“文字游戲”車規(guī)級(jí)芯片的認(rèn)證

電動(dòng)汽車的勃興孕育了一批批選手投身汽車電子賽道，同時(shí)還有許多本來(lái)屬于汽車領(lǐng)域之外的零部件廠商參與其中。一時(shí)間對(duì)于汽車零部件認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的說(shuō)法引起廣泛討論，諸如ISO、IATF、AEC-Q100等詞匯充斥著人們的視野。

其中AEC-Q100被廣泛認(rèn)為是所謂的車規(guī)認(rèn)證，很多廠商認(rèn)為只要通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證就是達(dá)到了所謂的“車規(guī)級(jí)”，但也有些廠商認(rèn)為僅通過(guò)AEC-Q100并不足夠，還需要通過(guò)ISO 26262認(rèn)證，還有部分廠商宣稱通過(guò)了相關(guān)的認(rèn)證但遲遲未打入車企的供應(yīng)鏈之中，甚至在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中不達(dá)標(biāo)。

對(duì)于“車規(guī)級(jí)認(rèn)證”，人們有不同的看法，看似只需經(jīng)過(guò)有關(guān)認(rèn)證便可直接向外界宣布，然而事實(shí)果真如此么？

在9月27日第20期的“新能源汽車半導(dǎo)體在線研討會(huì)”上，總經(jīng)理王楊對(duì)汽車零部件認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和體系進(jìn)行了詳細(xì)的解讀，并對(duì)車規(guī)認(rèn)證的真正定義作出了解釋。

以下是王楊的分享內(nèi)容：

今天，我就汽車電子量產(chǎn)測(cè)試與認(rèn)證體系這一主題與各位同仁進(jìn)行交流。我們?cè)谙旅婢?a target="_blank">電子產(chǎn)品可靠性測(cè)試涵蓋哪些內(nèi)容進(jìn)行探討。縱觀不同電子產(chǎn)品的制造工藝，大體為：晶圓級(jí)--裝置--板上裝置封裝--PCBA--系統(tǒng)/模塊--產(chǎn)品。由此可見(jiàn)，可靠性測(cè)試貫穿于半導(dǎo)體及電子產(chǎn)品生產(chǎn)的全生命周期流程。

對(duì)于可靠性標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)的話，大家比較熟悉的如JESD47，主要是面向消費(fèi)、商業(yè)和工業(yè)類產(chǎn)品。對(duì)于汽車類產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，主要是AEC-Q100系列，其中101、102是不同細(xì)分領(lǐng)域的再劃分。對(duì)于軍標(biāo)來(lái)說(shuō)，主要遵循MIL-STD-883、202、750標(biāo)準(zhǔn)。所以，針對(duì)不同等級(jí)的電子產(chǎn)品，都有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)定整個(gè)質(zhì)量。

在體系認(rèn)證方面，生產(chǎn)廠商分為ISO9001認(rèn)證體系和兩大認(rèn)證體系，它是所有生產(chǎn)廠商或質(zhì)量管理體系廠商認(rèn)證體系的核心準(zhǔn)則。二是以汽車零部件制造管控體系標(biāo)準(zhǔn)為重點(diǎn)的IATF16949。

AEC-Q100和IATF16949有什么區(qū)別？

大家有時(shí)候可能會(huì)疑惑，AEC-Q100和IATF16949到底有什么區(qū)別？這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)所約束的方向是不一樣的。

我們來(lái)做個(gè)橫向?qū)Ρ龋紫華EC-Q100和JEDEC是屬于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它有嚴(yán)格的、具體的、標(biāo)準(zhǔn)化的工作程序。而ISO和IATF只是提出一個(gè)要求，實(shí)際上并沒(méi)有嚴(yán)格和具體化的數(shù)據(jù)性表征。

其次，所有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都有統(tǒng)一和絕對(duì)的判決標(biāo)準(zhǔn)，比如AEC-Q100對(duì)汽車電子的溫度要求是有絕對(duì)值的。但是，IATF16949沒(méi)有統(tǒng)一的判定標(biāo)準(zhǔn)，而是依照各企業(yè)自身情況而定，所以它是個(gè)體系標(biāo)準(zhǔn)。

