AECQ相关(34页).doc

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1、-AECQ相关-第 34 页用户：密码：保存一月登录关闭标签： AECQAECQ信息汇总最近在整理元器件方面的资料，涉及ROSH与AECQ的信息，下面整理了AECQ的信息。克莱斯勒、福特和通用汽车为建立一套通用的零件资质及质量系统标准而设立了汽车电子委员会(AEC)，AEC 是“Automotive Electronics Council：汽车电子协会”之略，是主要汽车制造商与美国的主要部件制造商汇聚一起成立的、以车载电子部件的可靠性以及认定标准的规格化为目的的团体，AEC建立了质量控制的标准。同时，由于符合AEC规范的零部件均可被上述三家车厂同时采用，促进了零部件制造商交换其产品特性数据的意

2、愿，并推动了汽车零件通用性的实施，为汽车零部件市场的快速成长打下基础。主要的汽车电子成员有：Autoliv, Continental, Delphi, Johnson Controls 和 Visteon。AEC-Q100：主要用于预防产品可能发生各种状况或潜在的故障状态，引导零部件供货商在开发的过程中就能采用符合该规范的芯片。AEC-Q100对每一个芯片个案进行严格的质量与可靠度确认，确认制造商所提出的产品数据表、使用目的、功能说明等是否符合最初需求的功能，以及在连续使用后个功能与性能是否能始终如一。AEC-Q100标准的目标是提高产品的良品率，这对芯片供货商来说，不论是在产品的尺寸、合格率

3、及成本控制上都面临很大的挑战。AEC-Q100又分为不同的产品等级，其中第级标准的工作温度范围在-40-125之间，最严格的第0级标准工作温度范围可达到-40-150。0 等级：环境工作温度范围-40-1501 等级：环境工作温度范围-40-1252 等级：环境工作温度范围-40-1053 等级：环境工作温度范围-40-854 等级：环境工作温度范围0-70AEC - Q100 Rev - G base: 集成电路的应力测试标准（不包含测试方法） AEC-Q100-001 邦线切应力测试 AEC-Q100-002 人体模式静电放电测试 AEC-Q100-003 机械模式静电放电测试 AEC-Q

4、100-004 集成电路闩锁效应测试 AEC-Q100-005 可写可擦除的永久性记忆的耐久性、数据保持及工作寿命的测试 AEC-Q100-006 热电效应引起的寄生闸极漏电流测试 AEC-Q100-007 故障仿真和测试等级 AEC-Q100-008 早期寿命失效率（ELFR） AEC-Q100-009 电分配的评估 AEC-Q100-010 锡球剪切测试 AEC-Q100-011 带电器件模式的静电放电测试 AEC-Q100-012 12V 系统灵敏功率设备的短路可靠性描述AEC - Q101 Rev - C: 分立半导体元件的应力测试标准（包含测试方法） * AEC - Q101-001

5、 - Rev-A: 人体模式静电放电测试 * AEC - Q101-002 - Rev-A: 机械模式静电放电测试 * AEC - Q101-003 - Rev-A: 邦线切应力测试 * AEC - Q101-004 - Rev-: 同步性测试方法 * AEC - Q101-005 - Rev-A: 带电器件模式的静电放电测试 * AEC - Q101-006 - Rev-: 12V 系统灵敏功率设备的短路可靠性描述AEC - Q200 Rev - C: 半导体被动元件的应力测试标准（包含测试方法） * AEC - Q200-001 - Rev-A: 阻燃性能测试 * AEC - Q200-0

6、02 - Rev-A: 人体模式静电放电测试 * AEC - Q200-003 - Rev-A: 断裂强度测试 * AEC - Q200-004 - Rev-: 自恢复保险丝测量程序 * AEC - Q200-005 - Rev-: PCB板弯曲/端子邦线应力测试 * AEC - Q200-006 - Rev-: 端子应力（贴片元件）/切应力测试 * AEC - Q200-007 - Rev-: 电压浪涌测试AEC-Q001 零件平均测试指导原则提出了所谓的参数零件平均测试(PPAT)方法。PPAT是用来检测外缘半导体组件异常特性的统计方法，用以将异常组件从所有产品中剔除。PPAT可分为静态P

