车规级芯片检测认证标准研究报告
通信产业网|2021-09-29 10:51:56
作者:艾文思 翟腾 高宏玲来源:通信产业网

【通信产业网讯】(文/中国软件评测中心 集成电路测评工程技术中心 艾文思 翟腾 高宏玲)

一、 车规级芯片分类

车规级芯片是指适用于汽车领域相关标准的电子元器件,一般分为控制芯片、接口类芯片、通讯芯片、MEMS芯片、功率器件及其他功能芯片。车规级芯片是汽车控制系统的核心组成部分,车规级芯片的可靠性会直接关系到整车安全。因此,车规级芯片一般具有高可靠性、高安全性、零缺陷率、批一致性、长期供货等特点。

二、 车规级芯片检测标准

车规级芯片的生产应用主要分为芯片设计、生产制造、可靠性认证等阶段。针对车规级芯片不同的生产阶段对应有不同的检测参考标准。

设计阶段,涉及可靠性设计技术相关的参考标准有ISO 26262及GB/T 12750等。其中,《ISO 26262道路车辆功能安全》标准是国际标准化组织(ISO)在IEC 61508的基础上专门针对汽车电子电器系统制定的车用安全标准,该标准涵盖车规芯片包括需求规划、设计、实施、集成、验证、确认和配置的整体开发过程。《GB/T 12750 半导体集成电路分规范》是国家标准化管理委员会颁布,适用于除混合电路之外的已封装半导体集成电路。

生产制造阶段,其相关参考标准有IATF 16949、AEC-Q 001-004等标准。其中,TS16949:2009标准是基于ISO9001:2008的汽车管理体系标准,随着ISO9001:2015版本的发布,ISO/TS1949正式更名为IATF 16949。该标准确立了针对汽车相关产品的设计和开发、生产及相应的安装与服务的质量管理体系要求,规范了汽车零部件制造供应企业的质量管理体系。AEC-Q系列标准是汽车电子委员会(AEC)为生产可靠、高质量电子元器件而制定的汽车电子零部件通用标准。其中AEC-Q 001、002、003、004系列标准主要是针对产品平均测试、产品系统分析、IC电气性能指标、零缺陷指南等领域的指导性原则。

可靠性认证阶段,参考的标准主要有AEC-Q 100、101、102、103、104、200等,这类标准主要为集成电路、分立器件、发光器件、MEMS、MUM及其他无源器件等车规芯片提供可靠性测试规范。

三、 AEC Q100指标梳理

对于车规级芯片可靠性测试,一般认为通过AEC Q 100-104系列标准的元器件能适用于汽车环境的最低要求,无需进行额外的元器件鉴定测试。其中,AEC-Q 100在1994年首次发表后,已经逐渐成为汽车电子零部件的通用测试标准。

AEC-Q 100主要聚焦于“基于集成电路失效机理的应力测试条件”,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。而且,AEC-Q100还对产品的工作温度划分了五个等级,最严苛的0等级环境工作温度范围是-40℃-150℃,4等级工作环境温度范围是0℃-70℃。AEC-Q100测试内容主要分为7个模块:A组——加速环境应力测试、B组——加速寿命模拟测试、C组——封装组装完整性测试、D组——芯片制造可靠性测试、E组——电气特性验证测试、F组——缺陷筛选测试分析、G组——腔封装完整性测试。

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数据来源:AEC-Q 100基于集成电路失效机理的应力测试条件

图1 AEC-Q 100认证测试流程

AEC-Q 100共有41项试验项目,其详细的测试认证流程如图1所示。芯片设计、芯片制作完成后,首先需要对芯片的电性能、缺陷筛选、封装可靠性等基础性能进行检测。主要开展封装组装完整性测试、芯片制造可靠性测试、电气特性验证测试、缺陷筛选测试分析等相关的测试,其测试结果也会反馈至芯片设计端。后续,再开展与加速环境应力、加速寿命模拟、电气特性验证、腔封装完整性等相关测试。

这41个试验项目中有一些对器件类型、器件封装类型等有限制。例如,在加速环境应力测试模块中,预处理仅适用于表面贴装器件,而且是需要在有偏湿度或高加速应力(THB/HAST)、高压或无偏高加速应力测试或无偏温湿度(AC/ UHST/TH)、温度循环(TC)及功率温度循环(PTC)测试之前进行;在腔封装完整性测试模块中,盖板扭力、内部水蒸气含量测试则仅适用于陶瓷封装凹陷器件,芯片剪切试验则需要凹陷器件在盖装或密封前就完成该项测试。因此,对车规级芯片的检测认证而言,并不是必须完成AEC-Q 100所有41项测试。

此外,AEC-Q 100标准中有很多测试项是需要晶圆供应商、封测厂、组件生产厂商、终端厂商等多方配合才能完成的。如在电气特性验证测试时,电分配测试就需要产品供应商及终端厂商根据具体情况协商决定测量的电性参数;电磁兼容测试也需要供应商及终端厂商协商具体测试标准。目前,国内第三方测试机构能完全覆盖AEC-Q 100所有测试项比较少,而且也很难独立完成AEC-Q 100的全部项目。

四、 关于AEC-Q 100检测标准现状的建议

一是深入研究AEC-Q系列标准细则。为进一步规范国内车规级芯片检测,国内车规级芯片产业链应以及检测机构首先应该增加对AEC-Q 100标准的理解,增强彼此的交流,促进行业内形成对该标准的统一认识。合理的规范能够保证产品的质量,统一的规范才能保证产业链的供应。当整个行业对该标准的认识形成共识,终端厂商与组件生产厂商之间的合作才会变得更加容易。

二是持续开展产业链上下游协同合作。整车厂商、零部件厂商、第三方检测机构之间应加强合作、整合资源,打破闭环操作。虽然很多供货商会搭建平台开展芯片检测,但是现阶段各企业产品测试报告之间的互认性不高。这样不仅造成资源的浪费,也会阻碍供应产业链的可持续发展。第三方检测检测机构作为独立于整车厂商、零部件厂商的机构,应该发挥连接二者桥梁的作用。

三是完善行业检测认证公共服务能力。通过政策引导不断提升第三方检测认证机构服务能力高质量发展,促进第三方检测机构完善自身的检测能力以及检测专业性,做到检测设备专业、检测环境达标、检测人员经验丰富,测试报告专业性提高了,企业增强对第三方测试报告的认可,也就提升了行业内车规级芯片检测的互认性。


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责任编辑:赵妍

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