“文字游戲”車規(guī)級芯片的認證

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

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

對于“車規(guī)級認證”，人們有不同的看法，看似只需經(jīng)過有關(guān)認證便可直接向外界宣布，然而事實果真如此么？

在9月27日第20期的“新能源汽車半導體在線研討會”上，總經(jīng)理王楊對汽車零部件認證標準和體系進行了詳細的解讀，并對車規(guī)認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)測試與認證體系這一主題與各位同仁進行交流。我們在下面就電子產(chǎn)品可靠性測試涵蓋哪些內(nèi)容進行探討。縱觀不同電子產(chǎn)品的制造工藝，大體為：晶圓級--裝置--板上裝置封裝--PCBA--系統(tǒng)/模塊--產(chǎn)品。由此可見，可靠性測試貫穿于半導體及電子產(chǎn)品生產(chǎn)的全生命周期流程。

對于可靠性標準來說的話，大家比較熟悉的如JESD47，主要是面向消費、商業(yè)和工業(yè)類產(chǎn)品。對于汽車類產(chǎn)品來說，主要是AEC-Q100系列，其中101、102是不同細分領(lǐng)域的再劃分。對于軍標來說，主要遵循MIL-STD-883、202、750標準。所以，針對不同等級的電子產(chǎn)品，都有相關(guān)的標準來評定整個質(zhì)量。

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

AEC-Q100和IATF16949有什么區(qū)別？

大家有時候可能會疑惑，AEC-Q100和IATF16949到底有什么區(qū)別？這兩個標準所約束的方向是不一樣的。

我們來做個橫向?qū)Ρ?，首先AEC-Q100和JEDEC是屬于技術(shù)標準，它有嚴格的、具體的、標準化的工作程序。而ISO和IATF只是提出一個要求，實際上并沒有嚴格和具體化的數(shù)據(jù)性表征。

其次，所有的技術(shù)標準都有統(tǒng)一和絕對的判決標準，比如AEC-Q100對汽車電子的溫度要求是有絕對值的。但是，IATF16949沒有統(tǒng)一的判定標準，而是依照各企業(yè)自身情況而定，所以它是個體系標準。

第三點，技術(shù)標準一般而言以應(yīng)用為主，而體系標準只是闡述管理思路、邏輯和方法。

最后，一切技術(shù)標準均以達到特定目標為目的，體系標準則是規(guī)定達到這些目標的具體方法。因此從核心目標上看，技術(shù)標準更加注重產(chǎn)品自身，而體系標準則更加注重日常運營和生產(chǎn)活動這一流程。

每個人都應(yīng)該先清楚自己有什么目標，然后再去思考遵守哪一個標準。若為進行發(fā)展、特定數(shù)據(jù)收集、明確目標等，則應(yīng)遵循AEC-Q100的準則。若要升級企業(yè)的管理，制造手段以保證日常生產(chǎn)經(jīng)營活動符合標準，那么就必須借助IATF16949。

IATF16949的歷史

為協(xié)調(diào)國際汽車質(zhì)量系統(tǒng)規(guī)范，世界主要汽車制造商及協(xié)會于1996年成立了一個專門機構(gòu)，稱為國際汽車推動小組，簡稱為IATF。IATF的成員包括5個國家的協(xié)會：美國汽車工業(yè)行動集團（AIAG）；意大利汽車工業(yè)協(xié)會（ANFIA）；德國汽車工業(yè)協(xié)會（VDA）；法國汽車制商委員會（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、標致-雪鐵龍、菲亞特、福特、通用、雷諾和大眾等。

針對IATF16949標準，有5大工具：產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃和控制計劃、潛在失效模式和后果分析參考手冊、測量系統(tǒng)分析參考手冊、統(tǒng)計過程控制參考手冊、生產(chǎn)件批準程序。

產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃與控制計劃就是每一個企業(yè)尤其是生產(chǎn)制造企業(yè)對其整體的生產(chǎn)制造進行計劃與規(guī)劃安排。潛在失效模式及后果分析參考手冊所謂FMEA，主要是針對拿到失效結(jié)果后，如何去分析的參考。測量系統(tǒng)分析參考手冊叫做MSA，這主要是對于產(chǎn)品生產(chǎn)完成之后，我們應(yīng)該如何對其進行測試，測試的設(shè)備是否齊全，能否讓之后的整個產(chǎn)品的質(zhì)量符合標準呢？統(tǒng)計過程控制保證了制造過程中沒有錯誤。生產(chǎn)件批準程序?qū)θ可a(chǎn)流程進行控制，從開發(fā)到小批量出貨，再到批量生產(chǎn)，批準流程均有相應(yīng)的規(guī)定。