7、AT、动态PAT和地域性PAT。地域性PAT即是为所有在晶圆上的裸晶加入邻近性权重，因此一些被不良裸晶包围或邻近的良好裸晶，也可能会被剔除。AEC-Q002 统计式良品率分析的指导原则AEC-Q002基于统计原理，属于统计式良品率分析的指导原则。AEC-Q002的统计性良品率分析(SYA)分为统计性良品率限制(SYL)和统计箱限制(SBL)两种。这些方法通过对关键性测试参数建立一套分析和控制生产变量的系统，可用来检测出异常的材料区域，保证最终产品的质量和可靠性。所有新组件或技术在制造程序前后的不同阶段都可进行统计分析，同时也能在晶圆测试及封装最后测试的阶段被用来进行电子参数测试。AEC-Q00

8、2为组件制造商提供使用统计技巧来检测和剔除异常芯片组件的方法，让制造商能在晶圆及裸晶的阶段就能及早发现错误并将其剔除。AEC-Q003 芯片产品的电性表现特性化的指导原则产品及制程的特性表现对于开发新的芯片或对现有的芯片进行调整相当重要。AEC-Q003是针对芯片产品的电性表现所提出的特性化指导原则，用来生成产品、制程或封装的规格与数据表，目的在于收集组件、制程的数据并进行分析，以了解此组件与制程的属性、表现和限制，检查这些组件或设备的温度、电压、频率等参数特性表现。AEC-Q004 零缺陷指导原则定义芯片供货商或用户如何在产品生命周期中使用一些工具和制程来达成零缺陷的目标。提出一系列的流程步

9、骤，包括组件设计、制造、测试和使用，以及在这流程的各个阶段中采用何种呈零缺陷的工具或方法。这些方法涵盖上述AEC的各种文件标准。当零件或制程已实现最佳化，且成熟性在经过一段时间后被证实，此时只需用较少的工具就能改善或维持质量和可靠性。AEC-Q004并不是强制性的规范，而是提出用来降低缺陷的工具和方法。不同的应用模式会需要不同的工具或生产方法，因此在此指导原则中提出了建议的做法。如何实现零缺陷的汽车元件设计生产 汽车与其他普通消费类产品的重要差别之一就是更高的安全性要求。在汽车产业中，往往系统的功能与质量相比只能处于次要地位。汽车操控的安全性与组成整个汽车的零件都有密切关系。每个零部件都被要求

10、能达到最高的质量与可靠性，甚至实现零缺陷（Zero Defect）的理想状态。 汽车零部件及相关产品的最大推动力往往不是先进的技术，而更多的是质量的水平；而质量的提升需要严格管控程序来实现。目前汽车产业的重要质量管理系统与相关规范包括由汽车电子设备委员会（Automotive Electronics Council, AEC）所提出的各项规范以及QS-9000和TS 16949等。另外零件提供商也会提出自己的规范，如ST的汽车等级认证（Automotive Grade Qualification）等。AEC系列规范克莱斯勒、福特和通用汽车/Delco Electronics为建立一套通用的零件

11、资质及质量系统标准而设立了汽车电子委员会（AEC）。AEC建立了质量控制的标准，同时，由于符合AEC规范的零部件均可被上述三家车厂同时采用，促进了零部件制造商交换其产品特性数据的意愿，并推动了汽车零件通用性的实施，为汽车零件市场的快速成长打下基础。专门用于芯片应力测试（Stress Test）的认证规范AEC-Q100是AEC的第一个标准。AEC-Q100于1994年6月首次发表，经过十多年的发展，AEC-Q100已经成为汽车电子系统的通用标准。在此文件的开发过程中，重要的芯片供应商都有机会提出他们的意见。该规范能使汽车元件更快速地满足汽车市场的采购需求。汽车电子元件只要被认定为符合此规范要求

12、即被认为具有高质量与可靠性，并可适合于汽车应用的复杂恶劣的环境中，而不再需要进行反复的循环认证测试。AEC在AEC-Q100之后又陆续制定了针对离散组件的AEC-Q101和针对被动组件的AEC-Q200等规范，以及AEC-Q001/Q002/Q003/Q004等指导性原则（Guideline）。以下将分别做出简要介绍：1. AEC-Q100AEC-Q100标准主要在于预防产品各种可能发生的状况或潜在的失误机会，引导供货商在开发的过程中就能生产出符合此规范的芯片。AEC-Q100对每一个申请的个案进行严格的质量与可靠度确认，即确认制造商所提出的产品数据表、使用目的、功能说明等是否符合当初所宣称的

