Đường dây nóng dịch vụ
Nhà báo
Nhà báo
Quá trình và triển vọng xác minh chip xe
2022-03-17
1180
Phân tích cho thấy với sự phát triển nhanh chóng của năng lượng mới và ô tô không người lái, chức năng của chip đo ô tô ngày càng trở nên quan trọng, đây là một hướng quan trọng của ứng dụng ngành công nghiệp chip. Bài viết này trình bày quy trình xác minh, thông số kỹ thuật và tiêu chuẩn có liên quan của các công ty thiết kế mạch tích hợp tham gia vào lĩnh vực chip đo ô tô, xác minh độ tin cậy có liên quan và phân tích lỗi của chip đo ô tô, thảo luận về mục tiêu không có khuyết tật của việc sản xuất hàng loạt chip đo ô tô, phân tích những vấn đề, hạn chế trong việc phát triển chip đo ô tô trong nước và mong chờ hướng phát triển.
0 giới thiệu
Với sự phát triển chiều sâu của điện tử ô tô và bốn hiện đại hóa mới (điện khí hóa, mạng, trí thông minh và chia sẻ) được ngành công nghiệp ô tô thiết lập, điều này mang đến những cơ hội mới cho việc ứng dụng chip bán dẫn trong lĩnh vực ô tô. Trong những năm gần đây, nhu cầu đang phát triển nhanh chóng, mang lại những thay đổi công nghiệp mới cho thị trường ô tô. Làm cho chip đo ô tô đóng vai trò ngày càng quan trọng trong các lĩnh vực ứng dụng như điều khiển công suất, điều khiển khung gầm và thông tin giải trí [1]. Trong 4.8 năm qua, tốc độ tăng trưởng kép hàng năm của thị trường bán dẫn ô tô toàn cầu là khoảng 11.6%, trong khi thị trường bán dẫn ô tô của Trung Quốc là XNUMX%. Điều này chủ yếu là do mức độ điện tử hóa của các phương tiện sử dụng năng lượng mới ngày càng cao, dẫn đến nhu cầu về các loại chất bán dẫn ô tô khác nhau [2]. Theo dự đoán của Deloitte, doanh thu bán dẫn ô tô sẽ vượt 60 tỷ USD vào năm 2022 [3], điều này chắc chắn sẽ thu hút nhiều nhà sản xuất chip tham gia. So với chip điện tử tiêu dùng, chip đo ô tô có yêu cầu khắt khe hơn. (1) Chip đo ô tô cao hơn tiêu chuẩn chip tiêu dùng và công nghiệp; (2) Chip đo ô tô có các yêu cầu nghiêm ngặt hơn đối với môi trường làm việc, chẳng hạn như nhiệt độ, độ ẩm, EMC và xói mòn khí độc hại, có các yêu cầu khác nhau tùy theo các ứng dụng khác nhau của chúng; (3) Việc phát triển và xác minh chip đo ô tô rất tốn kém, ngưỡng cao và chu kỳ dài; (4) Nó cần phải vượt qua các tiêu chuẩn kiểm toán tương ứng. Có hai điều kiện đối với chip đo: (1) nó đáp ứng tiêu chuẩn quản lý chất lượng chuỗi cung ứng không có lỗi IATF 16949; (2) Đáp ứng các tiêu chuẩn về độ tin cậy của AEC do ngành công nghiệp ô tô Bắc Mỹ thúc đẩy. Do chu kỳ thiết kế dài và rào cản kỹ thuật cao, toàn bộ ngành chip ô tô bị độc quyền bởi các đại gia nước ngoài như Infineon và Renesas, tập trung vào phân khúc thị trường chip ô tô cao cấp. Đồng thời, hàng chục công ty thiết kế chip đã nổi lên ở Trung Quốc để trở thành nhà cung cấp chip điện tử ô tô, với các loại từ hỗ trợ lái xe, điều khiển trung tâm, quản lý pin, cảm biến hình ảnh và bộ xử lý tín hiệu [4]. Các công ty ô tô truyền thống quốc tế như Toyota, Ford và Volkswagen đang tích cực tham gia vào việc nghiên cứu và phát triển chip điện tử ô tô. Một số công ty ô tô chính thống ở Trung Quốc cũng tham gia nghiên cứu và phát triển chip, chẳng hạn như BYD và SAIC, tham gia nghiên cứu và phát triển chip dưới nhiều hình thức khác nhau và đón đầu cuộc cách mạng mới của ngành công nghiệp chip ô tô. Họ sẽ dễ dàng kết hợp các kịch bản ứng dụng và nguồn tài chính của riêng mình hơn để thúc đẩy việc giới thiệu nhanh chóng thiết kế chip. Tesla, đại diện bởi năng lượng mới, đã tung ra chip FSD và một cuộc cạnh tranh xung quanh việc lái xe tự động cấp cao đã bắt đầu. Ngành công nghiệp ô tô đã tăng tốc bước vào kỷ nguyên của trí tuệ. Kết hợp với thị trường chip đo ô tô khổng lồ, theo đặc điểm ứng dụng và yêu cầu tiêu chuẩn để tham gia lĩnh vực này, bài viết này sẽ tập trung thảo luận về các điều kiện xác minh của tiêu chuẩn độ tin cậy IATF 16949 và AEC để tham gia lĩnh vực này. Thông qua kiểm tra sàng lọc lão hóa và phân tích nguyên nhân gốc rễ của các chip bị hỏng, độ tin cậy của chip đo ô tô có thể được đảm bảo để đạt được mục tiêu không xảy ra lỗi. Cuối cùng, mong muốn tiêu chuẩn hóa thông số xác minh của chip đo ô tô, xác minh độ tin cậy toàn diện, kiểm tra sàng lọc lão hóa hiệu quả và phân tích lỗi chuyên nghiệp.
