【導讀】工業(yè)級器件與汽車級器件的主要區(qū)別主要在于工作溫度范圍，一般而言，工業(yè)級器件的工作溫度范圍為-40℃~+85℃，汽車級器件則是-40℃~+125℃。然而，二者的區(qū)別不僅限于此，應該說汽車級器件比工業(yè)級器件有著更好的性能、更強的溫度適應能力和抗干擾能力（包括抵抗溫度極限、溫差變化的能力以及其它可靠性等），調研發(fā)現(xiàn)，有些廠家的工業(yè)級器件工作溫度范圍也能達到-40℃~+125℃（如ADI），那么汽車級器件的優(yōu)勢就體現(xiàn)在它的性能和可靠性上，而這兩者之間的主要差異就體現(xiàn)產品的整個生產、管控以及測試環(huán)節(jié)。
01/ 標準 /
汽車級器件是在工業(yè)級器件的基礎上，有著一套更嚴格的標準，ISO/TS 16949標準和AEC系列標準已經(jīng)成為IC企業(yè)進入汽車產業(yè)鏈的基本條件。
1、 ISO/TS 16949
ISO/TS 16949標準是以ISO 9001：2000為基礎開發(fā)的針對汽車行業(yè)質量系統(tǒng)管理標準，其中PPAP（Production Parts Approval Process，生產件批準程序）要求汽車級器件需擁有詳細完整的數(shù)據(jù)和文件，并在PPAP的文件中列出芯片制造商所需采取的生產和質量保證程序。
PPAP用來確定供貨商在零件實際量產的過程已經(jīng)正確理解了客戶的工程設計記錄和規(guī)格中的所有要求，并評估其是否具有持續(xù)滿足這些要求的潛在能力，從而保證器件的質量。
2、 AEC系列標準
汽車級器件主要遵循的AEC（Automotive Electronics Council，汽車電子委員會）系列標準有AEC-Q100、AEC-Q101、AEC-Q001/Q002/Q003等。
AEC-Q100是針對主動零件（微控制器與集成電路等）的，主要在于預防產品各種可能發(fā)生的狀況或潛在的失誤機會，引導供貨商在開發(fā)的過程中就能生產出符合此規(guī)范的芯片。AEC-Q100對每一個申請的個案進行嚴格的質量與可靠度確認，即確認制造商所提出的產品數(shù)據(jù)表、使用目的、功能說明等是否符合當初宣稱的功能，以及在多次使用后是否能始終如一。此標準的最大目標是提高產品的良品率，這對供應商來說，無論是在產品的尺寸、合格率或者成本上都是很大的挑戰(zhàn)。AEC-Q100詳細規(guī)范了對于IC器件的各項要求，也代表了汽車級器件制造商對產品安全的要求。AEC-Q100規(guī)范了7大類共41項的測試：
（1）群組A- 加速環(huán)境應力測試（ACCELERATED ENVIRONMENT STRESS TESTS） 共 6 項測試，包含：PC、THB、HAST、AC、UHST、TH、TC、PTC、HTSL。
（2）群組B- 加速生命周期模擬測試（ACCELER-ATED LIFETIME SIMULATION TESTS） 共 3 項測試，包含：HTOL、ELFR、EDR。
（3）群組C- 封裝組裝完整性測試（PACKAGE ASSEMBLY INTEGRITY TESTS）共 6 項測試，包含：WBS、WBP、SD、PD、SBS、LI。
（4）群組D- 晶片制造可靠性測試（DIE FABRICA-TION RELIABILITY TESTS）共 5 項測試，包含：EM、TDDB、HCI、NBTI、SM。
（5）群組E- 電性驗證測試 （ELECTRICAL VERI-FICATION TESTS） 共 11 項測試，包含：TEST、FG、HBM/MM、CDM、LU、ED、CHAR、GL、EMC、SC、SER。
（6）群組F- 缺陷篩選測試 （DEFECT SCREENING TESTS）共 11 項測試，包含：PAT、SBA。
（7）群組G- 腔封裝完整性測試 （CAVITY PACK-AGE INTEGRITY TESTS） 共 8 項測試，包含：MS、VFV、CA、GFL、DROP、LT、DS、IWV。
AEC-Q101標準針對對象為離散組件，包括了分離半導體原件的應力測試（包含測試方法）。
AEC-Q001/Q002/Q003標準主要為一些指導性原則。
AEC-Q001主要提出參數(shù)零件平均測試（Param etric Part Average Testing，PPAT）方法，用來檢測外緣半導體組件異常特性的統(tǒng)計方法，將異常組件從所有產品中剔除。
AEC-Q002是基于統(tǒng)計原理，屬于統(tǒng)計式良品率分析，為組件制造商提供使用統(tǒng)計技巧來檢測和移除異常芯片組件的婦女廣發(fā)，讓制造上能在晶圓及裸晶階段就能及早發(fā)現(xiàn)錯誤并將之剔除。