13、功能，以及在多次使用后是否能始终如一。此标准的最大目标是提高产品的良品率，这对芯片供货商来说，不论是在产品的尺寸、合格率及成本控制上都是很大的挑战。AEC-Q100详细规范了对于IC芯片的各项要求，其另一方面也代表了汽车制造商以及供货商对于产品安全的要求。此标准详细规定了一系列的测试，同时定义了应力测试驱动型认证的最低要求以及IC认证的参考测试条件。这些测试包括7个测试群组：测试群组A（环境压力加速测试，Accelerated Environment Stress）、测试群组B（使用寿命模拟测试，Accelerated Lifetime Simulation）、测试群组C（封装组装整合测试，P

14、ackage Assembly Integrity）、测试群组D（芯片晶圆可靠度测试，Die Fabrication Reliability）、测试群组E（电气特性确认测试，Electrical Verification）、测试群组F（瑕疵筛选监控测试，Defect Screening），和测试群组G（封装凹陷整合测试，Cavity Package Integrity）。 此外，为了达到汽车电子产品对工作温度、耐久性与可靠度的高标准要求，组件供货商必须采用更先进的技术和更苛刻的测试程序来达成最佳化的设计方法。因此，AEC-Q100又分为不同的产品等级，其中第一级标准的工作温度范围在-40至12

15、5之间；最严格的第0级标准工作温度范围可达到-40至150。 2. AEC-Q001零缺陷是所有产业都在不断追求的目标，在对于安全性有更高要求的汽车电子产业，对质量的要求更加严格。半导体组件的缺陷率用DPM（Defect Per Million）表示。在一些关键性的应用组件中，供货商甚至将缺陷率由一般常用的百万分之一（Parts Per Million, PPM）单位，提升到十亿分之一（Parts Per Billion, PPB），即每生产十亿个组件才可能出现有问题的产品。因此通过有效控制DPM可减少因为电子器件失常造成的汽车驾驶安全问题。AEC-Q001规范中提出了所谓的参数零件平均测试（

16、Parametric Part Average Testing, PPAT）方法。PPAT 是用来检测外缘（Outliers）半导体组件异常特性的统计方法，用以将异常组件从所有产品中剔除。PPAT可分为静态PAT（Static PAT）、动态PAT（Dynamic PAT）和地域性PAT（Geographic PAT），所谓的地域性PAT，即是为所有在晶圆上的裸晶加入邻近性权重（Proximity Weighting），因此一些被不良裸晶包围或邻近的良好裸晶，也可能会被移除。一般AEC-Q001只要求通过静态PAT测试。不过，为了达到更高的质量，ST的汽车等级认证要求同时做到静态、动态及地域性

17、PAT标准。此外，ST的地域性PAT还采用可重复性类型侦测（Repeatable pattern detection）和混合式分析（Composite Analysis）来提升管控质量。通过PPAT，在测试限制外的裸晶会被删除，即使这些裸晶能符合特性要求。这样既避免潜在风险，又能在供货商的阶段即可改善组件的质量和可靠性。3. AEC-Q002AEC-Q002基于统计原理，属于统计式良品率分析的指导原则。AEC-Q002的统计性良品率分析（Statistical Yield Analysis, SYA）分为统计性良品率限制（Statistical Yield Limit, SYL）和统计箱限制（

18、Statistical Bin Limit, SBL）两种。以SBL来说，它在电性晶圆测试（Eletrical Wafer Sort, EWS）的阶段放置特殊的监控功能于BIN上，各个区域会被取样和分析。这些方法通过对关键性测试参数 / BIN的量测来建立一套分析和控制生产变量的系统，可用来检测出异常的材料区域，保证最终产品的质量和可靠性。所有新组件或技术在制造程序前后的不同阶段都可进行统计分析，同时也能在晶圆测试（Wafer Probe）及封装最后测试的阶段被用来进行电子参数测试。AEC-Q002为组件制造商提供使用统计技巧来检测和移除异常芯片组件的方法，让制造商能在晶圆及裸晶的阶段就能及早

