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2023年汽车半导体产业发展分析报告20:车规级芯片测试篇(上)

2024年3月13日
  • 编辑:Ana Hu
  • 中国出海半导体网

 

欢迎阅读本文,这将是整个报告1的最后一个部分,这里我们将深入探讨车规级芯片测试的方方面面。在汽车电子领域,车规级芯片的测试标准和流程至关重要,不仅影响着产品的可靠性和安全性,也直接关系到整个汽车行业的发展。本文将带您了解车规级芯片的技术要求、测试分类及内容,以及量产测试的关键环节。让我们一起来探索车规级芯片测试的奥秘!

第八部分车规级芯片测试篇):一、车规级芯片测试行业概述

(一)车规级芯片技术要求

芯片根据应用领域,通常可以分为消费级、工业级、车规级和军工级四个等级,这些领域对环境条件、可靠性、耐久性等指标的标准不同,按照从高到低的要求排列,依次为:军工>车规>工业>消费。

不同于消费级和工业级,车规芯片要求"高可靠性、高安全性、高稳定性",高可靠性主要针对温度、湿度、抗震动、抗电磁干扰、使用寿命来设置标准,安全性主要在功能安全、信息安全上设置标准,高稳定性主要是要求大批量生产的一致性(半年、1年、3年、5年的一致性),因涉及到人身安全,目前汽车行业芯片失效率的要求为零(一百万的芯片失效率是零),而消费类、工业类芯片的失效率则有几百上千的指标。此外车规级芯片对使用材料、工艺节点、成本等均有要求。

表1:车规级芯片的关键要求

表1:车规级芯片的关键要求

除以上核心性能要求外,还需通过 AEC -Q100、IATF16949和ISO26262等认证规范时,方可称为车规级,因此车规级芯片在开发和认证过程中往往需要花费较多的时间,一款芯片若要完成车规级认证,往往需要2-3年时间完成严格的车规认证才能进入汽车供应链,大量的验证工作导致车规级芯片投入周期长,导入难度大成为车规级芯片难以跨越的壁垒,此外,车规级芯片设计寿命要求15年以上,供货周期高至30年,因此要求车规级芯片具有生命周期长的特点。

表2:消费级、工业级、车规级、军工级通用指标差异表

表2:消费级、工业级、车规级、军工级通用指标差异表

(二)车规级芯片测试分类及内容

1、车规级芯片测试分类

车规测试是每一颗芯片进入市场前的必经环节,根据车规半导体设计公司的测试流程,可大体分为研发测试和量产测试。正是因为车规级芯片对可靠性、安全性、稳定性有着更严苛的标准,因此也对车规测试提出了更高的要求,这不仅关乎用户体验,更关乎用户安全,因而至关重要。

车规级芯片的全生命周期包括从车规芯片设计、车规制造、车规封装、车规测试、应用到最终的报废和回收利用,车规测试则贯穿车规级芯片全生命周期流程中,在 IC 生产链条中承担着设计验证、检验筛选和质量控制的重要责任,在芯片设计阶段,测试环节涉及可测性设计和设计验证测试;在晶圆制造阶段,主要体现为晶圆检测;在封装阶段,成品测试是其中的关键节点;板级组装阶段,主要体现为系统级测试,除此之外还包含了特征化测试、可靠性测试、质量保证测试等工序。

图1:车规测试服务是车规芯片生产过程的关键环节

图1:车规测试服务是车规芯片生产过程的关键环节

2、车规级芯片测试项目及流程

 AEC -Q100一般称为"集成电路的应力测试标准",该标准规范了7大类别共41项的测试,整个认证的测试项目涵盖了温度、湿度、机械冲击、振动、 EMC , ESD ,电迁移、应力迁移、热载流子注入、门锁效应、芯片剪切等方面的试验,这些测试项目并不是适用于所有 IC ,需要根据 IC 的种类进行适配性的测试,也需要根据芯片的温度等级来进行测试条件的修改。根据 DUT ,至少有28项实验是必须要做的,否则不能声称物料通过了 AEC -Q100认证。

表3:AEC-100测试项目分组

表3AEC -100测试项目分组

 AEC -Q100认证涉及的芯片阶段从设计、晶圆制造,到封装等,需要多轮验证且过程中更多侧重多方协作,车规芯片认证不仅仅是与芯片设计企业相关,还涉及到晶圆厂和封测厂等产业链企业的配合,芯片设计企业在产品设计阶段需把可靠性要求置于极高的优先地位,才能保证产品达到加速环境应力验证、加速生命周期模拟验证和封装验证等苛刻的要求,也需要品圆厂对车规芯片制造环节质量严格把控,确保在验证上符合各项标准与要求。

图2:AEC-Q100车用IC产品验证流程

图2:AEC-Q100车用IC产品验证流程

 

总体来看,车规级芯片在开发和认证过程中往往需要花费较多的时间,一款芯片若要完成车规级认证,往往需要2-3年时间完成严格的车规认证才能进入汽车供应链,大量的验证工作导致车规级芯片投入周期长,导人难度大成为车规级芯片难以跨越的壁垒。

 

3、车规级芯片量产测试

当车规芯片通过车规认证标准进入大批量生产阶段,所涉及到的检测环节主要分为 CP 测试、 FT 测试、 SLT 测试,测试内容可以主要分为功能测试、参数测试、可靠性测试,通过对芯片产品的电压、电流、时间、温度、电阻、电容、频率、脉宽、占空比等参数的专业测试,才能够验证芯片是否符合设计的各项参数指标,确认在品圆制造和芯片封装的过程中是否存在瑕疵。

 

下期预告:

2023年汽车半导体产业发展分析报告:规级芯片测试篇(中)

*1.中国汽车技术研究中心有限公司、《中国汽车报》联合爱集微咨询(厦门)有限公司对几十家半导体企业进行了调研分析,并发布了《中国汽车半导体产业发展白皮书2023》。本文来自中国出海半导体网对于该报告的全面解读。