汽車工業(yè)推動(dòng)了半導(dǎo)體IC可靠性的發(fā)展
對于汽車?yán)锼捎玫纳锨€(gè)芯片,有一個(gè)淺顯的事實(shí),即它們都不能失靈。 可靠性對于汽車半導(dǎo)體元件至關(guān)重要,任何在行駛途中發(fā)生故障的芯片都可能導(dǎo)致昂貴的維修費(fèi)用,甚至可能造成人身傷害甚至死亡。為了滿足汽車行業(yè)的這一特殊要求,半導(dǎo)體制造商必須解決和提高芯片的可靠性。
雖然汽車的基本功能并沒有改變 - 依然是將人員和事物從一個(gè)地方運(yùn)送到另一個(gè)地方 - 汽車技術(shù)和功能卻隨著時(shí)間的推移而不斷發(fā)展和增加。汽車制造商不斷加入新的功能讓我們的汽車更加高效和安全,并提供更多娛樂 - 這些功能都需要使用半導(dǎo)體元件。如今,電子元件占汽車制造總成本的35%,預(yù)計(jì)到2030年這一比例將增加到50%。如今一輛汽車可能需要數(shù)千個(gè)芯片才能支持它的技術(shù)功能(電子燃油噴射,氣電混合動(dòng)力等)、安全功能(防鎖剎車,安全氣囊等)、和便利功能(衛(wèi)星導(dǎo)航,與智能手機(jī)結(jié)合等)。而且,隨著無人駕駛技術(shù)在可行性和普及性方面的進(jìn)步,無人汽車所需的傳感器和AI(人工智能)所需的芯片數(shù)量將迅速增加。
對于汽車?yán)锼捎玫纳锨€(gè)芯片,有一個(gè)淺顯的事實(shí),即它們都不能失靈。 可靠性對于汽車半導(dǎo)體元件至關(guān)重要,任何在行駛途中發(fā)生故障的芯片都可能導(dǎo)致昂貴的維修費(fèi)用,甚至可能造成人身傷害甚至死亡。為了滿足汽車行業(yè)的這一特殊要求,半導(dǎo)體制造商必須解決和提高芯片的可靠性。
幸運(yùn)的是,對于半導(dǎo)體制造商來說,他們很清楚芯片的可靠性與什么相關(guān):那就是缺陷! 事實(shí)上,對于設(shè)計(jì)良好的半導(dǎo)體制造工藝和產(chǎn)品來說,隨機(jī)缺陷就是造成芯片早期可靠性問題的主要根源。
對于半導(dǎo)體制造商來說,有兩種芯片缺陷最為重要:
(1) 致命缺陷: 這些缺陷會(huì)導(dǎo)致芯片在半導(dǎo)體制造過程中的最后測試階段失敗。具有致命缺陷的芯片永遠(yuǎn)不會(huì)離開制造廠。因此致命缺陷影響半導(dǎo)體制造商的成品率。
(2) 潛在缺陷:這些缺陷會(huì)導(dǎo)致芯片在老化或使用一段時(shí)間后失效。今天,大多數(shù)帶有潛在缺陷的芯片將通過最終測試,并將在供應(yīng)鏈上持續(xù)向前,包括安裝在汽車上。但是,最終的潛在缺陷會(huì)導(dǎo)致芯片失靈 - 而芯片可靠性出問題就會(huì)影響汽車的可靠性。
有趣的是,致命缺陷(影響成品率)和潛在缺陷(影響可靠性)之間是相關(guān)的。 影響成品率的缺陷類型也會(huì)影響可靠性; 兩者的區(qū)別主要在于缺陷尺寸大小以及出現(xiàn)在芯片圖案結(jié)構(gòu)上的位置不同。例如,橋接缺陷(即多余的材料造成兩條不應(yīng)連接的線路出現(xiàn)連接并短路)是一個(gè)會(huì)影響成品率的致命缺陷。 部分橋接缺陷 - 兩條線之間的多余材料還沒有造成連接 – 則是潛在的缺陷,并可能導(dǎo)致可靠性問題。 隨著環(huán)境和使用,缺陷可能會(huì)變成一個(gè)完整的橋接,最終導(dǎo)致短路和隨之而來的芯片故障。
成品率缺陷與可靠性缺陷之間的這種相關(guān)性不僅僅只是缺陷類型相同:它們都是半導(dǎo)體制造過程中相同的根本原因而導(dǎo)致。失效分析已經(jīng)表明,大多數(shù)可靠性缺陷都源于芯片廠并與生產(chǎn)工藝有關(guān)(并且導(dǎo)致成品率問題)。由于成品率缺陷和可靠性缺陷具有相同的根本原因,因此提高半導(dǎo)體芯片的成品率將有助于提高可靠性! 事實(shí)上,為了提高汽車芯片的可靠性,半導(dǎo)體制造商采取了一個(gè)簡單但卻關(guān)鍵的策略:降低芯片廠的整體隨機(jī)缺陷水平,這是減少產(chǎn)生可靠性缺陷的可能性的最好方法。而且,減少整體隨機(jī)缺陷的最好方法是什么? 是采用世界一流的缺陷減少策略。