19、发现错误并将之剔除。4. AEC-Q003产品及制程的特性表现对于开发新的芯片或对现有的芯片进行调整相当重要。无论是位于制程边缘所产生的特性化零件，或特别选出的极端参数值，都可以被应用来确定敏感性的制程范围。供货商可以改变或严格处理这部分的制程，或在测试阶段将这部分的产品移除。当新的组件中涉及新的设计技术及制程时，就会在晶圆测试或最后测试阶段进行特性化的操作。同过确定电性及制程参数和表现的限制，可以建立此产品的功能与参数表现特性，供货商也就能够明确能被妥善控制的制程区域（Sweet Spot）。 AEC-Q003是针对芯片产品的电性表现所提出的特性化（Characterization）指导原则

20、，其用来生成产品、制程或封装的规格与数据表，目的在于收集组件、制程的数据并进行分析，以了解此组件与制程的属性、表现和限制，和检查这些组件或设备的温度、电压、频率等参数特性表现。 5. AEC-Q004AEC-Q004提出一系列的流程步骤，包括组件设计、制造、测试和使用，以及在这流程的各个阶段中采用何种程零缺陷的工具或方法。这些方法涵盖上述AEC的各种文件标准，以及JEDEC或AIAG等等来自业界的质量控制技术或管理系统的广泛应用。当零件或制程已实现最佳化，且成熟性在经过一段时间后被证实，此时只需用较少的工具就能改善或维持质量和可靠性。AEC-Q004实质上是一套零缺陷指导原则，其定义出芯片供货

21、商或用户如何在产品生命周期中使用一些工具和制程来达成零缺陷的目标。AEC-Q004并不是强制性的规范，而是提出用来降低缺陷的工具和方法。不同的应用模式会需要不同的工具或生产方法，因此在此指导原则中提出了建议的作法。AEC-Q004目前仍处于在草案阶段，即将推出正式的版本。QS 9000/TS 16949规范QS 9000和TS 16949的质量管理系统认证体系是汽车电子供应商除AEC之外需要重视的另一套规范。QS9000曾是汽车供货商生产零件、材料和提供服务的基本质量管理系统，主要基于ISO 9001：1994体系，由克莱斯勒、福特和通用汽车公司于1994年共同开发。其于2006年12月15日

22、被国际汽车专业组织（Internation Automotive Task Force, IATF）所制定与推行的ISO/TS 16949汽车产业验证标准所取代。TS16949标准是以ISO 9001: 2000为基础开发的针对汽车行业质 量系统管理标准。目前包括通用（GM）、福特（Ford）、克莱斯勒（Daimler Chrysler）、标致（Peugeot）、雷诺（Renault）、BMW、尼桑（Nissan）、菲亚特（Fiat）、大众（Volkswagen）等世界级的车厂，都强制规定其供货商之质量管理系统需符合TS 16949的要求，并要求扩展至2-3级供货商。TS16949突出了客户导

23、向的主轴并制定各项绩效指标。其系统运作架构能强力推动组织持续改进，以保持领先同业的竞争力，让管理者能有效找到异常点并进行相应改善。PPAPPPAP全称为生产零件批准程序（Production Parts Approval Process），是QS 9000与TS 16949规范当中较受重视的作法。PPAP要求用于汽车供应链中的所有零件皆需拥有详细完整的数据和文件，并在PPAP的文件中列出了芯片制造商所需要采取的生产和质量保证程序。这些文件能够支持客户的生产批准程序以及相关的危险评估。PPAP用来确定供货商在零件实际量产的过程已经正确理解了客户的工程设计记录和规格中的所有要求，并保证买方的质量风

24、险，评估其是否具有能持续满足这些要求的潜在能力。ST的汽车等级认证车载产品的质量和可靠性远高于其它普通消费类产品，为了实现该市场的独特需求，芯片供货商都在积极致力于提升量产控管的技术与管理系统，发展出更可靠的量产技术，此外还力求此套技术也能用来提高消费性等其它应用领域的产品质量。AEC（尤其是AEC-Q100、AEC-Q101、AEC-Q001/Q002/Q003等）和PPAP的各项要求是车载产品需要遵循的设计规范，因此也就产生了车载产品与其它产品的明显区别：其必须严格遵守定义的产品特性、设计和制造程序等，并为用户提供完整的文件和产品包装。 ST提出了严格的汽车等级认证（Automotive

