電子元器件成本將占50%,如何保障無人駕駛的安全?
半導(dǎo)體技術(shù) 正在推動(dòng)百年汽車產(chǎn)業(yè)的革命。隨著 ADAS系統(tǒng) 的升級(jí),向無人駕駛的無限接近,越來越多的CMOS傳感器、MEMS傳感器以及探測雷達(dá)被用來感知周圍環(huán)境。同時(shí), 新能源汽車 動(dòng)力系統(tǒng)的電氣化使得功率器件使用量大幅增加,而由于其動(dòng)力結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,也為電源管理芯片帶來了新的發(fā)展機(jī)會(huì)……在自動(dòng)駕駛和新能源的“雙驅(qū)力”下,半導(dǎo)體正在顛覆傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的路上高歌猛進(jìn)。根據(jù)普華永道數(shù)據(jù),到2030年,一輛電動(dòng)車和L5級(jí)別的無人駕駛汽車中,電子元器件成本約占整車成本的50%。
技術(shù)是把雙刃劍。半導(dǎo)體在驅(qū)動(dòng)汽車革命前進(jìn)的同時(shí),也帶來了一定的風(fēng)險(xiǎn)。統(tǒng)計(jì)顯示,47%的零公里故障源于電子元器件缺陷。這其中包括隨機(jī)故障(18%),系統(tǒng)故障(29%)和測試覆蓋率故障(14%)。隨著汽車的自主化程度越來越高,芯片的缺陷檢測正變得越來越重要。
制程控制從源頭為汽車芯片安全保駕護(hù)航
汽車芯片越來越小的尺寸以及更高的集成度,使得生產(chǎn)制造更為復(fù)雜。而任何細(xì)小的錯(cuò)誤都將導(dǎo)致重新流片,付出巨大的代價(jià)。從晶圓到封裝、組裝,到汽車出廠后的零公里故障,再到最后的召回,每錯(cuò)過一個(gè)階段,糾正問題的成本就會(huì)增加10倍。那么,如何能在源頭就發(fā)現(xiàn)問題,最低成本消除缺陷?
KLA作為從事制程控制及良率管理解決方案的設(shè)備提供商,提出使用檢測、量測以及數(shù)據(jù)分析的辦法,在晶圓檢測階段就能找到問題,幫助客戶在最短時(shí)間內(nèi)提升最高良率。
KLA的制程控制主要包含兩個(gè)部分,一是檢測,找出關(guān)鍵缺陷,二是量測,測量關(guān)鍵參數(shù),例如線寬、高度及側(cè)壁刻蝕角等等。KLA幫助客戶檢測和量測每個(gè)關(guān)鍵制程步驟,第一時(shí)間找出在制程中導(dǎo)致可靠性問題的缺陷,把問題盡早解決。
潛在的可靠性缺陷是最危險(xiǎn)的!
因?yàn)槭玛P(guān)人身安全,因此零缺陷對(duì)于汽車行業(yè)至關(guān)重要。下圖中,最右側(cè)的壞die在進(jìn)行電性能異常芯片測試時(shí)無法通過,較容易被識(shí)別出。最危險(xiǎn)的是中間存在潛在缺陷的die,它很有可能在測試過程中被忽略,混入車身系統(tǒng)中。當(dāng)你駕駛汽車時(shí),隨著電子遷移、張力遷移等變化,它可能會(huì)發(fā)生短路。
KLA企業(yè)高級(jí)傳播總監(jiān)Becky Howland介紹,潛在的可靠性缺陷是最危險(xiǎn)的!它可能會(huì)通過各種標(biāo)準(zhǔn)測試,在設(shè)備發(fā)貨時(shí)也不會(huì)發(fā)現(xiàn)問題,但它們?cè)诓煌h(huán)境中可能會(huì)以某種方式激活,最終影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行或?qū)е孪到y(tǒng)失效。
好消息是,潛在缺陷與致命缺陷的檢測實(shí)際上是相同的。只要你知道如何檢測影響良率的致命缺陷,提高機(jī)臺(tái)的靈敏度,就能測量到影響芯片可靠性的缺陷,而這方面正是KLA的專業(yè)領(lǐng)域。她補(bǔ)充:“KLA目前正在開發(fā)在線零件平均測試(Inline PAT,縮寫:I-PAT)技術(shù)來防止芯片漏檢,并且通過犧牲較少的良率,而顯著提升可靠性。”
汽車電子制程控制三要素
Becky Howland表示,汽車電子發(fā)展很快,一些前沿的汽車電子芯片對(duì)可靠性提出了新要求。為滿足這些要求,需要新的制程控制方法。主要有三點(diǎn):一是大大減少基線缺陷;二是可以捕捉偏移的更高的采樣率;三是智能在線缺陷檢測,提升篩選的準(zhǔn)確性。
KLA利用I-PAT技術(shù)實(shí)現(xiàn)更好的芯片篩選
PAT的測試流程如下:首先,對(duì)晶圓進(jìn)行電氣測試;其次,把硬件和PAT算法組合,檢測出違反特定測試規(guī)范的異?;蚬收闲酒?最后,將異常芯片去除。
Becky Howland介紹:“利用基于硬件(檢測設(shè)備)和軟件(數(shù)據(jù)分析)的I-PAT技術(shù),尋找那些在總體生產(chǎn)中的多個(gè)常規(guī)檢測中累計(jì)缺陷異常多的芯片。這些異常芯片更可能包含潛在的可靠性缺陷。通過將I-PAT結(jié)果與電性能異常芯片測試相結(jié)合,改進(jìn)芯片的整體‘通過/不通過’決策。”
KLA中國區(qū)總經(jīng)理張智安補(bǔ)充,在使用I-PAT技術(shù)之前,可能存在over kill的情況,即把壞掉的die周圍出問題概率較高的die統(tǒng)統(tǒng)去除,這是一種為了確??煽啃钥赡軙?huì)浪費(fèi)良率的做法。但是通過I-PAT技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)更為智能的識(shí)別,修正Over Kill,彌補(bǔ)under kill。
隨著汽車的電氣化、自動(dòng)化和智能化的程度越來越高,芯片缺陷檢測也將變得越來越重要。并且,機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的運(yùn)算能力和功能也日益強(qiáng)大,將會(huì)更多地參與到汽車芯片異常檢測之中。
Becky Howland表示,KLA在不斷擴(kuò)充視野,通過收購Orbotech等公司,業(yè)務(wù)版圖擴(kuò)展到了PCB和平板顯示的生產(chǎn)制造方面。過去的一年中,也是KLA財(cái)務(wù)表現(xiàn)最強(qiáng)勁的一年,出貨量超過42億美元,營業(yè)額超過43億美元,毛利率超過64%,每股盈利9.14美金。2018財(cái)年Q4,中國大陸的表現(xiàn)非常強(qiáng)勁,設(shè)備出貨量占據(jù)全球市場23%。
站在新的起點(diǎn),原KLA-Tencor正式更名為KLA,同時(shí)啟用新logo。寓意為Keep Looking Ahead,以激勵(lì)公司自身和全球一萬名員工。