1 Xác minh liên quan của chip đo 1.1 IATF16949
Trong ngành công nghiệp ô tô, hoạt động chứng nhận chất lượng có những tiêu chuẩn và yêu cầu chứng nhận ngành riêng ở mọi nơi trên thế giới, như tiêu chuẩn VDA6.1 của ngành ô tô Đức, tiêu chuẩn EAQF của Pháp, tiêu chuẩn AVSQ của Ý và tiêu chuẩn QS-9000 của Hoa Kỳ. Lực lượng Đặc nhiệm Ô tô Quốc tế (IATF), được thành lập năm 1997, đã hợp tác với Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO/TC 176) để đạt được tiêu chuẩn và chứng nhận hệ thống chất lượng toàn cầu thống nhất cho ngành công nghiệp ô tô. Dựa trên các tiêu chuẩn quốc gia về ngành ô tô, IATF16949 được xây dựng và giới thiệu vào năm 1999. IATF 16949 là tiêu chuẩn hệ thống quản lý chất lượng mới nhất [5]. IATF16949 là một tập đoàn ô tô quốc tế, hướng tới khách hàng và tính đến các yêu cầu đặc biệt của họ. Do một số vấn đề mà ngành công nghiệp ô tô rất quan tâm trong những năm gần đây như an toàn ô tô, các điều khoản mới đã được bổ sung vào tiêu chuẩn [6,7]. IATF16949 được áp dụng cho các nhà sản xuất ô tô và nhà cung cấp phụ tùng trực tiếp của họ. Các nhà sản xuất này liên quan trực tiếp đến sản xuất ô tô, có thể xử lý các hoạt động sản xuất và gia tăng giá trị cho sản phẩm của mình thông qua các hoạt động đó. Ví dụ, trong toàn bộ chuỗi công nghiệp chip, các nhà máy wafer và nhà máy đóng gói cần sản xuất chip ô tô theo tiêu chuẩn IATF16949 nghiêm ngặt. Còn những đơn vị chỉ có chức năng hỗ trợ như trung tâm thiết kế, phân phối thì không cần phải có chứng nhận này [8].
1.2 Chứng nhận tiêu chuẩn AEC
AEC: AUTOMOTIVE Electronics Council được thành lập năm 1994 bởi ba công ty ô tô Bắc Mỹ (Chrysler, Ford và General Motors) nhằm thiết lập một bộ tiêu chuẩn hệ thống chất lượng chung [9]. AEC đã thiết lập các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng sản phẩm, thúc đẩy việc thực hiện tính phổ biến của phụ tùng ô tô và đặt nền tảng tốt cho sự phát triển nhanh chóng của thị trường. Thông số kỹ thuật của nó chủ yếu bao gồm AEC-Q100 (IC mạch tích hợp), AEC-Q101 (thành phần rời rạc), AEC-Q102 (LED quang điện rời), AEC-Q104 (thành phần đa chip) và AEC-Q200 (thành phần thụ động). Trong số đó, AEC-Q100 là thông số kỹ thuật xác minh cho mạch tích hợp IC. Mục đích của nó là xác định chất lượng và độ tin cậy của các thiết bị có thể đáp ứng các yêu cầu nhất định thông qua stress test trong ứng dụng [10].
1.2.1Thiết kế chip đo ô tô
Từ chức năng sử dụng của sản phẩm, điều kiện làm việc (điện áp, dải tần, v.v.) và công nghệ thư viện thiết kế tế bào được sử dụng trong chip, nguyên lý thiết kế mạch được xác định là đáp ứng các yêu cầu của chip đo ô tô. Quá trình triển khai có thể xác định các dạng lỗi tiềm ẩn, tác động của chúng lên hệ thống và khách hàng, đồng thời xác định mức độ nghiêm trọng và các nguyên nhân có thể xảy ra. Xem xét thiết kế dự phòng, thiết kế này có thể tránh được các lỗi lưu giữ dữ liệu tiềm ẩn dưới dạng mã sửa lỗi và thay thế các bộ phận bị lỗi. Thiết lập cơ chế tự kiểm tra, thêm một số nút đường dẫn trong mạch để kiểm tra thông qua thời gian kiểm tra chip hợp lý, kịp thời phát hiện các bộ phận bị lỗi và tiến hành xử lý phù hợp để giảm ảnh hưởng do biến động của quy trình gây ra. Trong giai đoạn thiết kế chip, chúng ta nên bắt đầu xem xét thử nghiệm độ tin cậy của chip. Sử dụng các công cụ mô phỏng và phân tích kỹ thuật có sự hỗ trợ của máy tính có thể cải thiện độ tin cậy của sản phẩm trong thời gian ngắn hơn. Các công cụ như phân tích phần tử hữu hạn, phân tích nhiệt và mô hình dự đoán độ tin cậy đang được sử dụng ngày càng rộng rãi, nhờ đó chip đo ô tô tích cực cải thiện độ tin cậy và độ ổn định của thiết bị khi bắt đầu thiết kế.