25、Grade Qualification）规范。其除了满足上述的AEC及质量管理系统规范外，ST还发展出如在制程中采用特殊的筛选（Screening）和测试方法，以及专属的高可靠性认证流程（High Reliability Certified Flow, HRCF）测试程序等一套严格的管控方法。 1. 产品筛选法改良式的应力测试（Stress Testing）和筛选方法（Screening）是ST汽车等级认证规范的重要部分。其筛选的结果将被作为产品改善的方向，目标即是零缺陷的汽车电子元件。由于车载系统的特殊性，一般在标准制程测试中被认为是良好的产品，在汽车应用的某些特定状况下却可能存在潜在的故障

26、危险。通过产品筛选的方法，能够用来做更进一步的严格筛选。严格的产品测试往往需要花费更多的时间和成本才能上市。为了能在最短的时间内通过这些测试，必须采用一些有效的方法，例如产品家族数据（Product-Family Data）最大化和技术依存性（Technology Dependent）的作法。AEC-Q100所定义的合格标准以产品家族（Product Family）为认定的对象。所谓的产品家族最大化原则即在使用相同制程和材料的所有产品当中，只要其中一个成员通过测试，则其它产品家族成员即可通过；技术依存性则是以制程标准为审核对象，只要是采用已经合格的制程标准所生产的新产品，代表其合格的概率就非常

27、高。2. HRCF测试程序汽车元件的温度范围一般为-40125，因此EEPROM和闪存等产品往往需要满足极严格的生产良品率以及可靠性要求。ST针对汽车电子应用的EEPROM和闪存开发了名为高可靠性认证流程（HRCF）的测试程序。HRCF属于专属性生产流程，其在生产、测试及质量保证接受性流程中导入了额外的模块，以保证产品可操作在汽车应用的温度范围内。在生产模块中，EEPROM的裸晶必须要能在供应电压上升的环境中做到3000次的循环擦写。在裸晶测试时，还要通过24小时在250C下的高温烘烤，而且在接下来的一秒钟的电性测试中仍需保证完全通过。最后测试的模块包括在130C及室温下的温度循环和电性测试。

28、HRCF测试流程结合了统计箱限制（SBL）与零件平均测试（PAT）等统计工具，能够筛选出晶圆和裸晶上的早期故障和离群点，达到汽车零缺陷率的可靠性目标。结论目前的汽车电子市场发展迅速，产品类型也越来越多样化，因此为了保证车载零件和电子产品的通用性和质量，需要严格的质量管控规范及管理系统来保证。质量规范可以是AEC及TS 16949等一套公认的规范，也可以是与ST的汽车等级认证类似的由供货商提出的定制化管理体系。合理的管理规范除了能保证产品质量，也能加速整个汽车产业链的供应状况。其有助于改 善管线的可视度，客户追踪，以及汽车制造商和组件供货商之间的订单状况跟踪也能变得更容易。此外，为获得更低的制造

29、成本和汽车电子产品供应商更灵活的设计能力，除了开拓小型公司的供货渠道外，对产能做出的最有效的支持和快速掌握车厂在应用上所需要的技术状况十分重要，而这些工作也可以通过完善的供应链管理系统得到实现。供电可靠性确保超越AEC Q100/101汽车质量认证标准 时间:2010-05-11 09:30:27 | 作者:飞兆半导体 Hans-Peter Hoenes | 来源: | 浏览:1787次 现代汽车的电子系统越来越复杂，迫使设计和认证流程必须进行思维习惯的转换。起源于1940年代的弹药测试、并在1960年代开始用于汽车领域，基于采样的AEC-Q101标准，现在已完全不足以支持产品零缺陷策略。而设

30、计人员结合使用先进的设计工具和稳健性验证方法，就能够应对这些挑战。目前全球二氧化碳的排放量中，有四分之一来自汽车。不断上涨的燃油价格和全球日益严格的碳排放规范，正在积极推动压电式直喷(Piezo direct injection)等先进技术的发展，以及替代推进系统的开发。全球对油电混合动力汽车(hybrid-electric vehicles,HEV)的需求预计将快速增长，2013年可能超过500万台，占全球轻型车需求量的6%左右。而在过去13年中，汽车控制中的电子部分增加了255%。在下一代汽车的开发中，动力传动的电气化将是最具挑战性的目标之一，并将促进功率电子加速增长。IGBT是工业电机驱

