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自动驾驶已在来路上,汽车芯片“零缺陷”的根基在哪里?

作者:【Designer】奕霖 发布时间:2019/4/15 来源:电子发烧友 浏览量:13 相关关键词: 半导体 芯片 物联网 电子元器件
半导体技术正在推动百年汽车产业的革命。随着ADAS系统的升级,向无人驾驶的无限接近,越来越多的CMOS传感器、MEMS传感器以及探测雷达被用来感知周围环境。同时,新能源汽车动力系统的电气化使得功率器件使用量大幅增加,而由于其动力结构发生改变,也为
电源管理
芯片带来了新的发展机会……在自动驾驶和新能源的“双驱力”下,半导体正在颠覆传统汽车产业的路上高歌猛进。根据普华永道数据,到2030年,一辆电动车和L5级别的无人驾驶汽车中,电子元器件成本约占整车成本的50%。

技术是把双刃剑。半导体在驱动汽车革命前进的同时,也带来了一定的风险。统计显示,47%的零公里故障源于电子元器件缺陷。这其中包括随机故障(18%),系统故障(29%)和测试覆盖率故障(14%)。随着汽车的自主化程度越来越高,芯片的缺陷检测正变得越来越重要。

制程控制从源头为汽车芯片安全保驾护航汽车芯片越来越小的尺寸以及更高的集成度,使得生产制造更为复杂。而任何细小的错误都将导致重新流片,付出巨大的代价。从晶圆到封装、组装,到汽车出厂后的零公里故障,再到最后的召回,每错过一个阶段,纠正问题的成本就会增加10倍。那么,如何能在源头就发现问题,最低成本消除缺陷?
KLA作为从事制程控制及良率管理解决方案的设备提供商,提出使用检测、量测以及数据分析的办法,在晶圆检测阶段就能找到问题,帮助客户在最短时间内提升最高良率。
KLA的制程控制主要包含两个部分,一是检测:找出关键缺陷,二是量测,测量关键参数,例如线宽、高度及侧壁刻蚀角等等。KLA帮助客户检测和量测每个关键制程步骤,第一时间找出在制程中导致可靠性问题的缺陷,把问题尽早解决。

潜在的可靠性缺陷是最危险的!
因为事关人身安全,因此零缺陷对于汽车行业至关重要。下图中,最右侧的坏die在进行电性能异常芯片测试时无法通过,较容易被识别出。最危险的是中间存在潜在缺陷的die,它很有可能在测试过程中被忽略,混入车身系统中。当你驾驶汽车时,随着电子迁移、张力迁移等变化,它可能会发生短路。

KLA企业高级传播总监Becky Howland介绍,潜在的可靠性缺陷是最危险的!它可能会通过各种标准测试,在设备发货时也不会发现问题,但它们在不同环境中可能会以某种方式激活,最终影响整个系统的运行或导致系统失效。
好消息是,潜在缺陷与致命缺陷的检测实际上是相同的。只要你知道如何检测影响良率的致命缺陷,提高机台的灵敏度,就能测量到影响芯片可靠性的缺陷,而这方面正是KLA的专业领域。她补充:“KLA目前正在开发在线零件平均测试(Inline PAT,缩写:I-PAT)技术来防止芯片漏检,并且通过牺牲较少的良率,而显著提升可靠性。”
汽车电子制程控制三要素
Becky Howland表示,汽车电子发展很快,一些前沿的汽车电子芯片对可靠性提出了新要求。为满足这些要求,需要新的制程控制方法。主要有三点:一是大大减少基线缺陷;二是可以捕捉偏移的更高的采样率;三是智能在线缺陷检测,提升筛选的准确性。

KLA利用I-PAT技术实现更好的芯片筛选
PAT的测试流程如下:首先,对晶圆进行电气测试;其次,把硬件和PAT算法组合,检测出违反特定测试规范的异常或故障芯片;最后,将异常芯片去除。
Becky Howland介绍:“利用基于硬件(检测设备)和软件(数据分析)的I-PAT技术,寻找那些在总体生产中的多个常规检测中累计缺陷异常多的芯片。这些异常芯片更可能包含潜在的可靠性缺陷。通过将I-PAT结果与电性能异常芯片测试相结合,改进芯片的整体‘通过/不通过’决策。”
KLA中国区总经理张智安补充,在使用I-PAT技术之前,可能存在over kill的情况,即把坏掉的die周围出问题概率较高的die统统去除,这是一种为了确保可靠性可能会浪费良率的做法。但是通过I-PAT技术,可以实现更为智能的识别,修正Over Kill,弥补under kill。
随着汽车的电气化、自动化和智能化的程度越来越高,芯片缺陷检测也将变得越来越重要。并且,
机器学习和人工智能的运算能力和功能也日益强大,将会更多地参与到汽车芯片异常检测之中。
Becky Howland表示,KLA在不断扩充视野,通过收购Orbotech等公司,业务版图扩展到了PCB
和平板显示的生产制造方面。过去的一年中,也是KLA财务表现最强劲的一年,出货量超过42亿美元,营业额超过43亿美元,毛利率超过64%,每股盈利9.14美金。2018财年Q4,中国大陆的表现非常强劲,设备出货量占据全球市场23%。
站在新的起点,原KLA-Tencor正式更名为KLA,同时启用新logo。寓意为Keep Looking Ahead,以激励公司自身和全球一万名员工。

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