第三點(diǎn)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一般而言以應(yīng)用為主，而體系標(biāo)準(zhǔn)只是闡述管理思路、邏輯和方法。

最后，一切技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均以達(dá)到特定目標(biāo)為目的，體系標(biāo)準(zhǔn)則是規(guī)定達(dá)到這些目標(biāo)的具體方法。因此從核心目標(biāo)上看，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更加注重產(chǎn)品自身，而體系標(biāo)準(zhǔn)則更加注重日常運(yùn)營(yíng)和生產(chǎn)活動(dòng)這一流程。

每個(gè)人都應(yīng)該先清楚自己有什么目標(biāo)，然后再去思考遵守哪一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。若為進(jìn)行發(fā)展、特定數(shù)據(jù)收集、明確目標(biāo)等，則應(yīng)遵循AEC-Q100的準(zhǔn)則。若要升級(jí)企業(yè)的管理，制造手段以保證日常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)符合標(biāo)準(zhǔn)，那么就必須借助IATF16949。

IATF16949的歷史

為協(xié)調(diào)國(guó)際汽車質(zhì)量系統(tǒng)規(guī)范，世界主要汽車制造商及協(xié)會(huì)于1996年成立了一個(gè)專門機(jī)構(gòu)，稱為國(guó)際汽車推動(dòng)小組，簡(jiǎn)稱為IATF。IATF的成員包括5個(gè)國(guó)家的協(xié)會(huì)：美國(guó)汽車工業(yè)行動(dòng)集團(tuán)（AIAG）；意大利汽車工業(yè)協(xié)會(huì)（ANFIA）；德國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)（VDA）；法國(guó)汽車制商委員會(huì)（CCFV）和汽車裝備工業(yè)聯(lián)盟（FIEV）；和9大OEM汽車制造商：寶馬、戴姆勒、克萊斯勒、標(biāo)致-雪鐵龍、菲亞特、福特、通用、雷諾和大眾等。

針對(duì)IATF16949標(biāo)準(zhǔn)，有5大工具：產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃和控制計(jì)劃、潛在失效模式和后果分析參考手冊(cè)、測(cè)量系統(tǒng)分析參考手冊(cè)、統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制參考手冊(cè)、生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序。

產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃與控制計(jì)劃就是每一個(gè)企業(yè)尤其是生產(chǎn)制造企業(yè)對(duì)其整體的生產(chǎn)制造進(jìn)行計(jì)劃與規(guī)劃安排。潛在失效模式及后果分析參考手冊(cè)所謂FMEA，主要是針對(duì)拿到失效結(jié)果后，如何去分析的參考。測(cè)量系統(tǒng)分析參考手冊(cè)叫做MSA，這主要是對(duì)于產(chǎn)品生產(chǎn)完成之后，我們應(yīng)該如何對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的設(shè)備是否齊全，能否讓之后的整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)呢？統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制保證了制造過(guò)程中沒(méi)有錯(cuò)誤。生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序?qū)θ可a(chǎn)流程進(jìn)行控制，從開(kāi)發(fā)到小批量出貨，再到批量生產(chǎn)，批準(zhǔn)流程均有相應(yīng)的規(guī)定。

所以16949是一個(gè)定制得非常仔細(xì)的方法論，所有汽車或汽車零部件相關(guān)企業(yè)都會(huì)遵從16949的質(zhì)量體系過(guò)程。

AEC-Q100怎么來(lái)的？

AEC是由Chrysler-Ford-GM于1994年聯(lián)合發(fā)起組成，目前會(huì)員已遍及全球各大車廠、Tier 1和集成電路廠家。AEC技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)制定車規(guī)級(jí)器件可靠度標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q系。汽車電子的Fab./OSAT都要遵從車用器件供貨商質(zhì)量系統(tǒng)（IATF16949），但Design House只需要遵從ISO9001。