31、动变频器的功率开关主要选择，而随着混合动力化的来临，IGBT将很快占领汽车传动市场。IGBT是一种MOS栅控功率开关，其单元结构和制造工艺都跟MOSFET非常类似。它采用的是一种25年前由Frank Wheatley发明的经典穿通型(punch-through,PT) IGBT结构，即以一个MOS栅控沟道连接了两个被嵌入生长在p型晶圆上的n型外延层的两个相邻p阱中的n(+)-型区。图1所示为IGBT的基本结构与等效电路。在经过正面处理和晶圆减薄之后，从N型浮区(float zone)材料开始，增加一个p(+)掺杂层，便会形成所谓的非穿通型(NPT)IGBT。图1 IGBT的基本结构与等效电路这

32、个额外的P+层是PT(穿通型)和NPT(非穿通型)IGBT与MOSFET结构的主要区别所在，因为它允许空穴注入到高阻抗的n-epi层中，导致该区域传导率提高，这与双极型晶体管的特性极为相似。因此，IGBT结合了MOSFET的高阻抗栅极和高开关速度，以及双极型晶体管(bipolar junction transistor,BJT)的低传导损耗的优势。IGBT凭籍小芯片面积、低栅极电荷及低导通损耗等特点，迅速开始主导电源和电机驱动市场，并推动了市场需求。不过，由于它的电流密度大，在配置栅极驱动参数时，尤其是在大电流条件下进行关断时必须特别注意。在自钳位应用中，比如汽车点火，也同样需要注意这一点。I

33、GBT的密集型基准测试，加上有限元分析方法的密集运用，推动了更精细的设计工具和精确的校准物理模型的开发工作。这些活动解释了故障机制，并允许预测IGBT在实际应用条件下甚至特定限制之外的行为。下面给出一个例子。图2 IGBT在关断时的故障仿真图2所示为IGBT在关断时的故障仿真。中间的图显示了从上表面到65um深处的IGBT结构，右图为IGBT从上表面到14um深处的等温线和电流线。在关断时，因为电子的成分已几乎消除，所以空穴电流和电子电流之间的比例被刻意升高。而加热也产生出更多的载流子。然后是来自n+ 发射极区的高密度电子注入。PNP增益也随着缓冲区温度不断上升而增加。大量热生成的电子漏电流有

34、机会达到一定程度，可以为IGBT的固有双极型PNP元件提供所有基极电流。于是，流经器件的负载电流完全由漏电流支持，使IGBT的栅极控制功能消失，从而导致过多的热量将毁坏器件结构。在图2的左面正好显示了这种情况：热生成的漏电流为这种结构提供PNP基极电流。在这种条件下，栅极控制功能消失，意味着IGBT仍将不受栅极控制。多余的电流可能进一步致使温度升高，造成器件的物理损坏。而另一个同样会造成电机驱动应用中高跨导IGBT的毁坏的故障机制是，当器件电压达到最终钳位电压之前，在过载情况下利用一个简单的去饱和检测电路来关断器件。这时，n+源极下空穴电流的增加，将导致工作条件超出SOA之外。由于现在的仿真功

35、能可以对单元结构进行相当准确的描述，使迭代优化过程变得基本上独立于晶圆制造周期。以往处理一个批次的实验性晶圆需要数周乃至数月的时间，现在一旦器件结构建模完成，要“制作虚拟晶圆”只需几个小时的计算时间。其独有特点在于，通过混合模式仿真，外部应用电路可以与半导体器件的内部物理结构相结合。这样，要测得诸如空穴电流和电子电流这样的不可测参数也变为很容易。这就可以实现高可靠性设计方案：客户设计的电路和在系统最恶略工况下可运用于半导体功率开关的物理结构模型。堵转或短路线圈(shorted winding)这样的故障模型，以及这些情况对IGBT内部的温度和电流分布的影响均可一一研究。利用这些知识，功率器件的

36、单元结构和边缘设计可按着特定的应用场合量身定做，并针对特定的最坏条件而优化。这种方案的实例有飞兆半导体的第四代EcoSPARK点火IGBT，该器件经过优化，能在低饱和电压下获得最大的单位芯片面积能量。另一需要解决的问题是汽车元器件的认证和发布流程。虽然在1995年和2008年之间，汽车数量增加了144%，但半导体内容却增长了425%。要应对电子系统不断提高的复杂性，必须强制使用一种不同的认证方案来达到合格的质量水平。为了更好地了解当前流程的局限性，让我们简单回顾一下历史。第二次世界大战期间，美国军方遇上评估弹药质量方面的问题。由于只能进行一次弹药测试，所以军方开发了一种被称为“批次验收标准”(