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

AEC-Q100怎么來的？

AEC是由Chrysler-Ford-GM于1994年聯(lián)合發(fā)起組成，目前會員已遍及全球各大車廠、Tier 1和集成電路廠家。AEC技術(shù)委員會負責制定車規(guī)級器件可靠度標準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，認證標準也不同。其中AEC-Q100主要針對IC產(chǎn)品，Q101主要針對分立器件，Q102主要針對光電器件，Q103主要針對MEMS，Q104主要針對MCM，Q105主要針對觸摸屏系統(tǒng)，Q200主要針對被動型器件。所以大多數(shù)IC設(shè)計公司，大家都非常關(guān)注AEC-Q100。

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

1.5%的失效率在汽車上后果不堪設(shè)想

接下來講一下為什么要做零缺陷，特別是在芯片級。對于汽車而言，使用的電子零部件數(shù)量相當大。以傳統(tǒng)車為例，基本以300個IC組成一個ECU單元，50個ECU組成一輛車。假設(shè)300個IC有1 PPM（每百萬個零件中的失效個數(shù)），那么一整臺車就有15000 PPM，即100臺車中就有1.5臺失效。

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非?？植赖暮蠊?。因此對汽車制造行業(yè)而言，僅有一項指標即零缺陷。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，設(shè)計端與制造端均做著各種改良，以保證零缺陷為終極。正因為如此，如今汽車電子的門檻如此之高，常常因一次錯誤，而導致人員傷亡。

還有一點，為什么說汽車電子的測試環(huán)境或質(zhì)量要求那么高？由于汽車整體應(yīng)用環(huán)境較為嚴酷，如溫度、車外環(huán)境溫度都將面臨著急冷急熱等問題，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比較高，剎車片部位可能瞬間上百度溫度。也有震動，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)計階段對上述條件作了布置與排列，但是在最后的測試階段上述指標仍是適用的。只有實操之下對有問題的器件進行測試，才能不把問題留在下一關(guān)。

AEC-Q100就是車規(guī)認證嗎？

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

首先，實際上AEC是一個聯(lián)盟組織，并不是委員會。AEC未設(shè)立認證委員會, 因此沒有“AEC Certification”。它不像ISO或者IATF在全球有標準化委員會。

其次，產(chǎn)品公司只要根據(jù)AEC標準，通過完整AEC驗證后，就可自行對外宣告獲得AEC Qualified(資格驗證)或經(jīng)由中立第三方實驗室出具AEC Qualified報告，但是通過ISO或IATF不能自行對外宣告。

所以獲得資格驗證并沒有那么難，那么如何獲得呢？有以下幾個標準：

產(chǎn)品根據(jù)AEC標準要求,完整并成功地通過每項試驗

樣品必須由3個不連續(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腳通過的ESD電壓紀錄于產(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能有效地防止在發(fā)

第三方閉環(huán)實驗室也要符合以下要求：

須符合ISO/IECQ 17025認證

須具備完整AEC可靠性、電性與物性故障分析和性能讀點能力

1.所有數(shù)據(jù)可追溯性

2.避免錫須斷裂

3.預防樣品于運送途中損壞

4.確保數(shù)據(jù)讀點于要求時間內(nèi)完成

車企可依需要進行實驗室和生產(chǎn)制造供應(yīng)鏈現(xiàn)場稽核或進行抽驗。因此，拿到AEC-Q100認證只是剛?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)準入證。這我們需要弄清楚的是，曾經(jīng)有一個人說過他的產(chǎn)品為什么AEC-Q100都沒有辦法進車廠而無法前裝的原因。

如何啟動AEC-Q100認證？

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

第二步，跑Test Flow。不同制造環(huán)節(jié)將進行不同試驗，產(chǎn)品在送樣過程中需要對這些過程進行完整體驗，目前第三方實驗室條件齊全，在全部試驗合格之后即可通過驗證。

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

最后和大家分享下，從AEC-Q100到IATF16949整個流程。

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，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)范標準)，POD確定了整個產(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)計自身提供數(shù)據(jù)，如特定參數(shù)，功能和測試電路。

上述三步可以交給專業(yè)的測試機構(gòu)來完成測試。

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

Input QC

Tri-temperature ATE testing

Outlier screening

Production Burn-In

Sensor Preaging Calibration

Package

Output QC