车规级AEC-Q100、AEC-101、AEC-200标准解读

AEC-Q100标准

Q100是最早的一个标准，初版是1994 年 6 月提交给了所有的 IC 供应商，现在的Rev H版本是2014.09.11发布的，至今没有再更新了。我们先来看一下标准的全称: Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Integrated Circuits，基于集成电路应力测试认证的失效机理，名字有点长，所以一般就叫“集成电路的应力测试标准”。集成电路应该算是用得最多的，大家也最关注的，所以我们就把Q100讲得详细一点。Q100除主标准(base document)外，还有12个分标准，从001到012，分别如下：

• AEC-Q100 Rev-H: Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Integrated Circuits(base document)，主标准。
• AEC-Q100-001 Rev-C: Wire Bond Shear Test，邦线切应力测试。
• AEC-Q100-002 Rev-E: Human Body Model (HBM) Electrostatic Discharge Test人体模式静电放电测试。
• AEC-Q100-003 Rev-E: Machine Model (MM) Electrostatic Discharge Test，[Decommissioned] 机械模式静电放电测试，已废止，因为JEDEC里面也给淘汰了。
• AEC-Q100-004 Rev-D: IC Latch-Up Test集成电路闩锁效应测试。
• AEC-Q100-005 Rev-D1: Non-Volatile Memory Program/Erase Endurance, Data Retention, and Operational Life Test 非易失性存储程序/擦除耐久性、数据保持及工作寿命的测试。
• AEC-Q100-006 Rev-D: Electro-Thermally Induced Parasitic Gate Leakage Test (GL) [Decommissioned] 热电效应引起的寄生门极漏电流测试，已废止，因为认证测试不需要了（lack of need）。
• AEC-Q100-007 Rev-B: Fault Simulation and Test Grading，故障仿真和测试等级。
• AEC-Q100-008 Rev-A: Early Life Failure Rate (ELFR) 早期寿命失效率。
• AEC-Q100-009 Rev-B: Electrical Distribution Assessment电分配的评估。
• AEC-Q100-010 Rev-A: Solder Ball Shear Test锡球剪切测试。
• AEC-Q100-011 Rev-D: Charged Device Model (CDM) Electrostatic Discharge Test带电器件模式的静电放电测试。
• AEC - Q100-012 - Rev-: Short Circuit Reliability Characterization of Smart Power Devices for 12V Systems 12V 系统灵敏功率设备的短路可靠性描述。

13个文档中，2个已经是废止状态，012适用于我们之前电气架构里面讲过的HSD和LSD等智能芯片。

举个例子，从下面这个英飞凌的HSD芯片手册里面我们就能看到，ESD测试依据了AEC-Q100-002和011，短路测试用到了012。

温度范围

做过汽车电子设计的小伙伴们应该都了解，温度在汽车电子设计中非常关键，所以选芯片时，温度范围这个参数就非常关键。

AEC-Q100从REV G升级到H版后，删掉了Grade 4，也就是不能用于车载应用的0度～+70度温度范围。

器件认证测试

AEC-Q100的测试项目非常多，一共分成了7个测试组群，我们大概了解一下就可以了。

• 测试群组A：环境压力加速测试，如室温、高温，湿度，温湿度循环等；
• 测试群组B：使用寿命模拟测试，室温、高低温寿命测试；
• 测试群组C：封装组装整合测试 ，主要是邦线相关的测试；
• 测试群组D：芯片晶圆可靠度测试，如电迁移，热载流子等；
• 测试群组E：电气特性确认测试；如ESD，EMC，短路闩锁等；
• 测试群组F：瑕疵筛选监控测试，过程平均测试及良率分析；
• 测试群组G：封装凹陷整合测试，包括机械冲击、震动、跌落等测试。

我把标准里面的整个测试流程贴出来了，大家可以感受一下这个复杂度，体会一下这个认证的难度。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、闩锁效应、芯片剪切等方面的试验，涉及的芯片阶段从设计（变更、晶圆尺寸）、晶圆制造（光刻、离子注入、制造场所转移），到封装（引线材质、芯片清洁、塑封、制造场所转移）等。