AEC-Q系列根據(jù)產(chǎn)品分類不同，認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)也不同。其中AEC-Q100主要針對(duì)IC產(chǎn)品，Q101主要針對(duì)分立器件，Q102主要針對(duì)光電器件，Q103主要針對(duì)MEMS，Q104主要針對(duì)MCM，Q105主要針對(duì)觸摸屏系統(tǒng)，Q200主要針對(duì)被動(dòng)型器件。所以大多數(shù)IC設(shè)計(jì)公司，大家都非常關(guān)注AEC-Q100。

那么AEC-Q100的認(rèn)證技術(shù)來(lái)源是哪里？有10%-20%來(lái)自各大車廠自己的規(guī)范，80%是來(lái)自國(guó)際規(guī)范，比如ISO 16750、SAE (美國(guó)自動(dòng)車工程師協(xié)會(huì))等。

1.5%的失效率在汽車上后果不堪設(shè)想

接下來(lái)講一下為什么要做零缺陷，特別是在芯片級(jí)。對(duì)于汽車而言，使用的電子零部件數(shù)量相當(dāng)大。以傳統(tǒng)車為例，基本以300個(gè)IC組成一個(gè)ECU單元，50個(gè)ECU組成一輛車。假設(shè)300個(gè)IC有1 PPM（每百萬(wàn)個(gè)零件中的失效個(gè)數(shù)），那么一整臺(tái)車就有15000 PPM，即100臺(tái)車中就有1.5臺(tái)失效。

即使供應(yīng)鏈上下游制造商合作，1.5%失效率都將給安全性要求很高的車輛帶來(lái)非常恐怖的后果。因此對(duì)汽車制造行業(yè)而言，僅有一項(xiàng)指標(biāo)即零缺陷。如今各零部件廠商或終端廠商均付之以巨大的努力與勞動(dòng)，設(shè)計(jì)端與制造端均做著各種改良，以保證零缺陷為終極。正因?yàn)槿绱?，如今汽車電子的門檻如此之高，常常因一次錯(cuò)誤，而導(dǎo)致人員傷亡。

還有一點(diǎn)，為什么說(shuō)汽車電子的測(cè)試環(huán)境或質(zhì)量要求那么高？由于汽車整體應(yīng)用環(huán)境較為嚴(yán)酷，如溫度、車外環(huán)境溫度都將面臨著急冷急熱等問(wèn)題，車內(nèi)溫度將表現(xiàn)出不同分布規(guī)律，離引擎較近的地方溫度會(huì)比較高，剎車片部位可能瞬間上百度溫度。也有震動(dòng)，碰撞和濕度等因素，要求產(chǎn)品能夠經(jīng)受住惡劣環(huán)境拷打。盡管在設(shè)計(jì)階段對(duì)上述條件作了布置與排列，但是在最后的測(cè)試階段上述指標(biāo)仍是適用的。只有實(shí)操之下對(duì)有問(wèn)題的器件進(jìn)行測(cè)試，才能不把問(wèn)題留在下一關(guān)。

AEC-Q100就是車規(guī)認(rèn)證嗎？

大家一直認(rèn)為AEC-Q是不是有所謂的車規(guī)認(rèn)證環(huán)節(jié)，這里要打消一個(gè)誤解。

首先，實(shí)際上AEC是一個(gè)聯(lián)盟組織，并不是委員會(huì)。AEC未設(shè)立認(rèn)證委員會(huì), 因此沒(méi)有“AEC Certification”。它不像ISO或者IATF在全球有標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)。

其次，產(chǎn)品公司只要根據(jù)AEC標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)完整AEC驗(yàn)證后，就可自行對(duì)外宣告獲得AEC Qualified(資格驗(yàn)證)或經(jīng)由中立第三方實(shí)驗(yàn)室出具AEC Qualified報(bào)告，但是通過(guò)ISO或IATF不能自行對(duì)外宣告。

所以獲得資格驗(yàn)證并沒(méi)有那么難，那么如何獲得呢？有以下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：

產(chǎn)品根據(jù)AEC標(biāo)準(zhǔn)要求,完整并成功地通過(guò)每項(xiàng)試驗(yàn)

