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Processo e prospettive di verifica del chip del veicolo
2022-03-17
1180
L'analisi mostra che con il rapido sviluppo di nuove energie e di auto senza conducente, la funzione del chip di misurazione dell'auto diventa sempre più importante, il che rappresenta un'importante direzione di applicazione dell'industria dei chip. Questo documento espone il processo di verifica, le specifiche e gli standard rilevanti delle società di progettazione di circuiti integrati che entrano nel campo dei chip di misura per automobili, la verifica dell'affidabilità e l'analisi dei guasti dei chip di misura per automobili, discute l'obiettivo zero difetti della produzione di massa di chip di misura per automobili, analizza i problemi e i limiti nello sviluppo di chip per autovetture nazionali e attende con impazienza la direzione dello sviluppo.
0 introduzione
Con lo sviluppo approfondito dell’elettronica automobilistica e le nuove quattro modernizzazioni (elettrificazione, rete, intelligenza e condivisione) stabilite dall’industria automobilistica, ciò offre nuove opportunità per l’applicazione dei chip semiconduttori nel settore automobilistico. Negli ultimi anni, la domanda si sta sviluppando rapidamente, il che porta nuovi cambiamenti industriali nel mercato automobilistico. Fare in modo che il chip di misurazione dell'auto svolga un ruolo sempre più importante nei campi di applicazione come il controllo della potenza, il controllo del telaio e l'infotainment [1]. Negli ultimi cinque anni, il tasso di crescita annuo composto del mercato globale dei semiconduttori automobilistici è stato di circa il 4.8%, mentre quello del mercato cinese dei semiconduttori automobilistici è stato dell'11.6%. Ciò è dovuto principalmente al fatto che il grado di elettronica dei veicoli a nuova energia sta diventando sempre più elevato, il che comporta un aumento sostanziale della domanda di vari semiconduttori automobilistici [2]. Secondo le previsioni di Deloitte, il fatturato dei semiconduttori automobilistici supererà i 60 miliardi di dollari nel 2022 [3], il che attirerà sicuramente la partecipazione di un numero maggiore di produttori di chip. Rispetto ai chip elettronici di consumo, i chip per indicatori di livello automobilistici sono più esigenti. (1) I chip di misura per auto sono superiori agli standard dei chip consumer e industriali; (2) I chip di misura per auto hanno requisiti più rigorosi per l'ambiente di lavoro, come temperatura, umidità, compatibilità elettromagnetica ed erosione di gas nocivi, che hanno requisiti diversi a seconda delle loro diverse applicazioni; (3) Lo sviluppo e la verifica dei chip di misurazione delle automobili sono costosi, con soglia elevata e ciclo lungo; (4) Deve superare i corrispondenti standard di audit. Esistono due condizioni per il chip di misurazione: (1) soddisfa lo standard di gestione della qualità della catena di fornitura a zero guasti IATF 16949; (2) Soddisfare gli standard di affidabilità AEC promossi dall'industria automobilistica nordamericana. A causa del lungo ciclo di progettazione e delle elevate barriere tecniche, l’intero settore dei chip per automobili è monopolizzato da giganti stranieri, come Infineon e Renesas, che si concentrano sui segmenti di mercato dei chip per automobili di fascia alta. Allo stesso tempo, in Cina sono emerse dozzine di aziende di progettazione di chip per diventare fornitori di chip elettronici automobilistici, con tipologie che vanno dall’assistenza alla guida, al controllo centrale, alla gestione della batteria, ai sensori di immagine e ai processori di segnale [4]. Le tradizionali case automobilistiche internazionali, come Toyota, Ford e Volkswagen, sono attivamente coinvolte nella ricerca e nello sviluppo di chip elettronici automobilistici. Anche alcune aziende automobilistiche tradizionali in Cina sono coinvolte nella ricerca e nello sviluppo di chip, come BYD e SAIC, che prendono parte alla ricerca e allo sviluppo di chip in varie forme e abbracciano la nuova rivoluzione dell’industria dei chip automobilistici. È più facile per loro combinare i propri scenari applicativi e le proprie risorse finanziarie per promuovere la rapida introduzione della progettazione dei chip. Tesla, rappresentata dalla nuova energia, ha lanciato i chip FSD ed è iniziata una competizione sulla guida automatica di alto livello. L’industria automobilistica è entrata nell’era dell’intelligenza. In combinazione con l'enorme mercato dei chip di misura per automobili, in base alle sue caratteristiche applicative e ai requisiti standard per entrare in questo campo, questo documento si concentrerà sulla discussione delle condizioni di verifica degli standard di affidabilità IATF 16949 e AEC per entrare in questo campo. Attraverso i test di screening dell'invecchiamento e l'analisi delle cause profonde dei chip guasti, è possibile garantire l'affidabilità dei chip di controllo dell'auto per raggiungere l'obiettivo di zero guasti. Infine, si attende la standardizzazione delle specifiche di verifica del chip dell'indicatore dell'auto, la verifica completa dell'affidabilità, l'efficiente test di screening dell'invecchiamento e l'analisi professionale dei guasti.
