转:车规芯片的AEC-Q100测试标准
距离上一次发文章已经过去了10个月了,这10个月里,不想错过跟小孩待在一起的每一个时刻……额呸!就是因为懒,一直没有更新文章,特此最近开始逼迫自己不断的学习,重新开始进行公众号的更新。
最近这小半年一直在弄跟芯片相关的一些工作,并且由于缺芯的原因,现在关于芯片的话题也确实很火,但是一般都集中在更为高层的设计,更为上游的制造,更为高大上的产业链布局。但是对于没有半点芯片知识的我等普通工程师来讲,搞点接地气的内容自学一下,还是更符合当前绝大多数人的一些状态。
在我刚入职的时候,就知道车规芯片是需要满足AECQ标准的,所以在进行芯片选型的时候,需要什么类型的芯片,就让对应的芯片公司的销售给出一些推荐,我再从中进行选择。但是却从来没去具体了解过AECQ标准具体是什么标准,这一晃就是十年过去了,欠下的债现在还。
一 ● 汽车半导体器件的标准
AEC其实是Automotive Electronics Council汽车电子协会的简称,并且AECQ标准包括以下几个领域,对于不同领域的电子器件,适用于不同的标准。目前见到的比较多的是AEC-Q100、AEC-Q101、AEC-Q200。
标准类别 |
适用领域 |
AEC-Q100 |
集成电路IC |
AEC-Q101 |
分立器件 |
AEC-Q102 |
离散光电LED |
AEC-Q103 |
传感器 |
AEC-Q104 |
多芯片组件 |
AEC-Q200 |
被动器件 |
二 ● AEC-Q100的子标准
类似于一般汽车零部件的DV测试,AECQ标准其实也就是一种对芯片本身的设计认可的测试标准,分为不同的测试序列,对芯片进行不同维度的测试。
由于最火热的芯片是目前全国甚至全世界的焦点,就先来看看关于芯片的测试标准。AEC-Q100一共分为13个子标准,分别是AEC-Q100主标准和从001到012的12个子标准。
标准编号 |
标准名 |
中文含义 |
AEC-Q100 Rev-H |
Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Integrated Circuits(base document |
基于集成电路应力测试认证的失效机理 |
AEC-Q100-001 |
Wire Bond Shear Test |
邦线切应力测试 |
AEC-Q100-002 |
Human Body Model (HBM) Electrostatic Discharge Test |
人体模式静电放电测试 |
AEC-Q100-003 |
Machine Model (MM) Electrostatic Discharge Test |
机械模式静电放电测试 |
AEC-Q100-004 |
IC Latch-Up Test |
集成电路闩锁效应测试 |
AEC-Q100-005 |
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 |
Electro-Thermally Induced Parasitic Gate Leakage Test (GL) |
热电效应引起的寄生门极漏电流测试 |
AEC-Q100-007 |
Fault Simulation and Test Grading |
故障仿真和测试等级 |
AEC-Q100-008 |
Early Life Failure Rate (ELFR) |
早期寿命失效率 |
AEC-Q100-009 |
Electrical Distribution Assessment |
电分配的评估 |
AEC-Q100-010 |
Solder Ball Shear Test |
锡球剪切测试 |
AEC-Q100-011 |
Charged Device Model (CDM) Electrostatic Discharge Test |
带电器件模式的静电放电测试 |
AEC-Q100-012 |
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 |
三 ● 测试序列及测试内容
如同DV测试的序列和分类,芯片的测试认证一共包括7个序列,分别如下,而这七个序列的测试也是分别引用AEC-Q100中定义的那些测试方法。
测试序列A |
环境压力加速测试,Accelerated Environment Stress |
测试序列B |
使用寿命模拟测试,Accelerated Lifetime Simulation |
测试序列C |
封装组装整合测试,Package Assembly Integrity |
测试序列D |
芯片晶圆可靠度测试,Die Fabrication Reliability |
测试序列E |
电气特性确认测试,Electrical Verification |
测试序列F |
瑕疵筛选监控测试,Defect Screening |
测试序列G |
封装凹陷整合测试,Cavity Package Integrity |
芯片的测试也是有一定的测试顺序,这个顺序在AEC-Q100的标准中也是有所定义的。一共7个测试序列,按照两个层级一共加起来42个测试项目,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。
而测试温度也就是通常所说的Grade等级。在汽车芯片里,分为4个温度等级,分别如下:
对于每个测试序列中的详细测试项目,也在AEC-Q100标准中有详细的描述,并且每种测试的测试时间也根据Grade等级给出了不同的要求。在AEC-Q100的测试中,对于序列A中,测试的样品数很多都是77个,并且要求0 Fails,这就极大得增加了芯片测试的置信度。
TEST GROUP A – ACCELERATED ENVIRONMENT STRESS TESTS |
|||
# |
STRESS |
ABV |
SAMPLE SIZE / LOT |
A1 |
Preconditioning |
PC |
77 |
A2 |
