“文字游戏”车规级芯片的认证

 

 

电动汽车的勃兴孕育了一批批选手投身汽车电子赛道，同时还有许多本来属于汽车领域之外的零部件厂商参与其中。一时间对于汽车零部件认证标准的说法引起广泛讨论，诸如ISO、IATF、AEC-Q100等词汇充斥着人们的视野。

其中AEC-Q100被广泛认为是所谓的车规认证，很多厂商认为只要通过AEC-Q100认证就是达到了所谓的“车规级”，但也有些厂商认为仅通过AEC-Q100并不足够，还需要通过ISO 26262认证，还有部分厂商宣称通过了相关的认证但迟迟未打入车企的供应链之中，甚至在实际测试过程中不达标。

对于“车规级认证”，人们有不同的看法，看似只需经过有关认证便可直接向外界宣布，然而事实果真如此么？

 

在9月27日第20期的“新能源汽车半导体在线研讨会”上，总经理王杨对汽车零部件认证标准和体系进行了详细的解读，并对车规认证的真正定义作出了解释。

 

以下是王杨的分享内容：

 

今天，我就汽车电子量产测试与认证体系这一主题与各位同仁进行交流。我们在下面就电子产品可靠性测试涵盖哪些内容进行探讨。纵观不同电子产品的制造工艺，大体为：晶圆级--装置--板上装置封装--PCBA--系统/模块--产品。由此可见，可靠性测试贯穿于半导体及电子产品生产的全生命周期流程。

 

 

对于可靠性标准来说的话，大家比较熟悉的如JESD47，主要是面向消费、商业和工业类产品。对于汽车类产品来说，主要是AEC-Q100系列，其中101、102是不同细分领域的再划分。对于军标来说，主要遵循MIL-STD-883、202、750标准。所以，针对不同等级的电子产品，都有相关的标准来评定整个质量。

在体系认证方面，生产厂商分为ISO9001认证体系和两大认证体系，它是所有生产厂商或质量管理体系厂商认证体系的核心准则。二是以汽车零部件制造管控体系标准为重点的IATF16949。

 

 

AEC-Q100和IATF16949有什么区别？
 

 

大家有时候可能会疑惑，AEC-Q100和IATF16949到底有什么区别？这两个标准所约束的方向是不一样的。

我们来做个横向对比，首先AEC-Q100和JEDEC是属于技术标准，它有严格的、具体的、标准化的工作程序。而ISO和IATF只是提出一个要求，实际上并没有严格和具体化的数据性表征。

其次，所有的技术标准都有统一和绝对的判决标准，比如AEC-Q100对汽车电子的温度要求是有绝对值的。但是，IATF16949没有统一的判定标准，而是依照各企业自身情况而定，所以它是个体系标准。

第三点，技术标准一般而言以应用为主，而体系标准只是阐述管理思路、逻辑和方法。

最后，一切技术标准均以达到特定目标为目的，体系标准则是规定达到这些目标的具体方法。因此从核心目标上看，技术标准更加注重产品自身，而体系标准则更加注重日常运营和生产活动这一流程。

 

 

每个人都应该先清楚自己有什么目标，然后再去思考遵守哪一个标准。若为进行发展、特定数据收集、明确目标等，则应遵循AEC-Q100的准则。若要升级企业的管理，制造手段以保证日常生产经营活动符合标准，那么就必须借助IATF16949。

 

IATF16949的历史

 

为协调国际汽车质量系统规范，世界主要汽车制造商及协会于1996年成立了一个专门机构，称为国际汽车推动小组，简称为IATF。IATF的成员包括5个国家的协会：美国汽车工业行动集团（AIAG）；意大利汽车工业协会（ANFIA）；德国汽车工业协会（VDA）；法国汽车制商委员会（CCFV）和汽车装备工业联盟（FIEV）；和9大OEM汽车制造商：宝马、戴姆勒、克莱斯勒、标致-雪铁龙、菲亚特、福特、通用、雷诺和大众等。

 

 

针对IATF16949标准，有5大工具：产品质量先期策划和控制计划、潜在失效模式和后果分析参考手册、测量系统分析参考手册、统计过程控制参考手册、生产件批准程序。

产品质量先期策划与控制计划就是每一个企业尤其是生产制造企业对其整体的生产制造进行计划与规划安排。潜在失效模式及后果分析参考手册所谓FMEA，主要是针对拿到失效结果后，如何去分析的参考。测量系统分析参考手册叫做MSA，这主要是对于产品生产完成之后，我们应该如何对其进行测试，测试的设备是否齐全，能否让之后的整个产品的质量符合标准呢？统计过程控制保证了制造过程中没有错误。生产件批准程序对全部生产流程进行控制，从开发到小批量出货，再到批量生产，批准流程均有相应的规定。

所以16949是一个定制得非常仔细的方法论，所有汽车或汽车零部件相关企业都会遵从16949的质量体系过程。
 

 

AEC-Q100怎么来的？
 

 

AEC是由Chrysler-Ford-GM于1994年联合发起组成，目前会员已遍及全球各大车厂、Tier 1和集成电路厂家。AEC技术委员会负责制定车规级器件可靠度标准AEC-Q系。汽车电子的Fab./OSAT都要遵从车用器件供货商质量系统（IATF16949），但Design House只需要遵从ISO9001。

 