再看下具体的要求，比如Grade 0温度循环是在-55度～+150度进行2000个循环，所有等级（Grade0～3）的高温工作要求都是1000个小时，也就是42天，大家感受一下，光温度箱的电费都不少钱。总结一下AEC-Q100测试：

• 测试分成了7个测试组群；
• 循环类多数都是1000个循环；
• 耐久类多数都是1000小时；
• 共计45种各类试验项目；
  
  AEC-Q101标准
  Q101标准是用于分立半导体器件的，标准全称：Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Discrete Semiconductors，基于分立半导体应力测试认证的失效机理，名字有点长，所以一般就叫“分立半导体的应力测试标准”。现在的Rev E版本是2021.03.01刚发布的最新版。 Q101除主标准外，还有6个标准，从001到006，分别如下：
  • AEC-Q101-001 Rev-A: HBM ESD，人体模型静电测试。
  • AEC-Q101-002 Rev-A: MM ESD，机械模式静电测试，和Q100一样，已废止。
  • AEC-Q101-003 Rev-A: 邦线切应力测试。
  • AEC-Q101-004 Rev-:多种测试。
  • AEC-Q101-005 Rev-: 带电器件模式的静电测试。
  • AEC-Q101-006 Rev-: 12V系统灵敏功率设备的短路可靠性描述。

6个文档中，1个已经是废止状态，006适用于我们之前电气架构里面讲过的一些不在Q100范围内的HSD或LSD智能器件。
标准范围
集成电路大家听得比较多，也容易理解，但是分立半导体器件估计非业内人士都是第一次听到，我就大概解释下哪些算是分立半导体器件。先放张标准原图，大家感受一下：

AEC-Q101按Wafer Fab晶圆制造技术，分为以下几种，主要是MOS、IGBT、二极管、三极管、稳压管、TVS、可控硅等。
温度范围
关于温度范围这块儿，比起Q100针对芯片区分了4档温度范围、最高才150度，Q101标准简单粗暴，规定最低温度范围就是-40度～+125度，你可以高，但不能低。
AEC-Q200标准
Q200标准是用于被动器件的，标准全称：Stress Test Qualification For Passive Components，被动器件应力测试认证，这个名字比Q100和101短多了。现在的Rev D版本是2010年的，距今已经十几年了。 Q200除主标准外，还有7个标准，从001到007，分别如下：

• AEC-Q200-001 Rev-B: 阻燃性能测试
• AEC-Q200-002 Rev-B: HBM ESD，人体模型静电测试
• AEC-Q200-003 Rev-B: 断裂强度测试
• AEC-Q200-004 Rev-A: 可恢复保险丝测试。
• AEC-Q200-005 Rev-A: 板弯曲/端子邦线应力测试。
• AEC-Q200-006 Rev-A: 端子应力（SMD贴片元件）/切应力测试。
• AEC-Q200-007 Rev-A: 浪涌电压测试。

4.3.1 标准范围
非业内人士，估计第一次听到被动器件这个词，我就大概解释下，哪些算是被动器件。先放张标准原图，大家感受一下：
 

AEC-Q200涵盖的范围包括：电阻、电容、电感、变压器、压敏电阻、热敏电阻、聚合物可恢复保险丝、晶体等，这些基本上大家都很熟悉。
温度范围
关于温度范围这块儿，因为Q200中包含了电容等对温度很敏感的器件，区分了5档温度范围，最高到150度。你过了哪一档，可以向下覆盖，比如你过了Grade 1，你可以声称满足Grade 2，但是不能向上。
不同温度等级的电容，材质和工艺都是不同的，价格当然也不一样，应用也不一样，所以按温度进行分级是必要的。这个从标准里也能看出来，Grade 0是哪儿都能用，Grade 1可以用于发动机舱多数应用，Grade2和3用于乘客舱，而4级就不能用于车载应用了。

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