Temperature Humidity-Bias or Biased HAST |
THB or HAST |
77 |
A3 |
Autoclave or Unbiased HAST or Temperature Humidity (without Bias) |
AC or UHST or TH |
77 |
A4 |
Temperature Cycling |
TC |
77 |
A5 |
Power Temperature Cycling |
PTC |
45 |
A6 |
High Temperature Storage Life |
HTSL |
45 |
TEST GROUP B – ACCELERATED LIFET |
|||
# |
STRESS |
ABV |
SAMPLE SIZE / LOT |
B1 |
High Temperature Operating Life |
HTOL |
77 |
B2 |
Early Life Failure Rate |
ELFR |
800 |
B3 |
NVM Endurance, Data Retention, and Operational Life |
EDR |
77 |
TEST GROUP C – PACKAGE ASSEMBLY INTEGRITY TESTS |
|||
# |
STRESS |
ABV |
SAMPLE SIZE / LOT |
C1 |
Wire Bond Shear |
WBS |
30 bonds from a minimum of 5 devices |
C2 |
Wire Bond Pull |
WBP |
|
C3 |
Solderability |
SD |
15 |
C4 |
Physical Dimensions |
PD |
10 |
C5 |
Solder Ball Shear |
SBS |
5 balls from a min. of 10 devices |
C6 |
Lead Integrity |
LI |
from each 10 leads of 5 parts |
TEST GROUP D – DIE FABRICATION RELIABILITY TESTS |
|||
# |
STRESS |
ABV |
SAMPLE SIZE / LOT |
D1 |
Electromigration |
EM |
--- |
D2 |
Time Dependent Dielectric Breakdown |
TDDB |
--- |
D3 |
Hot Carrier Injection |
HCI |
--- |
D4 |
Negative Bias Temperature Instability |
NBTI |
--- |
D5 |
Stress Migration |
SM |
--- |
TEST GROUP E – ELECTRICAL VERIFICATION TESTS |
|||
# |
STRESS |
ABV |
SAMPLE SIZE / LOT |
E1 |
Pre- and Post-Stress Function/Parameter |
TEST |
All |
E2 |
Electrostatic Discharge Human Body Model |
HBM |
See Test Method |
E3 |
Electrostatic Discharge Charged Device Model |
CDM |
See Test Method |
TEST GROUP E – ELECTRICAL VERIFICATION TESTS (CONTINUED) |
|||
# |
STRESS |
ABV |
SAMPLE SIZE / LOT |
E4 |
Latch-Up |
LU |
6 |
E5 |
Electrical Distributions |
ED |
30 |
E6 |
Fault Grading |
FG |
--- |
E7 |
Characterization |
CHAR |
--- |
E9 |
Electromagnetic Compatibility |
EMC |
1 |
E10 |
Short Circuit Characterization |
SC |
10 |
E11 |
Soft Error Rate |
SER |
3 |
E12 |
Lead (Pb) Free |
LF |
See Test Method |
TEST GROUP F – DEFECT SCREENING TESTS |
|||
# |
STRESS |
ABV |
SAMPLE SIZE / LOT |
F1 |
Process Average Testing |
PAT |
--- |
F2 |
Statistical Bin/Yield Analysis |
SBA |
--- |
TEST GROUP G – CAVITY PACKAGE INTEGRITY TESTS |
|||
# |
STRESS |
ABV |
SAMPLE SIZE / LOT |
G1 |
Mechanical Shock |
MS |
15 |
G2 |
Variable Frequency Vibration |
VFV |
15 |
G3 |
Constant Acceleration |
CA |
15 |
G4 |
Gross/Fine Leak |
GFL |
15 |
G5 |
Package Drop |
DROP |
5 |
G6 |
Lid Torque |
LT |
5 |
G7 |
Die Shear |
DS |
5 |
G8 |
Internal Water Vapor |
IWV |
5 |
●总结
满足AEC-Q100仅仅只是车规芯片的第一步,其实要求真正的达到车规芯片的质量,还需要从设计开发流程体系,生产制造体系各个方面来把控,才能真正的满足汽车的质量要求。
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