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      1. 車規級芯片檢測認證標準研究報告
        通信產業網|2021-09-29 10:51:56
        作者:艾文思 翟騰 高宏玲來源:通信產業網

        【通信產業網訊】(文/中國軟件評測中心 集成電路測評工程技術中心 艾文思 翟騰 高宏玲)

        一、 車規級芯片分類

        車規級芯片是指適用于汽車領域相關標準的電子元器件,一般分為控制芯片、接口類芯片、通訊芯片、MEMS芯片、功率器件及其他功能芯片。車規級芯片是汽車控制系統的核心組成部分,車規級芯片的可靠性會直接關系到整車安全。因此,車規級芯片一般具有高可靠性、高安全性、零缺陷率、批一致性、長期供貨等特點。

        二、 車規級芯片檢測標準

        車規級芯片的生產應用主要分為芯片設計、生產制造、可靠性認證等階段。針對車規級芯片不同的生產階段對應有不同的檢測參考標準。

        設計階段,涉及可靠性設計技術相關的參考標準有ISO 26262及GB/T 12750等。其中,《ISO 26262道路車輛功能安全》標準是國際標準化組織(ISO)在IEC 61508的基礎上專門針對汽車電子電器系統制定的車用安全標準,該標準涵蓋車規芯片包括需求規劃、設計、實施、集成、驗證、確認和配置的整體開發過程?!禛B/T 12750 半導體集成電路分規范》是國家標準化管理委員會頒布,適用于除混合電路之外的已封裝半導體集成電路。

        生產制造階段,其相關參考標準有IATF 16949、AEC-Q 001-004等標準。其中,TS16949:2009標準是基于ISO9001:2008的汽車管理體系標準,隨著ISO9001:2015版本的發布,ISO/TS1949正式更名為IATF 16949。該標準確立了針對汽車相關產品的設計和開發、生產及相應的安裝與服務的質量管理體系要求,規范了汽車零部件制造供應企業的質量管理體系。AEC-Q系列標準是汽車電子委員會(AEC)為生產可靠、高質量電子元器件而制定的汽車電子零部件通用標準。其中AEC-Q 001、002、003、004系列標準主要是針對產品平均測試、產品系統分析、IC電氣性能指標、零缺陷指南等領域的指導性原則。

        可靠性認證階段,參考的標準主要有AEC-Q 100、101、102、103、104、200等,這類標準主要為集成電路、分立器件、發光器件、MEMS、MUM及其他無源器件等車規芯片提供可靠性測試規范。

        三、 AEC Q100指標梳理

        對于車規級芯片可靠性測試,一般認為通過AEC Q 100-104系列標準的元器件能適用于汽車環境的最低要求,無需進行額外的元器件鑒定測試。其中,AEC-Q 100在1994年首次發表后,已經逐漸成為汽車電子零部件的通用測試標準。

        AEC-Q 100主要聚焦于“基于集成電路失效機理的應力測試條件”,定義了應力測試驅動型認證的最低要求以及IC認證的參考測試條件。而且,AEC-Q100還對產品的工作溫度劃分了五個等級,最嚴苛的0等級環境工作溫度范圍是-40℃-150℃,4等級工作環境溫度范圍是0℃-70℃。AEC-Q100測試內容主要分為7個模塊:A組——加速環境應力測試、B組——加速壽命模擬測試、C組——封裝組裝完整性測試、D組——芯片制造可靠性測試、E組——電氣特性驗證測試、F組——缺陷篩選測試分析、G組——腔封裝完整性測試。

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        數據來源:AEC-Q 100基于集成電路失效機理的應力測試條件

        圖1 AEC-Q 100認證測試流程

        AEC-Q 100共有41項試驗項目,其詳細的測試認證流程如圖1所示。芯片設計、芯片制作完成后,首先需要對芯片的電性能、缺陷篩選、封裝可靠性等基礎性能進行檢測。主要開展封裝組裝完整性測試、芯片制造可靠性測試、電氣特性驗證測試、缺陷篩選測試分析等相關的測試,其測試結果也會反饋至芯片設計端。后續,再開展與加速環境應力、加速壽命模擬、電氣特性驗證、腔封裝完整性等相關測試。

        這41個試驗項目中有一些對器件類型、器件封裝類型等有限制。例如,在加速環境應力測試模塊中,預處理僅適用于表面貼裝器件,而且是需要在有偏濕度或高加速應力(THB/HAST)、高壓或無偏高加速應力測試或無偏溫濕度(AC/ UHST/TH)、溫度循環(TC)及功率溫度循環(PTC)測試之前進行;在腔封裝完整性測試模塊中,蓋板扭力、內部水蒸氣含量測試則僅適用于陶瓷封裝凹陷器件,芯片剪切試驗則需要凹陷器件在蓋裝或密封前就完成該項測試。因此,對車規級芯片的檢測認證而言,并不是必須完成AEC-Q 100所有41項測試。

        此外,AEC-Q 100標準中有很多測試項是需要晶圓供應商、封測廠、組件生產廠商、終端廠商等多方配合才能完成的。如在電氣特性驗證測試時,電分配測試就需要產品供應商及終端廠商根據具體情況協商決定測量的電性參數;電磁兼容測試也需要供應商及終端廠商協商具體測試標準。目前,國內第三方測試機構能完全覆蓋AEC-Q 100所有測試項比較少,而且也很難獨立完成AEC-Q 100的全部項目。

        四、 關于AEC-Q 100檢測標準現狀的建議

        一是深入研究AEC-Q系列標準細則。為進一步規范國內車規級芯片檢測,國內車規級芯片產業鏈應以及檢測機構首先應該增加對AEC-Q 100標準的理解,增強彼此的交流,促進行業內形成對該標準的統一認識。合理的規范能夠保證產品的質量,統一的規范才能保證產業鏈的供應。當整個行業對該標準的認識形成共識,終端廠商與組件生產廠商之間的合作才會變得更加容易。

        二是持續開展產業鏈上下游協同合作。整車廠商、零部件廠商、第三方檢測機構之間應加強合作、整合資源,打破閉環操作。雖然很多供貨商會搭建平臺開展芯片檢測,但是現階段各企業產品測試報告之間的互認性不高。這樣不僅造成資源的浪費,也會阻礙供應產業鏈的可持續發展。第三方檢測檢測機構作為獨立于整車廠商、零部件廠商的機構,應該發揮連接二者橋梁的作用。

        三是完善行業檢測認證公共服務能力。通過政策引導不斷提升第三方檢測認證機構服務能力高質量發展,促進第三方檢測機構完善自身的檢測能力以及檢測專業性,做到檢測設備專業、檢測環境達標、檢測人員經驗豐富,測試報告專業性提高了,企業增強對第三方測試報告的認可,也就提升了行業內車規級芯片檢測的互認性。


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        責任編輯:趙妍

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