטה זו ולעדכן אותה באופן קבוע. הכשל של המוצר לפני השימוש הוא התפוקה, וכישלון המוצר במהלך השימוש הוא האמינות, ולכן בדיקת השבב קשורה ישירות לאמינות השבב. עקומת האמבט מורכבת משלושה חלקים: תקופת שד מוקדמת, תקופה יציבה ותקופת אובדן. בדיקת צריבה היא שלב חשוב בבדיקת שבב טרקטורונים (רכב). תפקידו העיקרי הוא להסיר את שבבי הכשל המוקדמים של מוצרים לפני שליחת השבב כדי להשיג אמינות גבוהה של המשתמש. שלב מוקדם הוא השלב עם שיעור כישלון גבוה יחסית. הכשל בשבב נגרם בדרך כלל מפגמים או בעיות מובנים של השבב, כגון פגמי תכנון, תהליך ייצור חריג או פגמים מובנים של חומרים. ליקויים אלו יובילו לכשלים הקשורים לזמן וללחץ, ושיעור הכשלים מאופיין בדרך כלל ב-Dppm. באופן ספציפי, השבב צריך להיות נתון לבדיקת 100% הזדקנות לפרק זמן מסוים, כגון הפעלת מתח הטיה וטמפרטורה גבוהה, ולאחר מכן יש לבצע את בדיקת ה-ATE הרגילה למסך [11]. התקופה היציבה בעקומת האמבטיה (איור 1) מייצגת ששיעור הכשלים של השבב יציב יחסית במהלך חיי השירות שלו, והכשל שלו מתואר בדרך כלל במונחים של FIT(כשל בזמן) או MTBF(Mean Time Between Failure) שעה (ות. שלב האובדן מצביע על כך ששיעור הכשל של השבב מתחיל לעלות עקב אובדן המעגל הפנימי של השבב, מה שאומר שהשבב הגיע לחיי השירות המוגבלים שלו.
ל-AEC-Q100, כסטנדרט לאימות מהימנות אלקטרונית של רכב, יש את המטרות העיקריות הבאות: (1) ללקוחות יש תקנים ומפרטים לעיון; (2) ספק השבבים יכול לבטל את התקלות הפוטנציאליות שעשויות להתקיים בשבב. טבלה 1 מראה כי AEC-Q100 מחולק לדרגות מוצר שונות בהתאם לטמפרטורת סביבת העבודה של המכשיר, הקשורה ליישום הספציפי של השבב. טווח טמפרטורת העבודה של התקן המחמיר ביותר בדרגה הגבוהה ביותר הוא -40 ~ 150 ℃. על הספק לבצע אופטימיזציה מתמדת של עיצוב המוצר, לאמץ תהליכי ייצור ואריזה מתקדמים ויציבים, ולאמץ נהלי בדיקה קפדניים כדי לעמוד בדרישות התקן הגבוהות לטמפרטורת עבודה ואמינות שבבי מד רכב.