1 Verifica pertinente del chip di misura 1.1 IATF16949
Nell'industria automobilistica, le attività di certificazione della qualità hanno i propri standard e requisiti di certificazione industriale in tutte le parti del mondo, come lo standard VDA6.1 dell'industria automobilistica tedesca, lo standard EAQF francese, lo standard AVSQ italiano e lo standard QS-9000 Stati Uniti. La International Automobile Task Force (IATF), fondata nel 1997, ha collaborato con l'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO/TC 176) per ottenere uno standard e una certificazione unificati per il sistema di qualità globale per l'industria automobilistica. Basato sugli standard nazionali dell'industria automobilistica, IATF16949 è stato formulato e introdotto nel 1999. IATF 16949 è l'ultimo standard del sistema di gestione della qualità [5]. IATF16949 è un gruppo automobilistico internazionale orientato al cliente e che tiene conto delle sue esigenze particolari. In considerazione di alcune tematiche a cui l’industria automobilistica ha prestato molta attenzione negli ultimi anni, come la sicurezza automobilistica, sono state aggiunte nuove clausole alla norma [6,7]. IATF16949 è applicabile ai produttori di automobili e ai loro fornitori diretti di ricambi. Questi produttori sono direttamente collegati alla produzione automobilistica, che può elaborare attività manifatturiere e aggiungere valore ai loro prodotti attraverso tali attività. Ad esempio, nell'intera catena industriale dei chip, le fabbriche di wafer e quelle di imballaggio devono produrre chip per automobili in stretta conformità con lo standard IATF16949. E quelle unità che hanno solo funzioni di supporto, come centri di progettazione e distribuzione, non hanno bisogno di ottenere questa certificazione [8].
1.2 Certificazione standard AEC
AEC: AUTOMOTIVE Electronics Council è stato fondato nel 1994 da tre aziende automobilistiche nordamericane (Chrysler, Ford e General Motors) per stabilire una serie di standard generali del sistema di qualità [9]. AEC ha stabilito gli standard per il controllo della qualità del prodotto, ha promosso l'implementazione dell'universalità dei ricambi auto e ha gettato buone basi per il rapido sviluppo del mercato. Le sue specifiche includono principalmente AEC-Q100 (IC a circuito integrato), AEC-Q101 (componente discreto), AEC-Q102 (LED fotoelettrico discreto), AEC-Q104 (componente multi-chip) e AEC-Q200 (componente passivo). Tra questi, AEC-Q100 è una specifica di verifica per i circuiti integrati IC. Il suo scopo è determinare la qualità e l'affidabilità dei dispositivi in grado di soddisfare determinati requisiti attraverso stress test in applicazione [10].
1.2.1Design del chip dell'indicatore dell'auto
Dalla funzione d'uso del prodotto, dalle condizioni di lavoro (tensione, intervallo di frequenza, ecc.) e dalla tecnologia della libreria di progettazione delle celle utilizzata nel chip, il principio di progettazione del circuito è determinato per soddisfare i requisiti del chip di misurazione dell'auto. Il processo di implementazione può identificare potenziali modalità di guasto, il loro impatto sul sistema e sui clienti e determinarne la gravità e le possibili cause. Considerando la progettazione della ridondanza, questa progettazione può evitare potenziali errori di conservazione dei dati sotto forma di codici di correzione degli errori e sostituire le unità difettose. Stabilire un meccanismo di autotest, aggiungere alcuni nodi del percorso nel circuito da testare attraverso un tempo di test ragionevole del chip, individuare le unità difettose in tempo ed eseguire il trattamento pertinente per ridurre l'influenza causata dalla fluttuazione del processo. Nella fase di progettazione del chip, dovremmo iniziare a considerare l'esperimento sull'affidabilità del chip. L'utilizzo di strumenti di analisi e simulazione ingegneristica assistita da computer può migliorare l'affidabilità del prodotto in un tempo più breve. Strumenti come l'analisi degli elementi finiti, l'analisi termica e il modello di previsione dell'affidabilità vengono utilizzati sempre più ampiamente, in modo che il chip di misurazione dell'auto migliori attivamente l'affidabilità e la stabilità del dispositivo all'inizio della progettazione.
