【導(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(diào)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(dá)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(chǎn)品的整個生產(chǎn)、管控以及測試環(huán)節(jié)。
01/ 標(biāo)準(zhǔn) /
汽車級器件是在工業(yè)級器件的基礎(chǔ)上，有著一套更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，ISO/TS 16949標(biāo)準(zhǔn)和AEC系列標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為IC企業(yè)進(jìn)入汽車產(chǎn)業(yè)鏈的基本條件。
1、 ISO/TS 16949
ISO/TS 16949標(biāo)準(zhǔn)是以ISO 9001：2000為基礎(chǔ)開發(fā)的針對汽車行業(yè)質(zhì)量系統(tǒng)管理標(biāo)準(zhǔn)，其中PPAP（Production Parts Approval Process，生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序）要求汽車級器件需擁有詳細(xì)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(chǎn)和質(zhì)量保證程序。
PPAP用來確定供貨商在零件實際量產(chǎn)的過程已經(jīng)正確理解了客戶的工程設(shè)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(zhì)量。
2、 AEC系列標(biāo)準(zhǔn)
汽車級器件主要遵循的AEC（Automotive Electronics Council，汽車電子委員會）系列標(biāo)準(zhǔn)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(yù)防產(chǎn)品各種可能發(fā)生的狀況或潛在的失誤機會，引導(dǎo)供貨商在開發(fā)的過程中就能生產(chǎn)出符合此規(guī)范的芯片。AEC-Q100對每一個申請的個案進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量與可靠度確認(rèn)，即確認(rèn)制造商所提出的產(chǎn)品數(shù)據(jù)表、使用目的、功能說明等是否符合當(dāng)初宣稱的功能，以及在多次使用后是否能始終如一。此標(biāo)準(zhǔn)的最大目標(biāo)是提高產(chǎn)品的良品率，這對供應(yīng)商來說，無論是在產(chǎn)品的尺寸、合格率或者成本上都是很大的挑戰(zhàn)。AEC-Q100詳細(xì)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(chǎn)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)針對對象為離散組件，包括了分離半導(dǎo)體原件的應(yīng)力測試（包含測試方法）。
AEC-Q001/Q002/Q003標(biāo)準(zhǔn)主要為一些指導(dǎo)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(dǎo)體組件異常特性的統(tǒng)計方法，將異常組件從所有產(chǎn)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(nóng)的典型表現(xiàn)所提出的特性化指導(dǎo)原則，用來生成產(chǎn)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(jìn)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(shè)備的溫度、電壓、頻率等參數(shù)特性表現(xiàn)。
在器件生產(chǎn)的每一環(huán)節(jié)，都會有相應(yīng)的對工藝質(zhì)量的檢驗。同時，在器件的生產(chǎn)完成后，會進(jìn)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(chǎn)品手冊中顯示的各項指標(biāo)進(jìn)行檢驗，那么汽車級器件在完全檢驗各項指標(biāo)的同時，還會在-40~+125℃或等效溫度環(huán)境進(jìn)行檢驗，同時汽車級器件還會按照AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗，這就極大地提高產(chǎn)品的良品率和產(chǎn)品一致性。
02/ 選材與設(shè)計 /
通常，器件在生產(chǎn)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(shè)計上，主要的方式如下：
（1）與工業(yè)級器件的選材和設(shè)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(yīng)能力，使用更優(yōu)質(zhì)的材料或者更好的封裝設(shè)計，如使用陶瓷封裝材料、增加散熱片設(shè)計等。
根據(jù)調(diào)研ADI和TI，在選材和設(shè)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(chǎn)品需求而定。
03/ 生產(chǎn)工藝與測試 /
從來料質(zhì)量檢查、器件生產(chǎn)、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(yīng)能力、產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)方式外，還有一種較為常見的汽車級器件生產(chǎn)方式：從設(shè)計、選材、制造、一直到器件的生產(chǎn)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(chǎn)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(jìn)入汽車級器件篩選范圍的，同樣將進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)測試等。
04 / 管理 /
從生產(chǎn)過程管理、操作人員管理、設(shè)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(chǎn)過程管理
通常，工業(yè)級器件的生產(chǎn)過程是制造商按照各工藝階段的一般要求進(jìn)行管控，而汽車級器件則需要嚴(yán)格遵守TS16949標(biāo)準(zhǔn)，PPAP中要求了汽車級器件在制造過程中需采取的所有生產(chǎn)和質(zhì)量保證程序。
對于按照標(biāo)準(zhǔn)制定的生產(chǎn)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(chǎn)過程跟蹤單為白色，汽車級器件的生產(chǎn)過程跟蹤單為黃色，而且有明顯的“Automotive”標(biāo)志。
2、 操作人員管理
對于生產(chǎn)過程中操作人員（Production Operator，PO）的管理上，根據(jù)工藝階段對應(yīng)PO不同的工作崗位，都是有相關(guān)培訓(xùn)和測試的，通過培訓(xùn)和測試方可獲得上崗資質(zhì)。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(xùn)和資質(zhì)審查，會比工業(yè)級器件的PO管理更加嚴(yán)格、規(guī)范，以TI為例，其工業(yè)級器件PO通過培訓(xùn)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(xùn)并通過考試和取得相應(yīng)的資質(zhì)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(xùn)，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(shè)備管理
通常，制造商的設(shè)備都會有定期的檢查和維護(hù)，汽車級器件的設(shè)備相比工業(yè)級器件在設(shè)備維護(hù)上頻率會更高，同時，汽車級器件的生產(chǎn)設(shè)備都是具有汽車級器件生產(chǎn)的資質(zhì)，并且掛牌“Automotive”（TI的設(shè)備管理）。
以上為調(diào)研了ADI、TI等主要半導(dǎo)體制造商的汽車級器件和工業(yè)級器件的生產(chǎn)過程記錄，從標(biāo)準(zhǔn)、選材與設(shè)計、生產(chǎn)工藝與測試、管理等方面進(jìn)行了對比和描述。總的來說，汽車級器件在整個生產(chǎn)過程相比工業(yè)級器件更為完善、嚴(yán)格的管控，都是為了汽車級器件更好的溫度適應(yīng)能力、更優(yōu)質(zhì)的器件性能、更高的一致性和可靠性。
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