AEC-Q系列根据产品分类不同，认证标准也不同。其中AEC-Q100主要针对IC产品，Q101主要针对分立器件，Q102主要针对光电器件，Q103主要针对MEMS，Q104主要针对MCM，Q105主要针对触摸屏系统，Q200主要针对被动型器件。所以大多数IC设计公司，大家都非常关注AEC-Q100。

 

 

那么AEC-Q100的认证技术来源是哪里？有10%-20%来自各大车厂自己的规范，80%是来自国际规范，比如ISO 16750、SAE (美国自动车工程师协会)等。

 

1.5%的失效率在汽车上后果不堪设想

 

接下来讲一下为什么要做零缺陷，特别是在芯片级。对于汽车而言，使用的电子零部件数量相当大。以传统车为例，基本以300个IC组成一个ECU单元，50个ECU组成一辆车。假设300个IC有1 PPM（每百万个零件中的失效个数），那么一整台车就有15000 PPM，即100台车中就有1.5台失效。

即使供应链上下游制造商合作，1.5%失效率都将给安全性要求很高的车辆带来非常恐怖的后果。因此对汽车制造行业而言，仅有一项指标即零缺陷。如今各零部件厂商或终端厂商均付之以巨大的努力与劳动，设计端与制造端均做着各种改良，以保证零缺陷为终极。正因为如此，如今汽车电子的门槛如此之高，常常因一次错误，而导致人员伤亡。

还有一点，为什么说汽车电子的测试环境或质量要求那么高？由于汽车整体应用环境较为严酷，如温度、车外环境温度都将面临着急冷急热等问题，车内温度将表现出不同分布规律，离引擎较近的地方温度会比较高，刹车片部位可能瞬间上百度温度。也有震动，碰撞和湿度等因素，要求产品能够经受住恶劣环境拷打。尽管在设计阶段对上述条件作了布置与排列，但是在最后的测试阶段上述指标仍是适用的。只有实操之下对有问题的器件进行测试，才能不把问题留在下一关。

 

AEC-Q100就是车规认证吗？

 

大家一直认为AEC-Q是不是有所谓的车规认证环节，这里要打消一个误解。

首先，实际上AEC是一个联盟组织，并不是委员会。AEC未设立认证委员会, 因此没有“AEC Certification”。它不像ISO或者IATF在全球有标准化委员会。

其次，产品公司只要根据AEC标准，通过完整AEC验证后，就可自行对外宣告获得AEC Qualified(资格验证)或经由中立第三方实验室出具AEC Qualified报告，但是通过ISO或IATF不能自行对外宣告。

所以获得资格验证并没有那么难，那么如何获得呢？有以下几个标准：

产品根据AEC标准要求,完整并成功地通过每项试验

 

样品必须由3个不连续生产的晶圆批次和封装批次组成

 

样品必须将每一根PIN脚通过的ESD电压纪录于产品数据表内

 

在核查期间发生的任何故障都必须完整地记录在案—分析真因和执行纠正措施以及证实能有效地防止在发

 

第三方闭环实验室也要符合以下要求：

 

须符合ISO/IECQ 17025认证

 

须具备完整AEC可靠性、电性与物性故障分析和性能读点能力

 

1.所有数据可追溯性

 

2.避免锡须断裂

 

3.预防样品于运送途中损坏

 

4.确保数据读点于要求时间内完成

车企可依需要进行实验室和生产制造供应链现场稽核或进行抽验。因此，拿到AEC-Q100认证只是刚入门，并不能称为真正的汽车电子，必须充分满足IATF16949体系，才能真正获得汽车电子供应准入证。这我们需要弄清楚的是，曾经有一个人说过他的产品为什么AEC-Q100都没有办法进车厂而无法前装的原因。

 

如何启动AEC-Q100认证？

 

第一步，确定温度等级。AEC-Q100有四个温度等级：0，1，2，3。其中0为最高级别，相应的温度区间为-40°C-150°C。若能达到0级要求则代表您的产品可以用于汽车的各个部件。

 

 

第二步，跑Test Flow。不同制造环节将进行不同试验，产品在送样过程中需要对这些过程进行完整体验，目前第三方实验室条件齐全，在全部试验合格之后即可通过验证。

 

 

我们来对比下面向汽车电子的AEC-Q100与面向消费电子的JEDEC 47有哪些不同。首先，样品数量上，汽车电子是消费类的三倍，比如JEDEC对消费类样品数量规定在225颗以上，但AEC-Q100就需要715颗以上。其次，AEC-Q100要求对所有产品进行可靠性测试，以保证在批量生产中实现零缺陷而消费类则无此条款，可进行抽检。对功能性测试而言，各汽车零部件厂商监测数据均需要给出，即使是准确到个别零件。所以大家想做汽车类产品，一定要重视质量测试。

 

 

最后和大家分享下，从AEC-Q100到IATF16949整个流程。

 

第一步，或者决定产品用于汽车的哪一部分并决定温度等级，这都是各厂家所规定的。

 

第二步，提供 IC POD.(Package Outline Drawing，封装规范标准)，POD确定了整个产品的外观尺寸，以及引脚的数量和间距。

 

第三部分它是为产品设计自身提供数据，如特定参数，功能和测试电路。

 

上述三步可以交给专业的测试机构来完成测试。

 

 

最后一步是面向最终大规模量产的一套测试流程，有以下几个测试：

 

Input QC

 

Tri-temperature ATE testing

 

Outlier screening

 

Production Burn-In

 

Sensor Preaging Calibration

 

Package

 

Output QC