1.2.2Produzione di chip
Le fasi principali della produzione dei wafer comprendono l'impianto ionico, la fotolitografia, l'incisione e il rivestimento. In ogni processo è necessario individuare i parametri ottimali attraverso strumenti di ricerca e analisi statistica matematica, in modo da soddisfare i requisiti di miglioramento della resa e della qualità del truciolo. La Fab Factory può garantire la stabilità del processo rilevando i parametri di test specifici, il numero di chip, la frequenza e altre informazioni di ciascun processo.
1.2.3test dei chip
Cercare di ottenere la massima copertura del test in un tempo ragionevole ed eliminare in anticipo i prodotti difettosi per evitare che arrivino al cliente. Un modo importante per testare il chip in modo più rapido ed efficace è attraverso la progettazione di autotest del chip, che può anche ridurre la dipendenza dalle risorse ATE esterne. L'impostazione standard dei limiti di prova per i prodotti buoni può essere basata sulle raccomandazioni del documento AEC_Q004 e su una determinata formula di deviazione standard dei dati, limiti pat statici = media robusta & più Mn; 6 Robusto Sigma. Attraverso l'analisi dei big data, è possibile controllare le fluttuazioni del processo per garantire la stabilità della qualità del prodotto. Questo metodo può essere rivisto e aggiornato regolarmente. Il fallimento del prodotto prima dell'uso è la resa, e il fallimento del prodotto durante l'uso è l'affidabilità, quindi il test del chip è direttamente correlato all'affidabilità del chip. La curva della vasca da bagno è composta da tre parti: periodo del demone iniziale, periodo di stabilità e periodo di perdita. Il test di burn-in è un passo importante nel test dei chip ATV (automobilistici). La sua funzione principale è quella di rimuovere i chip guasti precocemente dai prodotti prima che il chip venga spedito per ottenere un'elevata affidabilità da parte dell'utente. La fase iniziale è la fase con un tasso di fallimento relativamente alto. Il guasto del chip è solitamente causato da difetti o problemi intrinseci del chip, come difetti di progettazione, processi di produzione anomali o difetti intrinseci dei materiali. Questi difetti porteranno a guasti legati al tempo e allo stress e il tasso di guasto è solitamente caratterizzato da Dppm. Nello specifico, il chip dovrebbe essere sottoposto a un test di invecchiamento al 100% per un certo periodo di tempo, come l'applicazione di tensione di polarizzazione e alta temperatura, quindi il normale test ATE dovrebbe essere condotto sullo schermo [11]. Il periodo stabile nella curva della vasca da bagno (Figura 1) rappresenta che il tasso di guasto del chip è relativamente stabile durante la sua vita utile e il suo guasto è solitamente descritto in termini di FIT (failure in time) o MTBF (Mean Time Between Failure) ore. La fase di perdita indica che il tasso di guasto del chip inizia ad aumentare a causa della perdita del circuito interno del chip, il che significa che il chip ha raggiunto la sua durata utile limite.
AEC-Q100, come standard per la verifica dell'affidabilità elettronica delle automobili, ha i seguenti scopi principali: (1) I clienti hanno standard e specifiche di riferimento; (2) Il fornitore del chip può eliminare i potenziali difetti che potrebbero esistere nel chip. La tabella 1 mostra che l'AEC-Q100 è suddiviso in diversi gradi di prodotto in base alla temperatura dell'ambiente di lavoro del dispositivo, che è correlata all'applicazione specifica del chip. L'intervallo di temperatura di lavoro dello standard più severo è -40 ~ 150 ℃. Il fornitore deve ottimizzare continuamente la progettazione del prodotto, adottare processi di produzione e imballaggio avanzati e stabili e adottare rigorose procedure di test per soddisfare gli elevati requisiti standard di temperatura di lavoro e affidabilità dei chip di misurazione delle automobili.