37、lot acceptance criteria)的统计性采样方法，就是从每一生产批次中抽取一定数目的样本进行测试，如果这些样本通过测试，交货就被接受。到了1960年代，美国汽车制造商苦于保修成本飚升，于是以样本总体“测试通过”为标准的Q101手册应运而生。在1988年10月，SAE-J1879出台，并一直使用至今。标准化测试方法和验收标准可确保95%范围内的可靠性。换言之，这保证了故障率小于50000 ppm！显然，现有的产品发布流程不再够用。要克服AEC-Q100/101方案的局限性，并支持零缺陷策略，飞兆半导体2004年开始采用内建可靠性(Built-In-Reliability, BIR

38、)方案来解决这一问题。飞兆半导体采用的传统可靠性认证方案是基于现有的JEDEC (JESD47)和AEC行业标准(AEC Q100/101)。图3显示了遵循QS9000/TS16949产品质量先期策划(Advanced Product Quality Planning,APQP)方法的传统的产品开发方案。图3 遵循QS9000/TS16949产品质量先期策划(APQP)方法的传统产品开发方案可靠性测试主要限于认证阶段，并作为一项“通过/不通过”认证要求。问题在于，其只能证明产品满足某一项标准，但存在采样统计数据不充分的问题。根据AEC-Q101规范，三个批次中每一个只需要77个样本。如果所有器

39、件都通过测试，极其量只是确认了质量水平没有显著超过1000 ppm。但是要以95%的置信级验证100ppm的ppm水平的话，便必须对30000个器件进行可靠性测试，这显示出该规范是完全不切实际的。此外，即使采样更多的样本，也很难了解潜在故障机制的灵敏性。那么如何能够走出这种困境？飞兆半导体的内建可靠性方案把名为“故障机制驱动可靠性特征化”(Failure Mechanism Driven Reliability Characterization,FMDRC)的附加程序集成在技术开发流程中，同时还把Maverick单元测试标准整合在现有的测试程序中。内建可靠性方案的主要目的是确保飞兆半导体所有已

40、开发的产品，都能够在实际境下正常工作。图4所示为集成了FMDRC的增强型BIR流程。必须的思维转换是把要求从“测试通过(test-to-pass)”改为“测试失败(test-to-fail)”。FMDRC程序由具体应用开始，定义了客户应用要求。这里的重点是预先鉴别问题的潜在故障机制，以及使用晶圆和装配级可靠性(WLR/ALR)测试技术，以确定工艺的稳健性，防止已知故障机制的发生。这种方法能与标准工艺开发和统计特征化方法互相配合，以确保采用特定材料组合工艺的开发产品是可制造的，并具备固有的零缺陷特性。最后，传统的可靠性压力驱动测试(如AEC-Q100/101)会于认证阶段中使用，以保证已开发的技

41、术满足或超越行业标准要求。目前这仍是来自于客户群的强制性要求。对历史数据进行分析可以看出，具有更高内部测试良率的产品，在现场使用中也往往更可靠。作为Maverick测试的一部分，统计加严测试(tightened test)的极限值都会整合在内部晶圆探针和封装后终测运作中。这些更严格的测试极限值将会剔除统计异常器件(正常情况下它们会包含在既有数据手册性能极限值内)(见图5)，减少这些质量异常器件可能危害现场可靠性性能的机会。这对内部测试良率的影响虽然很轻微，但却足以使可疑的异常材料被弃置，而不是付运到客户现场。这就确保了被测产品不仅满足已发表的数据手册规格，还满足产品的基本分销要求。图5 Mav

42、erick测试实例本质上，内建可靠性(FMDRC)程序与各种标准工作规范有以下的分别：FMDRC主要关注工艺稳健性，以防止所有潜在可靠性故障机制，而不是关注产品是否符合标准。短型FMDRC“控制回路”的时间限制更小，故此包含在从市场机遇到最终产品的整个开发周期中，便可确保最终产品在发表之前已经过开发流程中必须的学习和优化周期。见图6。Maverick测试能够筛选出不在正常分布范围内的器件，即使这些有问题的产品仍能在规格极限值内工作亦然。图6 内建可靠性：APQP-FMDRC步骤诸如德国电气电子工业联会(ZVEI) 和国际汽车及航空工程师学会(SAE)发起的“稳健性验证”运动暨SAE-J1879