樣品必須由3個(gè)不連續(xù)生產(chǎn)的晶圓批次和封裝批次組成

樣品必須將每一根PIN腳通過(guò)的ESD電壓紀(jì)錄于產(chǎn)品數(shù)據(jù)表內(nèi)

在核查期間發(fā)生的任何故障都必須完整地記錄在案—分析真因和執(zhí)行糾正措施以及證實(shí)能有效地防止在發(fā)

第三方閉環(huán)實(shí)驗(yàn)室也要符合以下要求：

須符合ISO/IECQ 17025認(rèn)證

須具備完整AEC可靠性、電性與物性故障分析和性能讀點(diǎn)能力

1.所有數(shù)據(jù)可追溯性

2.避免錫須斷裂

3.預(yù)防樣品于運(yùn)送途中損壞

4.確保數(shù)據(jù)讀點(diǎn)于要求時(shí)間內(nèi)完成

車企可依需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)制造供應(yīng)鏈現(xiàn)場(chǎng)稽核或進(jìn)行抽驗(yàn)。因此，拿到AEC-Q100認(rèn)證只是剛?cè)腴T，并不能稱為真正的汽車電子，必須充分滿足IATF16949體系，才能真正獲得汽車電子供應(yīng)準(zhǔn)入證。這我們需要弄清楚的是，曾經(jīng)有一個(gè)人說(shuō)過(guò)他的產(chǎn)品為什么AEC-Q100都沒(méi)有辦法進(jìn)車廠而無(wú)法前裝的原因。

如何啟動(dòng)AEC-Q100認(rèn)證？

第一步，確定溫度等級(jí)。AEC-Q100有四個(gè)溫度等級(jí)：0，1，2，3。其中0為最高級(jí)別，相應(yīng)的溫度區(qū)間為-40°C-150°C。若能達(dá)到0級(jí)要求則代表您的產(chǎn)品可以用于汽車的各個(gè)部件。

第二步，跑Test Flow。不同制造環(huán)節(jié)將進(jìn)行不同試驗(yàn)，產(chǎn)品在送樣過(guò)程中需要對(duì)這些過(guò)程進(jìn)行完整體驗(yàn)，目前第三方實(shí)驗(yàn)室條件齊全，在全部試驗(yàn)合格之后即可通過(guò)驗(yàn)證。

我們來(lái)對(duì)比下面向汽車電子的AEC-Q100與面向消費(fèi)電子的JEDEC 47有哪些不同。首先，樣品數(shù)量上，汽車電子是消費(fèi)類的三倍，比如JEDEC對(duì)消費(fèi)類樣品數(shù)量規(guī)定在225顆以上，但AEC-Q100就需要715顆以上。其次，AEC-Q100要求對(duì)所有產(chǎn)品進(jìn)行可靠性測(cè)試，以保證在批量生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)零缺陷而消費(fèi)類則無(wú)此條款，可進(jìn)行抽檢。對(duì)功能性測(cè)試而言，各汽車零部件廠商監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均需要給出，即使是準(zhǔn)確到個(gè)別零件。所以大家想做汽車類產(chǎn)品，一定要重視質(zhì)量測(cè)試。

最后和大家分享下，從AEC-Q100到IATF16949整個(gè)流程。

第一步，或者決定產(chǎn)品用于汽車的哪一部分并決定溫度等級(jí)，這都是各廠家所規(guī)定的。

第二步，提供 IC POD.(Package Outline Drawing，封裝規(guī)范標(biāo)準(zhǔn))，POD確定了整個(gè)產(chǎn)品的外觀尺寸，以及引腳的數(shù)量和間距。

第三部分它是為產(chǎn)品設(shè)計(jì)自身提供數(shù)據(jù)，如特定參數(shù)，功能和測(cè)試電路。

上述三步可以交給專業(yè)的測(cè)試機(jī)構(gòu)來(lái)完成測(cè)試。

最后一步是面向最終大規(guī)模量產(chǎn)的一套測(cè)試流程，有以下幾個(gè)測(cè)試：

Input QC

Tri-temperature ATE testing

Outlier screening

Production Burn-In

Sensor Preaging Calibration

Package

Output QC