La sicurezza e l'affidabilità del chip di misura sono la sua considerazione principale, che non si riflette solo nella fase di progettazione e sviluppo del chip, ma è anche particolarmente importante nello screening dei test e nella verifica dell'affidabilità. Le sue ampie prospettive di mercato fanno sì che sempre più fornitori di chip inizino ad entrare in questo campo e ad unirsi alla pianificazione industriale dei chip per indicatori di livello automobilistico. In combinazione con i requisiti dello standard di gestione della qualità della catena di fornitura IATF16949 e dell'affidabilità AEC-Q100, è necessario migliorare l'attuale processo e il sistema di verifica dei chip di misurazione delle automobili. (1) È necessario che gli esperti tecnici (auto intera, progettazione dei chip, produzione, imballaggio e test dei chip, ecc.) stabiliscano una serie di standard più professionali, standardizzati e orientati al flusso per l'istituzione di un sistema di standardizzazione dei chip di misurazione delle automobili . (2) La verifica dell'affidabilità dei chip deve essere più completa e l'affidabilità dei prodotti deve essere progettata e prodotta. (3) Il test dell'invecchiamento deve essere più efficiente. Il chip di misurazione dell'auto può rimuovere i dispositivi di guasto precoce dell'invecchiamento del 100%, il che metterà in evidenza il ruolo del test di invecchiamento quando il parametro di distribuzione di Weibull β è inferiore a 1, ovvero il tasso di guasto precoce mostra una significativa tendenza al ribasso. Partendo dal presupposto di eliminare il guasto precoce dei chip, minore è il tempo del test di invecchiamento, meglio è. (4) L'analisi della causa principale del chip guasto deve formare un ciclo chiuso. In particolare, è necessario individuare i chip guasti che vengono persi perché il controllo della scheda dei parametri del processo di produzione è irragionevole o la copertura del test non è sufficientemente completa, perché potrebbe portare a problemi di batch. Diversi casi di guasto richiedono la raccolta di dati e un'analisi completa dagli aspetti della progettazione del chip, della produzione del processo, del test del pacchetto, dell'uso del dispositivo, ecc., per scoprire la causa principale del guasto e quindi fornire feedback per creare soluzioni. Allo stesso tempo, la linea di produzione di chip deve applicare tecnologie di monitoraggio professionale più attive, come la tecnologia CPK, la tecnologia SPC e la tecnologia PPM, in grado di analizzare e prevedere la capacità di produzione e la stabilità del processo [15]. Conclusione 4Nel lavoro pratico si incontrano spesso problemi di preparazione e visualizzazione dei dati TSP. Sulla base dell'esperienza pratica di lavoro, questo documento riassume i due metodi precedenti per effettuare la visualizzazione dei dati TSP per risolvere i problemi di elaborazione dei dati TSP.
0 introduzione
Con lo sviluppo approfondito dell’elettronica automobilistica e le nuove quattro modernizzazioni (elettrificazione, rete, intelligenza e condivisione) stabilite dall’industria automobilistica, ciò offre nuove opportunità per l’applicazione dei chip semiconduttori nel settore automobilistico. Negli ultimi anni, la domanda si sta sviluppando rapidamente, il che porta nuovi cambiamenti industriali nel mercato automobilistico. Fare in modo che il chip di misurazione dell'auto svolga un ruolo sempre più importante nei campi di applicazione come il controllo della potenza, il controllo del telaio e l'infotainment [1]. Negli ultimi cinque anni, il tasso di crescita annuo composto del mercato globale dei semiconduttori automobilistici è stato di circa il 4.8%, mentre quello del mercato cinese dei semiconduttori automobilistici è stato dell'11.6%. Ciò è dovuto principalmente al fatto che il grado di elettronica dei veicoli a nuova energia sta diventando sempre più elevato, il che comporta un aumento sostanziale della domanda di vari semiconduttori automobilistici [2]. Secondo le previsioni di Deloitte, il fatturato dei semiconduttori automobilistici supererà i 60 miliardi di dollari nel 2022 [3], il che attirerà sicuramente la partecipazione di un numero maggiore di produttori di chip. Rispetto ai chip elettronici di consumo, i chip per indicatori di livello automobilistici sono più esigenti. (1) I chip di misura per auto sono superiori agli standard dei chip consumer e industriali; (2) I chip di misura per auto hanno requisiti più rigorosi per l'ambiente di lavoro, come temperatura, umidità, compatibilità elettromagnetica ed erosione di gas nocivi, che hanno requisiti diversi a seconda delle loro diverse applicazioni; (3) Lo sviluppo e la verifica dei chip di misurazione delle automobili sono costosi, con soglia elevata e ciclo lungo; (4) Deve superare i corrispondenti standard di audit. Esistono due condizioni per il chip di misurazione: (1) soddisfa lo standard di gestione della qualità della catena di fornitura a zero guasti IATF 16949; (2) Soddisfare gli standard di affidabilità AEC promossi dall'industria automobilistica nordamericana. A causa del lungo ciclo di progettazione e delle elevate barriere tecniche, l’intero settore dei chip per automobili è monopolizzato da giganti stranieri, come Infineon e Renesas, che si concentrano sui segmenti di mercato dei chip per automobili di fascia alta. Allo stesso tempo, in Cina sono emerse dozzine di aziende di progettazione di chip per diventare fornitori di chip elettronici automobilistici, con tipologie che vanno dall’assistenza alla guida, al controllo centrale, alla gestione della batteria, ai sensori di immagine e ai processori di segnale [4]. Le tradizionali case automobilistiche internazionali, come Toyota, Ford e Volkswagen, sono attivamente coinvolte nella ricerca e nello sviluppo di chip elettronici automobilistici. Anche alcune aziende automobilistiche tradizionali in Cina sono coinvolte nella ricerca e nello sviluppo di chip, come BYD e SAIC, che prendono parte alla ricerca e allo sviluppo di chip in varie forme e abbracciano la nuova rivoluzione dell’industria dei chip automobilistici. È più facile per loro combinare i propri scenari applicativi e le proprie risorse finanziarie per promuovere la rapida introduzione della progettazione dei chip. Tesla, rappresentata dalla nuova energia, ha lanciato i chip FSD ed è iniziata una competizione sulla guida automatica di alto livello. L’industria automobilistica è entrata nell’era dell’intelligenza. In combinazione con l'enorme mercato dei chip di misura per automobili, in base alle sue caratteristiche applicative e ai requisiti standard per entrare in questo campo, questo documento si concentrerà sulla discussione delle condizioni di verifica degli standard di affidabilità IATF 16949 e AEC per entrare in questo campo. Attraverso i test di screening dell'invecchiamento e l'analisi delle cause profonde dei chip guasti, è possibile garantire l'affidabilità dei chip di controllo dell'auto per raggiungere l'obiettivo di zero guasti. Infine, si attende la standardizzazione delle specifiche di verifica del chip dell'indicatore dell'auto, la verifica completa dell'affidabilità, l'efficiente test di screening dell'invecchiamento e l'analisi professionale dei guasti.
1 Verifica pertinente del chip di misura 1.1 IATF16949
Nell'industria automobilistica, le attività di certificazione della qualità hanno i propri standard e requisiti di certificazione industriale in tutte le parti del mondo, come lo standard VDA6.1 dell'industria automobilistica tedesca, lo standard EAQF francese, lo standard AVSQ italiano e lo standard QS-9000 Stati Uniti. La International Automobile Task Force (IATF), fondata nel 1997, ha collaborato con l'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO/TC 176) per ottenere uno standard e una certificazione unificati per il sistema di qualità globale per l'industria automobilistica. Basato sugli standard nazionali dell'industria automobilistica, IATF16949 è stato formulato e introdotto nel 1999. IATF 16949 è l'ultimo standard del sistema di gestione della qualità [5]. IATF16949 è un gruppo automobilistico internazionale orientato al cliente e che tiene conto delle sue esigenze particolari. In considerazione di alcune tematiche a cui l’industria automobilistica ha prestato molta attenzione negli ultimi anni, come la sicurezza automobilistica, sono state aggiunte nuove clausole alla norma [6,7]. IATF16949 è applicabile ai produttori di automobili e ai loro fornitori diretti di ricambi. Questi produttori sono direttamente collegati alla produzione automobilistica, che può elaborare attività manifatturiere e aggiungere valore ai loro prodotti attraverso tali attività. Ad esempio, nell'intera catena industriale dei chip, le fabbriche di wafer e quelle di imballaggio devono produrre chip per automobili in stretta conformità con lo standard IATF16949. E quelle unità che hanno solo funzioni di supporto, come centri di progettazione e distribuzione, non hanno bisogno di ottenere questa certificazione [8].