1.2.2Sản xuất chip
Các bước chính của sản xuất wafer bao gồm cấy ion, quang khắc, khắc và phủ. Trong mọi quy trình, cần tìm ra các thông số tối ưu thông qua các công cụ nghiên cứu và phân tích thống kê toán học để đáp ứng yêu cầu nâng cao năng suất và chất lượng chip. Nhà máy Fab có thể đảm bảo tính ổn định của quy trình bằng cách phát hiện các thông số kiểm tra cụ thể, số chip, tần số và các thông tin khác của từng quy trình.
1.2.3kiểm tra chip
Cố gắng đạt được phạm vi kiểm tra tối đa trong thời gian hợp lý và sàng lọc trước các sản phẩm bị lỗi để tránh chuyển đến tay khách hàng. Một cách quan trọng để kiểm tra chip nhanh hơn và hiệu quả hơn là thông qua thiết kế tự kiểm tra của chip, điều này cũng có thể làm giảm sự phụ thuộc vào tài nguyên ATE bên ngoài. Việc thiết lập tiêu chuẩn giới hạn kiểm tra cho các sản phẩm tốt có thể dựa trên các khuyến nghị trong tài liệu AEC_Q004 và một công thức độ lệch chuẩn nhất định của dữ liệu, giới hạn pat tĩnh = giá trị trung bình mạnh mẽ & cộng với Mn; 6 Sigma mạnh mẽ。 Thông qua phân tích dữ liệu lớn, biến động của quy trình có thể được kiểm soát để đảm bảo tính ổn định của chất lượng sản phẩm. Phương pháp này có thể được xem xét và cập nhật thường xuyên. Lỗi của sản phẩm trước khi sử dụng là năng suất, lỗi của sản phẩm trong quá trình sử dụng là độ tin cậy, do đó việc kiểm tra chip liên quan trực tiếp đến độ tin cậy của chip. Đường cong bồn tắm bao gồm ba phần: thời kỳ đầu quỷ, thời kỳ ổn định và thời kỳ mất mát. Thử nghiệm burn-in là một bước quan trọng trong thử nghiệm chip ATV (Ô tô). Chức năng chính của nó là loại bỏ các chip lỗi sớm của sản phẩm trước khi chip được xuất xưởng để đạt được độ tin cậy cao cho người dùng. Giai đoạn đầu là giai đoạn có tỷ lệ thất bại tương đối cao. Lỗi chip thường do các lỗi hoặc vấn đề cố hữu của chip, chẳng hạn như lỗi thiết kế, quy trình sản xuất bất thường hoặc lỗi vốn có của vật liệu. Những khiếm khuyết này sẽ dẫn đến những hư hỏng liên quan đến thời gian và áp lực, và tỷ lệ hư hỏng thường được đặc trưng bởi Dppm. Cụ thể, chip phải được kiểm tra lão hóa 100% trong một khoảng thời gian nhất định, chẳng hạn như đặt điện áp phân cực và nhiệt độ cao, sau đó tiến hành kiểm tra ATE thông thường để sàng lọc [11]. Khoảng thời gian ổn định trong đường cong bồn tắm (Hình 1) thể hiện rằng tỷ lệ hỏng hóc của chip tương đối ổn định trong suốt thời gian sử dụng và lỗi của nó thường được mô tả dưới dạng FIT (thất bại về thời gian) hoặc MTBF (Thời gian trung bình giữa các lần thất bại) giờ. Giai đoạn mất mát cho thấy tỷ lệ lỗi của chip bắt đầu tăng do mất mạch bên trong chip, có nghĩa là chip đã đạt đến tuổi thọ giới hạn.
AEC-Q100, là tiêu chuẩn xác minh độ tin cậy điện tử của ô tô, có các mục đích chính sau: (1) Khách hàng có các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật để tham khảo; (2) Nhà cung cấp chip có thể loại bỏ các lỗi tiềm ẩn có thể tồn tại trong chip. Bảng 1 cho thấy AEC-Q100 được chia thành các loại sản phẩm khác nhau tùy theo nhiệt độ môi trường làm việc của thiết bị, liên quan đến ứng dụng cụ thể của chip. Phạm vi nhiệt độ làm việc của tiêu chuẩn cấp cao nhất nghiêm ngặt là-40 ~ 150oC. Nhà cung cấp cần liên tục tối ưu hóa thiết kế sản phẩm, áp dụng quy trình sản xuất và đóng gói tiên tiến và ổn định, đồng thời áp dụng các quy trình kiểm tra nghiêm ngặt để đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn cao về nhiệt độ làm việc và độ tin cậy của chip đo ô tô.