AEC-Q003是針對芯片茶農的典型表現(xiàn)所提出的特性化指導原則，用來生成產品、制程或封裝的規(guī)格與數(shù)據(jù)表，目的在于手機組件、制程的數(shù)據(jù)并進行分析，以了解此組件與制程的屬性、表現(xiàn)和限制，和檢查這些組件或設備的溫度、電壓、頻率等參數(shù)特性表現(xiàn)。
在器件生產的每一環(huán)節(jié)，都會有相應的對工藝質量的檢驗。同時，在器件的生產完成后，會進行對器件的一整套的測試篩選。工業(yè)級器件的測試一般是在室溫下對產品手冊中顯示的各項指標進行檢驗，那么汽車級器件在完全檢驗各項指標的同時，還會在-40~+125℃或等效溫度環(huán)境進行檢驗，同時汽車級器件還會按照AEC-Q100標準進行檢驗，這就極大地提高產品的良品率和產品一致性。
02/ 選材與設計 /
通常，器件在生產過程中用到的主要材料有：晶圓（Wafer）、引線框架（Lead Frame）、銀漿（Epoxy）、綁定線（Bond wire）、塑封材料（Mold Compound）。
汽車級器件在材料的選擇和設計上，主要的方式如下：
（1）與工業(yè)級器件的選材和設計無差別（器件差異性體現(xiàn)在后續(xù)工藝以及測試等環(huán)節(jié)）；
（2）考慮到汽車級器件更好的溫度適應能力，使用更優(yōu)質的材料或者更好的封裝設計，如使用陶瓷封裝材料、增加散熱片設計等。
根據(jù)調研ADI和TI，在選材和設計以上兩種方式都有存在，而且沒有明顯傾向性那種更好，一般根據(jù)產品需求而定。
03/ 生產工藝與測試 /
從來料質量檢查、器件生產、器件測試篩選直到最后完成入庫，整套過程都是有著成熟、完善的流程的。那么與工業(yè)級器件相比，汽車級器件由于其更高的溫度適應能力、產品一致性以及可靠性等要求，在流程上主要體現(xiàn)為測試篩選。
器件一般的生產工藝流程如下圖所示，黃色高亮部分表示為汽車級器件比工業(yè)級器件更多的篩選流程。
除了上述這種與工業(yè)級器件區(qū)分的汽車級器件生產方式外，還有一種較為常見的汽車級器件生產方式：從設計、選材、制造、一直到器件的生產完成，汽車級器件與工業(yè)級器件在整個過程都是完全相同的，在器件生產完成后，經(jīng)過一次汽車級器件的程序測試，通過的則列入汽車級器件的測試行列，未通過的再次用工業(yè)級/商業(yè)級器件程序測試。通過程序測試進入汽車級器件篩選范圍的，同樣將進行常溫和高溫環(huán)境的器件參數(shù)測試、AEC系列汽車級專用標準測試等。
04 / 管理 /
從生產過程管理、操作人員管理、設備管理等方面，汽車級器件與工業(yè)級器件也是有一定的區(qū)別的。
1、生產過程管理
通常，工業(yè)級器件的生產過程是制造商按照各工藝階段的一般要求進行管控，而汽車級器件則需要嚴格遵守TS16949標準，PPAP中要求了汽車級器件在制造過程中需采取的所有生產和質量保證程序。
對于按照標準制定的生產過程跟蹤單，對各工藝環(huán)節(jié)都做出了記錄。一般工業(yè)級器件的生產過程跟蹤單為白色，汽車級器件的生產過程跟蹤單為黃色，而且有明顯的“Automotive”標志。
2、 操作人員管理
對于生產過程中操作人員（Production Operator，PO）的管理上，根據(jù)工藝階段對應PO不同的工作崗位，都是有相關培訓和測試的，通過培訓和測試方可獲得上崗資質。汽車級器件的PO會與工業(yè)級器件PO區(qū)分，經(jīng)過專門的汽車級器件工藝培訓和資質審查，會比工業(yè)級器件的PO管理更加嚴格、規(guī)范，以TI為例，其工業(yè)級器件PO通過培訓和考試即可上崗，而汽車級器件PO管理方式如下：
（1）新的汽車級PO至少需要三個月的崗位工作經(jīng)驗，需要三個月零操作失誤，需要參加汽車級PO資格培訓并通過考試和取得相應的資質證明；
（2）每個汽車級PO都需要參加每年一次的汽車級PO資格再培訓，并重新參加和通過資格考試；
（3）汽車級PO通常崗位穩(wěn)定。
3、 設備管理
通常，制造商的設備都會有定期的檢查和維護，汽車級器件的設備相比工業(yè)級器件在設備維護上頻率會更高，同時，汽車級器件的生產設備都是具有汽車級器件生產的資質，并且掛牌“Automotive”（TI的設備管理）。
以上為調研了ADI、TI等主要半導體制造商的汽車級器件和工業(yè)級器件的生產過程記錄，從標準、選材與設計、生產工藝與測試、管理等方面進行了對比和描述。總的來說，汽車級器件在整個生產過程相比工業(yè)級器件更為完善、嚴格的管控，都是為了汽車級器件更好的溫度適應能力、更優(yōu)質的器件性能、更高的一致性和可靠性。
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