1.2 Certificazione standard AEC
AEC: AUTOMOTIVE Electronics Council è stato fondato nel 1994 da tre aziende automobilistiche nordamericane (Chrysler, Ford e General Motors) per stabilire una serie di standard generali del sistema di qualità [9]. AEC ha stabilito gli standard per il controllo della qualità del prodotto, ha promosso l'implementazione dell'universalità dei ricambi auto e ha gettato buone basi per il rapido sviluppo del mercato. Le sue specifiche includono principalmente AEC-Q100 (IC a circuito integrato), AEC-Q101 (componente discreto), AEC-Q102 (LED fotoelettrico discreto), AEC-Q104 (componente multi-chip) e AEC-Q200 (componente passivo). Tra questi, AEC-Q100 è una specifica di verifica per i circuiti integrati IC. Il suo scopo è determinare la qualità e l'affidabilità dei dispositivi in grado di soddisfare determinati requisiti attraverso stress test in applicazione [10].
1.2.1Design del chip dell'indicatore dell'auto
Dalla funzione d'uso del prodotto, dalle condizioni di lavoro (tensione, intervallo di frequenza, ecc.) e dalla tecnologia della libreria di progettazione delle celle utilizzata nel chip, il principio di progettazione del circuito è determinato per soddisfare i requisiti del chip di misurazione dell'auto. Il processo di implementazione può identificare potenziali modalità di guasto, il loro impatto sul sistema e sui clienti e determinarne la gravità e le possibili cause. Considerando la progettazione della ridondanza, questa progettazione può evitare potenziali errori di conservazione dei dati sotto forma di codici di correzione degli errori e sostituire le unità difettose. Stabilire un meccanismo di autotest, aggiungere alcuni nodi del percorso nel circuito da testare attraverso un tempo di test ragionevole del chip, individuare le unità difettose in tempo ed eseguire il trattamento pertinente per ridurre l'influenza causata dalla fluttuazione del processo. Nella fase di progettazione del chip, dovremmo iniziare a considerare l'esperimento sull'affidabilità del chip. L'utilizzo di strumenti di analisi e simulazione ingegneristica assistita da computer può migliorare l'affidabilità del prodotto in un tempo più breve. Strumenti come l'analisi degli elementi finiti, l'analisi termica e il modello di previsione dell'affidabilità vengono utilizzati sempre più ampiamente, in modo che il chip di misurazione dell'auto migliori attivamente l'affidabilità e la stabilità del dispositivo all'inizio della progettazione.
1.2.2Produzione di chip
Le fasi principali della produzione dei wafer comprendono l'impianto ionico, la fotolitografia, l'incisione e il rivestimento. In ogni processo è necessario individuare i parametri ottimali attraverso strumenti di ricerca e analisi statistica matematica, in modo da soddisfare i requisiti di miglioramento della resa e della qualità del truciolo. La Fab Factory può garantire la stabilità del processo rilevando i parametri di test specifici, il numero di chip, la frequenza e altre informazioni di ciascun processo.
1.2.3test dei chip
Cercare di ottenere la massima copertura del test in un tempo ragionevole ed eliminare in anticipo i prodotti difettosi per evitare che arrivino al cliente. Un modo importante per testare il chip in modo più rapido ed efficace è attraverso la progettazione di autotest del chip, che può anche ridurre la dipendenza dalle risorse ATE esterne. L'impostazione standard dei limiti di prova per i prodotti buoni può essere basata sulle raccomandazioni del documento AEC_Q004 e su una determinata formula di deviazione standard dei dati, limiti pat statici = media robusta & più Mn; 6 Robusto Sigma. Attraverso l'analisi dei big data, è possibile controllare le fluttuazioni del processo per garantire la stabilità della qualità del prodotto. Questo metodo può essere rivisto e aggiornato regolarmente. Il fallimento del prodotto prima dell'uso è la resa, e il fallimento del prodotto durante l'uso è l'affidabilità, quindi il test del chip è direttamente correlato all'affidabilità del chip. La curva della vasca da bagno è composta da tre parti: periodo del demone iniziale, periodo di stabilità e periodo di perdita. Il test di burn-in è un passo importante nel test dei chip ATV (automobilistici). La sua funzione principale è quella di rimuovere i chip guasti precocemente dai prodotti prima che il chip venga spedito per ottenere un'elevata affidabilità da parte dell'utente. La fase iniziale è la fase con un tasso di fallimento relativamente alto. Il guasto del chip è solitamente causato da difetti o problemi intrinseci del chip, come difetti di progettazione, processi di produzione anomali o difetti intrinseci dei materiali. Questi difetti porteranno a guasti legati al tempo e allo stress e il tasso di guasto è solitamente caratterizzato da Dppm. Nello specifico, il chip dovrebbe essere sottoposto a un test di invecchiamento al 100% per un certo periodo di tempo, come l'applicazione di tensione di polarizzazione e alta temperatura, quindi il normale test ATE dovrebbe essere condotto sullo schermo [11]. Il periodo stabile nella curva della vasca da bagno (Figura 1) rappresenta che il tasso di guasto del chip è relativamente stabile durante la sua vita utile e il suo guasto è solitamente descritto in termini di FIT (failure in time) o MTBF (Mean Time Between Failure) ore. La fase di perdita indica che il tasso di guasto del chip inizia ad aumentare a causa della perdita del circuito interno del chip, il che significa che il chip ha raggiunto la sua durata utile limite.