Độ an toàn và độ tin cậy của chip đo là yếu tố được cân nhắc hàng đầu, điều này không chỉ được phản ánh trong giai đoạn thiết kế và phát triển chip mà còn đặc biệt quan trọng trong quá trình sàng lọc thử nghiệm và xác minh độ tin cậy. Triển vọng thị trường rộng lớn của nó khiến nhiều nhà cung cấp chip bắt đầu tham gia vào lĩnh vực này và tham gia vào quy hoạch công nghiệp về chip đo ô tô. Kết hợp với các yêu cầu về tiêu chuẩn quản lý chất lượng chuỗi cung ứng IATF16949 và độ tin cậy AEC-Q100, quy trình và hệ thống xác minh chip đo ô tô hiện tại cần phải được cải thiện. (1) Các chuyên gia kỹ thuật (toàn bộ ô tô, thiết kế chip, sản xuất, đóng gói và kiểm tra chip, v.v.) cần thiết lập một bộ tiêu chuẩn chuyên nghiệp hơn, tiêu chuẩn hóa và định hướng dòng chảy hơn để thiết lập hệ thống tiêu chuẩn hóa chip đo ô tô . (2) Việc xác minh độ tin cậy của chip cần phải toàn diện hơn và độ tin cậy của sản phẩm cần được thiết kế và sản xuất. (3) Việc kiểm tra lão hóa cần hiệu quả hơn. Chip đo ô tô có thể loại bỏ các thiết bị hỏng hóc sớm bằng cách lão hóa 100%, điều này sẽ nêu bật vai trò của việc kiểm tra lão hóa khi tham số phân phối Weibull β nhỏ hơn 1, nghĩa là tỷ lệ hỏng hóc sớm có xu hướng giảm đáng kể. Với tiền đề loại bỏ sự hỏng hóc sớm của chip, thời gian thử nghiệm lão hóa càng ngắn thì càng tốt. (4) Việc phân tích nguyên nhân cốt lõi của chip bị lỗi cần tạo thành một vòng khép kín. Đặc biệt, cần tìm ra những con chip bị lỗi bị bỏ sót do việc kiểm soát thẻ đối với các thông số sản xuất của quy trình không hợp lý hoặc phạm vi kiểm tra không đủ toàn diện vì có thể gây ra sự cố hàng loạt. Các trường hợp lỗi khác nhau cần thu thập dữ liệu và phân tích toàn diện từ các khía cạnh thiết kế chip, sản xuất quy trình, kiểm tra gói, sử dụng thiết bị, v.v. để tìm ra nguyên nhân gốc rễ của lỗi và sau đó phản hồi lại để hình thành giải pháp. Đồng thời, dây chuyền sản xuất chip cần áp dụng các công nghệ giám sát chuyên nghiệp tích cực hơn như công nghệ CPK, công nghệ SPC và công nghệ PPM để có thể phân tích, dự đoán năng lực sản xuất và độ ổn định của quy trình [15]. Kết luận 4Trong công việc thực tế, các vấn đề về chuẩn bị dữ liệu TSP và trực quan hóa dữ liệu TSP thường gặp phải. Dựa trên kinh nghiệm làm việc thực tế, bài viết này tổng hợp hai phương pháp trực quan hóa dữ liệu TSP trên để giải quyết các vấn đề xử lý dữ liệu TSP.
0 giới thiệu
Với sự phát triển chiều sâu của điện tử ô tô và bốn hiện đại hóa mới (điện khí hóa, mạng, trí thông minh và chia sẻ) được ngành công nghiệp ô tô thiết lập, điều này mang đến những cơ hội mới cho việc ứng dụng chip bán dẫn trong lĩnh vực ô tô. Trong những năm gần đây, nhu cầu đang phát triển nhanh chóng, mang lại những thay đổi công nghiệp mới cho thị trường ô tô. Làm cho chip đo ô tô đóng vai trò ngày càng quan trọng trong các lĩnh vực ứng dụng như điều khiển công suất, điều khiển khung gầm và thông tin giải trí [1]. Trong 4.8 năm qua, tốc độ tăng trưởng kép hàng năm của thị trường bán dẫn ô tô toàn cầu là khoảng 11.6%, trong khi thị trường bán dẫn ô tô của Trung Quốc là XNUMX%. Điều này chủ yếu là do mức độ điện tử hóa của các phương tiện sử dụng năng lượng mới ngày càng cao, dẫn đến nhu cầu về các loại chất bán dẫn ô tô khác nhau [2]. Theo dự đoán của Deloitte, doanh thu bán dẫn ô tô sẽ vượt 60 tỷ USD vào năm 2022 [3], điều này chắc chắn sẽ thu hút nhiều nhà sản xuất chip tham gia. So với chip điện tử tiêu dùng, chip đo ô tô có yêu cầu khắt khe hơn. (1) Chip đo ô tô cao hơn tiêu chuẩn chip tiêu dùng và công nghiệp; (2) Chip đo ô tô có các yêu cầu nghiêm ngặt hơn đối với môi trường làm việc, chẳng hạn như nhiệt độ, độ ẩm, EMC và xói mòn khí độc hại, có các yêu cầu khác nhau tùy theo các ứng dụng khác nhau của chúng; (3) Việc phát triển và xác minh chip đo ô tô rất tốn kém, ngưỡng cao và chu kỳ dài; (4) Nó cần phải vượt qua các tiêu chuẩn kiểm toán tương ứng. Có hai điều kiện đối với chip đo: (1) nó đáp ứng tiêu chuẩn quản lý chất lượng chuỗi cung ứng không có lỗi IATF 16949; (2) Đáp ứng các tiêu chuẩn về độ tin cậy của AEC do ngành công nghiệp ô tô Bắc Mỹ thúc đẩy. Do chu kỳ thiết kế dài và rào cản kỹ thuật cao, toàn bộ ngành chip ô tô bị độc quyền bởi các đại gia nước ngoài như Infineon và Renesas, tập trung vào phân khúc thị trường chip ô tô cao cấp. Đồng thời, hàng chục công ty thiết kế chip đã nổi lên ở Trung Quốc để trở thành nhà cung cấp chip điện tử ô tô, với các loại từ hỗ trợ lái xe, điều khiển trung tâm, quản lý pin, cảm biến hình ảnh và bộ xử lý tín hiệu [4]. Các công ty ô tô truyền thống quốc tế như Toyota, Ford và Volkswagen đang tích cực tham gia vào việc nghiên cứu và phát triển chip điện tử ô tô. Một số công ty ô tô chính thống ở Trung Quốc cũng tham gia nghiên cứu và phát triển chip, chẳng hạn như BYD và SAIC, tham gia nghiên cứu và phát triển chip dưới nhiều hình thức khác nhau và đón đầu cuộc cách mạng mới của ngành công nghiệp chip ô tô. Họ sẽ dễ dàng kết hợp các kịch bản ứng dụng và nguồn tài chính của riêng mình hơn để thúc đẩy việc giới thiệu nhanh chóng thiết kế chip. Tesla, đại diện bởi năng lượng mới, đã tung ra chip FSD và một cuộc cạnh tranh xung quanh việc lái xe tự động cấp cao đã bắt đầu. Ngành công nghiệp ô tô đã tăng tốc bước vào kỷ nguyên của trí tuệ. Kết hợp với thị trường chip đo ô tô khổng lồ, theo đặc điểm ứng dụng và yêu cầu tiêu chuẩn để tham gia lĩnh vực này, bài viết này sẽ tập trung thảo luận về các điều kiện xác minh của tiêu chuẩn độ tin cậy IATF 16949 và AEC để tham gia lĩnh vực này. Thông qua kiểm tra sàng lọc lão hóa và phân tích nguyên nhân gốc rễ của các chip bị hỏng, độ tin cậy của chip đo ô tô có thể được đảm bảo để đạt được mục tiêu không xảy ra lỗi. Cuối cùng, mong muốn tiêu chuẩn hóa thông số xác minh của chip đo ô tô, xác minh độ tin cậy toàn diện, kiểm tra sàng lọc lão hóa hiệu quả và phân tích lỗi chuyên nghiệp.
1 Xác minh liên quan của chip đo 1.1 IATF16949
Trong ngành công nghiệp ô tô, hoạt động chứng nhận chất lượng có những tiêu chuẩn và yêu cầu chứng nhận ngành riêng ở mọi nơi trên thế giới, như tiêu chuẩn VDA6.1 của ngành ô tô Đức, tiêu chuẩn EAQF của Pháp, tiêu chuẩn AVSQ của Ý và tiêu chuẩn QS-9000 của Hoa Kỳ. Lực lượng Đặc nhiệm Ô tô Quốc tế (IATF), được thành lập năm 1997, đã hợp tác với Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO/TC 176) để đạt được tiêu chuẩn và chứng nhận hệ thống chất lượng toàn cầu thống nhất cho ngành công nghiệp ô tô. Dựa trên các tiêu chuẩn quốc gia về ngành ô tô, IATF16949 được xây dựng và giới thiệu vào năm 1999. IATF 16949 là tiêu chuẩn hệ thống quản lý chất lượng mới nhất [5]. IATF16949 là một tập đoàn ô tô quốc tế, hướng tới khách hàng và tính đến các yêu cầu đặc biệt của họ. Do một số vấn đề mà ngành công nghiệp ô tô rất quan tâm trong những năm gần đây như an toàn ô tô, các điều khoản mới đã được bổ sung vào tiêu chuẩn [6,7]. IATF16949 được áp dụng cho các nhà sản xuất ô tô và nhà cung cấp phụ tùng trực tiếp của họ. Các nhà sản xuất này liên quan trực tiếp đến sản xuất ô tô, có thể xử lý các hoạt động sản xuất và gia tăng giá trị cho sản phẩm của mình thông qua các hoạt động đó. Ví dụ, trong toàn bộ chuỗi công nghiệp chip, các nhà máy wafer và nhà máy đóng gói cần sản xuất chip ô tô theo tiêu chuẩn IATF16949 nghiêm ngặt. Còn những đơn vị chỉ có chức năng hỗ trợ như trung tâm thiết kế, phân phối thì không cần phải có chứng nhận này [8].
1.2 Chứng nhận tiêu chuẩn AEC
AEC: AUTOMOTIVE Electronics Council được thành lập năm 1994 bởi ba công ty ô tô Bắc Mỹ (Chrysler, Ford và General Motors) nhằm thiết lập một bộ tiêu chuẩn hệ thống chất lượng chung [9]. AEC đã thiết lập các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng sản phẩm, thúc đẩy việc thực hiện tính phổ biến của phụ tùng ô tô và đặt nền tảng tốt cho sự phát triển nhanh chóng của thị trường. Thông số kỹ thuật của nó chủ yếu bao gồm AEC-Q100 (IC mạch tích hợp), AEC-Q101 (thành phần rời rạc), AEC-Q102 (LED quang điện rời), AEC-Q104 (thành phần đa chip) và AEC-Q200 (thành phần thụ động). Trong số đó, AEC-Q100 là thông số kỹ thuật xác minh cho mạch tích hợp IC. Mục đích của nó là xác định chất lượng và độ tin cậy của các thiết bị có thể đáp ứng các yêu cầu nhất định thông qua stress test trong ứng dụng [10].
