车规芯片的AEC-Q100测试标准

一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
二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
三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。
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:
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,这就极大得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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