AEC-Q100 מגדיר את תקני האימות והבקרה הקשורים לכרטיסים הנדרשים על ידי השבב בשלבים שונים כגון עיצוב, ייצור, אריזה, בדיקות וייצור המוני. מתוך התוכן, הוא כולל במיוחד 41 מבחנים ב-7 קטגוריות, כפי שמוצג באיור 2, שהוא תהליך האימות ותוכן המפרט של AEC-Q100 Rev-H [12]. ניתן לחלק אותו באופן גס ל: קבוצה A (מבחן מאמץ סביבתי מואץ), קבוצה B (מבחן חיי עבודה מואץ), קבוצה C (בדיקת תקינות החבילה), קבוצה D (בדיקת אמינות רמת רקיק), קבוצה E (בדיקת אימות חשמלי), קבוצה F (בדיקת יכולת בדיקה) וקבוצה G (בדיקת תקינות חבילה סגורה). נכון לעכשיו, AEC-Q100 הפך למפרט חשוב עבור שבבי מד רכב. בדרך כלל, ספקי שבבי מד רכב צריכים להשלים את האימות של הפרויקטים שלהם, ולאחר מכן "להצהיר בעצמם" שהמוצרים שלהם עברו את תוצאות האימות הרלוונטיות. AEC לא תיתן כל אישור לספקים. בגלל מספר הדגימות הקטן, בדיקות אלו נחוצות ואינן מספקות, המשקפות את המגבלות של שיטה זו. ניתן להשתמש בבדיקה כדי לשלול את השימושיות של מכשירים, אך לא ניתן לקבוע ששבבים בייצור המוני עומדים בתקני השימוש בתרחישים ספציפיים. לכן חשוב במיוחד מבחן בדיקת ההזדקנות של שבבי מד רכב בייצור המוני, מה שהופך את השבבים המסופקים ללקוחות בתקופה יציבה ומשפר את אמינות שבבי מד הרכב. יחד עם זאת, באמצעות ניתוח תקלות, ניתן לזהות מצד אחד את שורש הכשל של השבב ולנקוט באמצעים מתאימים למיגור הבעיה; מצד שני, בכוונה לפגמים המובנים, אנו יכולים לייעל ולהדק את הבדיקה כדי לסנן אותם, כדי להשיג את המטרה של אפס שיעור כשל של שבב מד המכונית. 2 כישלון של מוליכים למחצה הוא בלתי נמנע בתהליך המחקר, הייצור והשימוש. באמצעות ניתוח כשל ממוקד: (1) זה יכול לעזור למעצבים לגלות את הפגמים בתכנון השבבים, למשל, ניתן לאמת את התוצאה על ידי תיקון מעגל FIB. (2) אנו יכולים לברר את הפגמים הקיימים בתהליכי הייצור והאריזה של השבב, ולהעלות תוכניות שיפור מעשיות. (3) להעריך את תקפותם של וקטורי בדיקה שונים, ולספק השלמה הכרחית לבדיקת ייצור. ניתוח הכשל של השבב מתבסס בעיקר על עולם המיקרו, התבוננות וניתוח שלו מהיבטי חשמל, פיזיקה, כימיה וחומרים, ומציאת הסיבות לכשל שבב בעצם [13]. כלי הניתוח ושיטות הבדיקה העיקריים מוצגים באיור 3. המורכבות של תהליך מוליכים למחצה הולכת וגוברת, מה שמביא גם יותר קשיים לניתוח כשלים. לדוגמה, הפחתת רוחב הקו דורשת רזולוציה גבוהה יותר של מיקרוסקופ אלקטרונים, והקטנת מרווח שכבות המתכת מגדילה את הקושי בהכנת הדגימה. באמצעות תופעת הכשל, בשילוב עם עיצוב השבב ועקרון העבודה, ניתן לשלוט במידע ובנתונים מדויקים של השבב, כך שניתן לבצע ניתוח ושיקול דעת נכונים. ניתן לחלק את מנגנון הכשל של שבבי מוליכים למחצה כלליים לאחר השימוש לקטגוריות הבאות [14]. (1) ישנם פגמים בתכנון השבב, המשקפים בעיקר את העובדה שלא ניתן לממש את הפונקציה של השבב. (2) הכשלים הקשורים באונטולוגיה, כגון פגמים בחומרים מוליכים למחצה או בעיות של המצע עצמו המשמש באריזה. (3) כשל שנגרם עקב תנודות בתהליך. ① כשלים הקשורים בשכבה דיאלקטרית של שבב, כגון תחמוצת שער, שכבה דיאלקטרית בין-מתכתית ופגמים אחרים; ② ישנם פגמים בין מצע סיליקון לממשק SiO2, כגון Dislocation; ③ קורוזיה מתכת של שכבת חיבור המתכת בקצה האחורי של השבב הנגרמת על ידי אלקטרומגירה של מתכת או זיהום המכיל הלוגן והליד; ④ קצר חשמלי או מעגל פתוח הנגרם על ידי חיבור פינים שנגרם על ידי פרמטרים בלתי סבירים של תהליך אריזה. (4) הכשל שהוכנס על ידי הבדיקה נגרם בעיקר על ידי Overkill של השבב שנגרם על ידי הגדרה בלתי סבירה של מתח וקטור הבדיקה.