1.2.1Thiết kế chip đo ô tô
Từ chức năng sử dụng của sản phẩm, điều kiện làm việc (điện áp, dải tần, v.v.) và công nghệ thư viện thiết kế tế bào được sử dụng trong chip, nguyên lý thiết kế mạch được xác định là đáp ứng các yêu cầu của chip đo ô tô. Quá trình triển khai có thể xác định các dạng lỗi tiềm ẩn, tác động của chúng lên hệ thống và khách hàng, đồng thời xác định mức độ nghiêm trọng và các nguyên nhân có thể xảy ra. Xem xét thiết kế dự phòng, thiết kế này có thể tránh được các lỗi lưu giữ dữ liệu tiềm ẩn dưới dạng mã sửa lỗi và thay thế các bộ phận bị lỗi. Thiết lập cơ chế tự kiểm tra, thêm một số nút đường dẫn trong mạch để kiểm tra thông qua thời gian kiểm tra chip hợp lý, kịp thời phát hiện các bộ phận bị lỗi và tiến hành xử lý phù hợp để giảm ảnh hưởng do biến động của quy trình gây ra. Trong giai đoạn thiết kế chip, chúng ta nên bắt đầu xem xét thử nghiệm độ tin cậy của chip. Sử dụng các công cụ mô phỏng và phân tích kỹ thuật có sự hỗ trợ của máy tính có thể cải thiện độ tin cậy của sản phẩm trong thời gian ngắn hơn. Các công cụ như phân tích phần tử hữu hạn, phân tích nhiệt và mô hình dự đoán độ tin cậy đang được sử dụng ngày càng rộng rãi, nhờ đó chip đo ô tô tích cực cải thiện độ tin cậy và độ ổn định của thiết bị khi bắt đầu thiết kế.
1.2.2Sản xuất chip
Các bước chính của sản xuất wafer bao gồm cấy ion, quang khắc, khắc và phủ. Trong mọi quy trình, cần tìm ra các thông số tối ưu thông qua các công cụ nghiên cứu và phân tích thống kê toán học để đáp ứng yêu cầu nâng cao năng suất và chất lượng chip. Nhà máy Fab có thể đảm bảo tính ổn định của quy trình bằng cách phát hiện các thông số kiểm tra cụ thể, số chip, tần số và các thông tin khác của từng quy trình.
1.2.3kiểm tra chip
Cố gắng đạt được phạm vi kiểm tra tối đa trong thời gian hợp lý và sàng lọc trước các sản phẩm bị lỗi để tránh chuyển đến tay khách hàng. Một cách quan trọng để kiểm tra chip nhanh hơn và hiệu quả hơn là thông qua thiết kế tự kiểm tra của chip, điều này cũng có thể làm giảm sự phụ thuộc vào tài nguyên ATE bên ngoài. Việc thiết lập tiêu chuẩn giới hạn kiểm tra cho các sản phẩm tốt có thể dựa trên các khuyến nghị trong tài liệu AEC_Q004 và một công thức độ lệch chuẩn nhất định của dữ liệu, giới hạn pat tĩnh = giá trị trung bình mạnh mẽ & cộng với Mn; 6 Sigma mạnh mẽ。 Thông qua phân tích dữ liệu lớn, biến động của quy trình có thể được kiểm soát để đảm bảo tính ổn định của chất lượng sản phẩm. Phương pháp này có thể được xem xét và cập nhật thường xuyên. Lỗi của sản phẩm trước khi sử dụng là năng suất, lỗi của sản phẩm trong quá trình sử dụng là độ tin cậy, do đó việc kiểm tra chip liên quan trực tiếp đến độ tin cậy của chip. Đường cong bồn tắm bao gồm ba phần: thời kỳ đầu quỷ, thời kỳ ổn định và thời kỳ mất mát. Thử nghiệm burn-in là một bước quan trọng trong thử nghiệm chip ATV (Ô tô). Chức năng chính của nó là loại bỏ các chip lỗi sớm của sản phẩm trước khi chip được xuất xưởng để đạt được độ tin cậy cao cho người dùng. Giai đoạn đầu là giai đoạn có tỷ lệ thất bại tương đối cao. Lỗi chip thường do các lỗi hoặc vấn đề cố hữu của chip, chẳng hạn như lỗi thiết kế, quy trình sản xuất bất thường hoặc lỗi vốn có của vật liệu. Những khiếm khuyết này sẽ dẫn đến những hư hỏng liên quan đến thời gian và áp lực, và tỷ lệ hư hỏng thường được đặc trưng bởi Dppm. Cụ thể, chip phải được kiểm tra lão hóa 100% trong một khoảng thời gian nhất định, chẳng hạn như đặt điện áp phân cực và nhiệt độ cao, sau đó tiến hành kiểm tra ATE thông thường để sàng lọc [11]. Khoảng thời gian ổn định trong đường cong bồn tắm (Hình 1) thể hiện rằng tỷ lệ hỏng hóc của chip tương đối ổn định trong suốt thời gian sử dụng và lỗi của nó thường được mô tả dưới dạng FIT (thất bại về thời gian) hoặc MTBF (Thời gian trung bình giữa các lần thất bại) giờ. Giai đoạn mất mát cho thấy tỷ lệ lỗi của chip bắt đầu tăng do mất mạch bên trong chip, có nghĩa là chip đã đạt đến tuổi thọ giới hạn.