43、REV规范发布等活动，将有助于推动汽车行业的思维转换。这些活动的最终目标和BIR-FMDRC的相同：通过针对具体应用和利用测试失败测试方法查找真正的能力，以定义具有可接受稳健性余裕的规范。要顺利执行内建可靠性方案，就必须提高汽车开发过程中的透明度。食物链各个环节之间必须进行信息交换，以根据既定的、带有足够稳健性余裕的针对具体应用来定义相关规范。这意味着在整个开发周期中，必须从汽车、系统到半导体元器件各阶段，对所有可应用的工况和负载状况进行定义。这种联合机制将使得到更高的复杂性、更多具有最高可靠性的半导体功能等相互牵制的要求以尽可能低的成本实现。http:/www.eet- 安森美半导体（ON

44、Semiconductor）推出高度整合保护的NCV840x系列低端自保护MOSFET.此系列元件通过AEC-Q100标准认证，适合严格的汽车及工业工作环境中的开关应用。NCV840x系列共有NCV8401、NCV8402、NCV8402D（双裸片）、NCV8403及NCV8404等型号，这些元件全都拥有完整的自保护功能，包括限温及限流、静电放电（ESD）保护，以及用於过压保护（OVP）的整合漏极至闸极钳位。NCV8401、NCV8402D及NCV8403的额定漏极至源极电压（VDSS）为42V,最大漏极电流（ID）分别为33安培（A）、2A和15A.NCV8405的VDSS为40V,最大额定

45、ID为6A.所有这些元件的栅极至源极电压（VGS）为14V.这新系列的所有元件均提供低导通阻抗（RDS（ON）值，帮助实现更高能效的系统设计。NCV8401、NCV8402D、NCV8403及NCV8405在10V的RDS（ON）值分别为23毫欧（m）、165m、53m和90m。这些元件都提供-40至150宽阔的工作温度范围及高静电抑制等级（25结温时为4,000V）。当VGS为5V及10V时，关闭温度限制分别设定在175及165。NCV840x元件采用无铅SOT-223、DPAK及SOIC8封装。车载电源作者：John Constantopoulos、Sanmukh Patel 以及 Bra

46、d Little，德州仪器 (TI)2/19/2008引言 在汽车工业中，对于车载电源管理的要求正变得愈加苛刻。现在，它们要求电源能够工作在更宽的输入电压、更高的电流以及更高的温度极值条件下。这些要求将使开关模式电源设计成为主流，因为这种电源设计具有更大的灵活性、更优异的可配置性和更高的散热效率。 开关模式电源的核心组件是 DC/DC 转换器。今天的车载转换器必须能够支持各种运行条件，例如：低压运行（也就是冷启动）和正瞬态生存性 (positive transient survivability)（也就是抑制或未抑制的抛负载状态）。车载子系统的出现所带来的更高负载需求使得这些数据转换器设计变得

47、更为复杂。本文将给读者提供一个关于车载电源需求的简要介绍，并且介绍一款由 TI 最近推出的新型 DC/DC 转换器 TPIC74100。 车载瞬态保护抛负载 几乎所有直接连接至汽车电池的电子组件和电路均要求保护，以免于受到抑制、瞬态电压（高达60V）和反向电压状态的损害。对于这些电子电路而言，必须能够经受住电源线路上一定程度的过电压，这也是一种常见的要求。对于车载系统而言，尤为如此，为所有特殊车载电子系统提供电源输入的主电源必须能够承受各种瞬态电压状态（包括交流发电机的抛负载）。抛负载是指去掉负载时电源电压发生的变化。电压调节有一个时间常量，并且，如果迅速地将负载去去掉，那么电压稳定则只需几毫秒的时间。车载电池的作用就是消除这些脉冲，并保持电压更恒定。 由于交流发电机控制环路关闭的速度不够快，因此，在将电池电压去除掉时，其会产生一个高输出电压脉冲。正常情况下，在汽车某个中央位置，这种高能脉冲被控制或抑制在一个较低的电压范围内。但是，汽车厂商还是给供应商规定了在其电源