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    车规芯片的AEC-Q100测试标准

    时间:2022-12-05 15:24来源:一名汽车电子硬件工程师 作者:ictest8_adit 点击:

                  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。
    图片

    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

    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

     

    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。

    图片

    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:

    图片

    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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