AEC-Q100, là tiêu chuẩn xác minh độ tin cậy điện tử của ô tô, có các mục đích chính sau: (1) Khách hàng có các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật để tham khảo; (2) Nhà cung cấp chip có thể loại bỏ các lỗi tiềm ẩn có thể tồn tại trong chip. Bảng 1 cho thấy AEC-Q100 được chia thành các loại sản phẩm khác nhau tùy theo nhiệt độ môi trường làm việc của thiết bị, liên quan đến ứng dụng cụ thể của chip. Phạm vi nhiệt độ làm việc của tiêu chuẩn cấp cao nhất nghiêm ngặt là-40 ~ 150oC. Nhà cung cấp cần liên tục tối ưu hóa thiết kế sản phẩm, áp dụng quy trình sản xuất và đóng gói tiên tiến và ổn định, đồng thời áp dụng các quy trình kiểm tra nghiêm ngặt để đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn cao về nhiệt độ làm việc và độ tin cậy của chip đo ô tô.
AEC-Q100 xác định các tiêu chuẩn xác minh và kiểm soát thẻ liên quan mà chip yêu cầu trong các giai đoạn khác nhau như thiết kế, sản xuất, đóng gói, thử nghiệm và sản xuất hàng loạt. Từ nội dung, nó cụ thể bao gồm 41 bài kiểm tra thuộc 7 danh mục, như trong Hình 2, đây là quy trình xác minh và nội dung thông số kỹ thuật của AEC-Q100 Rev-H [12]. Nó có thể được chia đại khái thành: Nhóm A (kiểm tra căng thẳng môi trường tăng tốc), Nhóm B (kiểm tra tuổi thọ làm việc tăng tốc), Nhóm C (kiểm tra tính toàn vẹn gói), Nhóm D (kiểm tra độ tin cậy ở mức wafer), Nhóm E (kiểm tra xác minh điện), Nhóm F (kiểm tra khả năng sàng lọc) và Nhóm G (kiểm tra tính toàn vẹn của gói kín). Hiện tại, AEC-Q100 đã trở thành thông số kỹ thuật quan trọng cho chip đo ô tô. Thông thường, các nhà cung cấp chip đo ô tô cần hoàn thành quá trình xác minh dự án của mình, sau đó "tự tuyên bố" rằng sản phẩm của họ đã vượt qua kết quả xác minh liên quan. AEC sẽ không cấp bất kỳ chứng nhận nào cho nhà cung cấp. Do số lượng mẫu ít nên các thử nghiệm này là cần thiết và không đầy đủ, phản ánh những hạn chế của phương pháp này. Thử nghiệm có thể được sử dụng để phủ nhận khả năng sử dụng của thiết bị, nhưng không thể xác định rằng chip sản xuất hàng loạt có đáp ứng tiêu chuẩn sử dụng trong các tình huống cụ thể hay không. Do đó, việc kiểm tra sàng lọc lão hóa của chip đo ô tô sản xuất hàng loạt là đặc biệt quan trọng, giúp chip cung cấp cho khách hàng trong thời gian ổn định và cải thiện độ tin cậy của chip đo ô tô. Đồng thời, thông qua phân tích lỗi, một mặt có thể xác định được nguyên nhân gốc rễ của lỗi chip và đưa ra các biện pháp tương ứng để loại bỏ vấn đề; mặt khác, nhằm vào những khiếm khuyết cố hữu, chúng tôi có thể tối ưu hóa và thắt chặt quá trình kiểm tra để sàng lọc chúng, nhằm đạt được mục tiêu tỷ lệ hỏng hóc bằng 0 của chip đo ô tô. 2 Sự hư hỏng của chất bán dẫn là điều không thể tránh khỏi trong quá trình nghiên cứu, sản xuất và sử dụng. Thông qua phân tích lỗi có mục tiêu: (1) Nó có thể giúp các nhà thiết kế tìm ra các khiếm khuyết trong thiết kế chip, ví dụ, kết quả có thể được xác minh bằng cách sửa chữa mạch FIB. (2) Chúng ta có thể tìm ra những khiếm khuyết tồn tại trong quy trình sản xuất và đóng gói chip và đưa ra các kế hoạch cải tiến thực tế. (3) Đánh giá tính hợp lệ của các vectơ thử nghiệm khác nhau và đưa ra những bổ sung cần thiết cho thử nghiệm sản xuất. Việc phân tích lỗi của chip chủ yếu dựa trên thế giới vi mô, quan sát và phân tích nó từ các khía cạnh điện, vật lý, hóa học và vật liệu, đồng thời tìm ra nguyên nhân gây ra lỗi chip về bản chất [13]. Các công cụ phân tích chính và phương pháp kiểm tra được thể hiện trong Hình 3. Độ phức tạp của quá trình bán dẫn ngày càng cao hơn, điều này cũng mang lại nhiều khó khăn hơn cho việc phân tích lỗi. Ví dụ, việc giảm độ rộng đường đòi hỏi độ phân giải cao hơn của kính hiển vi điện tử và việc giảm khoảng cách giữa các lớp kim loại làm tăng độ khó của việc chuẩn bị mẫu. Thông qua hiện tượng hỏng hóc, kết hợp với thiết kế và nguyên lý làm việc của chip, có thể nắm vững thông tin và dữ liệu chính xác của chip để có thể đưa ra phân tích và phán đoán chính xác. Cơ chế hư hỏng của chip bán dẫn nói chung sau khi sử dụng có thể được chia thành các loại sau [14]. (1) Có những khiếm khuyết trong thiết kế chip, chủ yếu phản ánh rằng chức năng của chip không thể thực hiện được. (2) Các lỗi liên quan đến bản thể luận, chẳng hạn như khiếm khuyết của vật liệu bán dẫn hoặc các vấn đề của chính chất nền được sử dụng trong bao bì. (3) Thất bại do biến động của quy trình. ① các lỗi liên quan đến lớp điện môi chip, chẳng hạn như oxit cổng, lớp điện môi liên kim loại và các khuyết tật khác; ② Có những khiếm khuyết giữa chất nền silicon và giao diện SiO2, chẳng hạn như Trật khớp; ③ Ăn mòn kim loại ở lớp liên kết kim loại ở mặt sau của chip do sự di chuyển điện của kim loại hoặc ô nhiễm có chứa halogen và halogenua; ④ Đoản mạch hoặc hở mạch do kết nối chân cắm do các thông số quy trình đóng gói không hợp lý. (4) Lỗi do thử nghiệm gây ra chủ yếu là do quá mức cần thiết của chip do cài đặt điện áp vectơ thử nghiệm không hợp lý.