AEC-Q100, come standard per la verifica dell'affidabilità elettronica delle automobili, ha i seguenti scopi principali: (1) I clienti hanno standard e specifiche di riferimento; (2) Il fornitore del chip può eliminare i potenziali difetti che potrebbero esistere nel chip. La tabella 1 mostra che l'AEC-Q100 è suddiviso in diversi gradi di prodotto in base alla temperatura dell'ambiente di lavoro del dispositivo, che è correlata all'applicazione specifica del chip. L'intervallo di temperatura di lavoro dello standard più severo è -40 ~ 150 ℃. Il fornitore deve ottimizzare continuamente la progettazione del prodotto, adottare processi di produzione e imballaggio avanzati e stabili e adottare rigorose procedure di test per soddisfare gli elevati requisiti standard di temperatura di lavoro e affidabilità dei chip di misurazione delle automobili.
AEC-Q100 definisce gli standard di verifica e di controllo della carta correlati richiesti dal chip in varie fasi quali progettazione, produzione, imballaggio, test e produzione di massa. Dal contenuto, include specificamente 41 test in 7 categorie, come mostrato nella Figura 2, che è il processo di verifica e il contenuto delle specifiche di AEC-Q100 Rev-H [12]. Può essere approssimativamente suddiviso in: Gruppo A (test di stress ambientale accelerato), Gruppo B (test di vita lavorativa accelerato), Gruppo C (test di integrità del pacchetto), Gruppo D (test di affidabilità a livello di wafer), Gruppo E (test di verifica elettrica), Gruppo F (test di vagliabilità) e Gruppo G (test di integrità della confezione sigillata). Attualmente, l'AEC-Q100 è diventata una specifica importante per i chip di misurazione delle automobili. Di solito, i fornitori di chip per indicatori di livello per auto devono completare la verifica dei loro progetti e quindi "autodichiarare" che i loro prodotti hanno superato i relativi risultati di verifica. AEC non rilascerà alcuna certificazione ai fornitori. A causa del numero limitato di campioni, questi test sono necessari e insufficienti, riflettendo i limiti di questo metodo. Il test può essere utilizzato per negare l'usabilità dei dispositivi, ma non può essere determinato se i chip prodotti in serie soddisfino gli standard di utilizzo in scenari specifici. Pertanto, il test di screening dell'invecchiamento dei chip di misurazione delle automobili prodotti in serie è particolarmente importante, poiché rende i chip forniti ai clienti in un periodo stabile e migliora l'affidabilità dei chip di misurazione delle automobili. Allo stesso tempo, attraverso l'analisi dei guasti, da un lato è possibile identificare la causa principale del guasto del chip e adottare misure corrispondenti per eliminare il problema; D'altro canto, mirando ai difetti intrinseci, possiamo ottimizzare e rafforzare il test per eliminarli, in modo da raggiungere l'obiettivo di un tasso di guasto pari a zero del chip dell'indicatore dell'auto. 2 Il guasto del semiconduttore è inevitabile nel processo di ricerca, produzione e utilizzo. Attraverso l'analisi mirata dei guasti: (1) Può aiutare i progettisti a scoprire i difetti nella progettazione del chip, ad esempio, il risultato può essere verificato mediante la riparazione del circuito FIB. (2) Possiamo scoprire i difetti esistenti nei processi di produzione e confezionamento del chip e proporre schemi pratici di miglioramento. (3) Valutare la validità di diversi vettori di test e fornire il supplemento necessario per il test di produzione. L'analisi dei guasti del chip si basa principalmente sul micromondo, osservandolo e analizzandolo sotto gli aspetti dell'elettricità, della fisica, della chimica e dei materiali, e scoprendo sostanzialmente le cause del guasto del chip [13]. I principali strumenti di analisi e metodi di test sono mostrati nella Figura 3. La complessità del processo dei semiconduttori sta diventando sempre più elevata, il che comporta anche maggiori difficoltà nell'analisi dei guasti. Ad esempio, la riduzione della larghezza della linea richiede una risoluzione più elevata del microscopio elettronico e la riduzione della spaziatura degli strati metallici aumenta la difficoltà della preparazione del campione. Attraverso il fenomeno del guasto, combinato con la progettazione del chip