הבטיחות והאמינות של שבב המד הם השיקול העיקרי שלו, אשר לא בא לידי ביטוי רק בשלב התכנון והפיתוח של השבב, אלא גם חשוב במיוחד בסינון הבדיקה ובאימות האמינות. סיכוי השוק הרחב שלה גורם ליותר ספקי שבבים להתחיל להיכנס לתחום זה ולהצטרף לתכנון התעשייתי של שבבי מדי רכב. בשילוב עם הדרישות של תקן ניהול איכות שרשרת האספקה IATF16949 ואמינות AEC-Q100, יש לשפר את התהליך והמערכת הנוכחיים של אימות שבבי מד רכב. (1) יש צורך שמומחים טכניים (מכונית שלמה, תכנון שבבים, ייצור, אריזה ובדיקת שבבים וכו') יקבעו סט של תקנים מקצועיים, סטנדרטיים ומוכווני זרימה יותר להקמת מערכת תקינה של שבבי מדי רכב. . (2) האימות של אמינות השבבים צריך להיות מקיף יותר, ויש לתכנן ולייצר את מהימנות המוצרים. (3) בדיקת ההזדקנות צריכה להיות יעילה יותר. שבב מד המכונית יכול להסיר התקני כשל מוקדם על ידי הזדקנות של 100%, מה שידגיש את תפקיד מבחן ההזדקנות כאשר פרמטר הפצת Weibull β קטן מ-1, כלומר, שיעור הכשל המוקדם מראה מגמת ירידה משמעותית. בהנחה של ביטול הכשל המוקדם של שבבים, ככל שזמן בדיקת היישון קצר יותר, כך ייטב. (4) הניתוח של סיבת השורש של השבב הכושל צריך ליצור לולאה סגורה. בפרט, יש צורך לברר את השבבים הכושלים שפוספסים מכיוון שבקרת הכרטיס של פרמטרי ייצור התהליך אינה סבירה או שכיסוי הבדיקה אינו מקיף מספיק, מכיוון שהוא עלול להביא לבעיות אצווה. מקרי כשל שונים זקוקים לאיסוף נתונים וניתוח מקיף מההיבטים של תכנון שבבים, ייצור תהליכים, בדיקת חבילות, שימוש במכשיר וכו', כדי לגלות את שורש הכשל ולאחר מכן להזין פתרונות. במקביל, קו ייצור השבבים צריך ליישם טכנולוגיות ניטור מקצועיות אקטיביות יותר, כגון טכנולוגיית CPK, טכנולוגיית SPC וטכנולוגיית PPM, שיכולות לנתח ולחזות את כושר הייצור ויציבות התהליך [15]. סיכום 4בעבודה מעשית, נתקלים לעתים קרובות בבעיות של הכנת נתוני TSP והדמיית נתוני TSP. בהתבסס על ניסיון עבודה מעשי, מאמר זה מסכם את שתי השיטות לעיל לביצוע הדמיית נתונים של TSP לפתרון בעיות עיבוד נתונים של TSP.
כתב ויתור: מאמר זה משוכפל מ-"Semiconductor Online". מאמר זה מייצג רק את דעותיו האישיות של המחבר, ואינו מייצג את דעותיהם של Sacco Micro והתעשייה. זה מיועד רק להדפסה מחדש ולשיתוף כדי לתמוך בהגנה על זכויות קניין רוחני. נא לציין את המקור והמחבר המקורי בעת ההדפיסה המחודשת. אם יש הפרה כלשהי, אנא צור איתנו קשר כדי למחוק אותה.
טל' חברה: +86-0755-83044319
פקס/פקס:+86-0755-83975897
דוא"ל: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 מנהל לי
QQ: 332496225 מנהל Qiu
כתובת: חדר 809, בלוק C, בניין Zhantao Technology, מס' 1079 Minzhi Avenue, Longhua New District, שנזן
המלצות קשורות
粤公网安备44030002007346号