Độ an toàn và độ tin cậy của chip đo là yếu tố được cân nhắc hàng đầu, điều này không chỉ được phản ánh trong giai đoạn thiết kế và phát triển chip mà còn đặc biệt quan trọng trong quá trình sàng lọc thử nghiệm và xác minh độ tin cậy. Triển vọng thị trường rộng lớn của nó khiến nhiều nhà cung cấp chip bắt đầu tham gia vào lĩnh vực này và tham gia vào quy hoạch công nghiệp về chip đo ô tô. Kết hợp với các yêu cầu về tiêu chuẩn quản lý chất lượng chuỗi cung ứng IATF16949 và độ tin cậy AEC-Q100, quy trình và hệ thống xác minh chip đo ô tô hiện tại cần phải được cải thiện. (1) Các chuyên gia kỹ thuật (toàn bộ ô tô, thiết kế chip, sản xuất, đóng gói và kiểm tra chip, v.v.) cần thiết lập một bộ tiêu chuẩn chuyên nghiệp hơn, tiêu chuẩn hóa và định hướng dòng chảy hơn để thiết lập hệ thống tiêu chuẩn hóa chip đo ô tô . (2) Việc xác minh độ tin cậy của chip cần phải toàn diện hơn và độ tin cậy của sản phẩm cần được thiết kế và sản xuất. (3) Việc kiểm tra lão hóa cần hiệu quả hơn. Chip đo ô tô có thể loại bỏ các thiết bị hỏng hóc sớm bằng cách lão hóa 100%, điều này sẽ nêu bật vai trò của việc kiểm tra lão hóa khi tham số phân phối Weibull β nhỏ hơn 1, nghĩa là tỷ lệ hỏng hóc sớm có xu hướng giảm đáng kể. Với tiền đề loại bỏ sự hỏng hóc sớm của chip, thời gian thử nghiệm lão hóa càng ngắn thì càng tốt. (4) Việc phân tích nguyên nhân cốt lõi của chip bị lỗi cần tạo thành một vòng khép kín. Đặc biệt, cần tìm ra những con chip bị lỗi bị bỏ sót do việc kiểm soát thẻ đối với các thông số sản xuất của quy trình không hợp lý hoặc phạm vi kiểm tra không đủ toàn diện vì có thể gây ra sự cố hàng loạt. Các trường hợp lỗi khác nhau cần thu thập dữ liệu và phân tích toàn diện từ các khía cạnh thiết kế chip, sản xuất quy trình, kiểm tra gói, sử dụng thiết bị, v.v. để tìm ra nguyên nhân gốc rễ của lỗi và sau đó phản hồi lại để hình thành giải pháp. Đồng thời, dây chuyền sản xuất chip cần áp dụng các công nghệ giám sát chuyên nghiệp tích cực hơn như công nghệ CPK, công nghệ SPC và công nghệ PPM để có thể phân tích, dự đoán năng lực sản xuất và độ ổn định của quy trình [15]. Kết luận 4Trong công việc thực tế, các vấn đề về chuẩn bị dữ liệu TSP và trực quan hóa dữ liệu TSP thường gặp phải. Dựa trên kinh nghiệm làm việc thực tế, bài viết này tổng hợp hai phương pháp trực quan hóa dữ liệu TSP trên để giải quyết các vấn đề xử lý dữ liệu TSP.
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Bài viết này được sao chép từ "Chất bán dẫn trực tuyến". Bài viết này chỉ thể hiện quan điểm cá nhân của tác giả, không thể hiện quan điểm của Sacco Micro và ngành. Nó chỉ dành cho việc in lại và chia sẻ để hỗ trợ việc bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn và tác giả khi tái bản. Nếu có vi phạm vui lòng liên hệ với chúng tôi để xóa.
Điện thoại công ty: +86-0755-83044319
Fax/fax:+86-0755-83975897
Email: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Quản lý Li
QQ: 332496225 Quản lý Qiu
Địa chỉ: Phòng 809, Khu C, Tòa nhà Công nghệ Zhantao, Số 1079 Đại lộ Minzhi, Quận Mới Long Hoa, Thâm Quyến
Khuyến nghị liên quan
粤公网安备44030002007346号