e il principio di funzionamento, è possibile padroneggiare informazioni e dati accurati del chip, in modo da poter effettuare analisi e giudizi corretti. Il meccanismo di guasto dei chip semiconduttori generali dopo l'uso può essere suddiviso nelle seguenti categorie [14]. (1) Sono presenti difetti nella progettazione del chip, che riflettono principalmente l'impossibilità di realizzare la funzione del chip. (2) I relativi fallimenti dell'ontologia, come difetti dei materiali semiconduttori o problemi del substrato stesso utilizzato nell'imballaggio. (3) Guasto causato dalla fluttuazione del processo. ① guasti correlati allo strato dielettrico del chip, come ossido di gate, strato dielettrico intermetallico e altri difetti; ② Sono presenti difetti tra il substrato di silicio e l'interfaccia SiO2, come la dislocazione; ③ Corrosione metallica dello strato di interconnessione metallico nella parte posteriore del chip causata dall'elettromigrazione del metallo o da inquinamento contenente alogeni e alogenuri; ④ Cortocircuito o circuito aperto causato dalla connessione dei pin causata da parametri del processo di imballaggio irragionevoli. (4) Il guasto introdotto dal test è causato principalmente dall'overkill del chip causato dall'impostazione irragionevole della tensione del vettore di test.
La sicurezza e l'affidabilità del chip di misura sono la sua considerazione principale, che non si riflette solo nella fase di progettazione e sviluppo del chip, ma è anche particolarmente importante nello screening dei test e nella verifica dell'affidabilità. Le sue ampie prospettive di mercato fanno sì che sempre più fornitori di chip inizino ad entrare in questo campo e ad unirsi alla pianificazione industriale dei chip per indicatori di livello automobilistico. In combinazione con i requisiti dello standard di gestione della qualità della catena di fornitura IATF16949 e dell'affidabilità AEC-Q100, è necessario migliorare l'attuale processo e il sistema di verifica dei chip di misurazione delle automobili. (1) È necessario che gli esperti tecnici (auto intera, progettazione dei chip, produzione, imballaggio e test dei chip, ecc.) stabiliscano una serie di standard più professionali, standardizzati e orientati al flusso per l'istituzione di un sistema di standardizzazione dei chip di misurazione delle automobili . (2) La verifica dell'affidabilità dei chip deve essere più completa e l'affidabilità dei prodotti deve essere progettata e prodotta. (3) Il test dell'invecchiamento deve essere più efficiente. Il chip di misurazione dell'auto può rimuovere i dispositivi di guasto precoce dell'invecchiamento del 100%, il che metterà in evidenza il ruolo del test di invecchiamento quando il parametro di distribuzione di Weibull β è inferiore a 1, ovvero il tasso di guasto precoce mostra una significativa tendenza al ribasso. Partendo dal presupposto di eliminare il guasto precoce dei chip, minore è il tempo del test di invecchiamento, meglio è. (4) L'analisi della causa principale del chip guasto deve formare un ciclo chiuso. In particolare, è necessario individuare i chip guasti che vengono persi perché il controllo della scheda dei parametri del processo di produzione è irragionevole o la copertura del test non è sufficientemente completa, perché potrebbe portare a problemi di batch. Diversi casi di guasto richiedono la raccolta di dati e un'analisi completa dagli aspetti della progettazione del chip, della produzione del processo, del test del pacchetto, dell'uso del dispositivo, ecc., per scoprire la causa principale del guasto e quindi fornire feedback per creare soluzioni. Allo stesso tempo, la linea di produzione di chip deve applicare tecnologie di monitoraggio professionale più attive, come la tecnologia CPK, la tecnologia SPC e la tecnologia PPM, in grado di analizzare e prevedere la capacità di produzione e la stabilità del processo [15]. Conclusione 4Nel lavoro pratico si incontrano spesso problemi di preparazione e visualizzazione dei dati TSP. Sulla base dell'esperienza pratica di lavoro, questo documento riassume i due metodi precedenti per effettuare la visualizzazione dei dati TSP per risolvere i problemi di elaborazione dei dati TSP.
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