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本土汽车芯片制造如何提升可靠性?

2018-12-16 08:29来源:未知次阅读

——访KLA-Tencor资深营销总监RobertCappel先生

长期以来,轿车电子芯片是我国芯片业的空白之一。为此,电子产品记者访问了KLA-Tencor公司,请他们共享了轿车芯片制作中的牢靠性操控办法。

轿车芯片与消费类芯片的差异

在工艺技能方面,轿车和消费类芯片根本相同——两者的出产选用相同的工艺过程、设备、图画化等。轿车和消费类芯片的不同在于其牢靠性要求不同。

用“工艺操控”帮忙操控轿车芯片的缺点率

工艺操控战略关于帮忙轿车制作厂到达职业要求的零缺点规范以保证设备牢靠性至关重要。从根本上说,导致轿车IC(芯片)牢靠性毛病的潜在缺点与芯片制作工艺过程中发作的随机缺点直接相关。假如晶圆厂选用恰当的检测设备、采样战略和办法来发现并削减随机缺点率,那么这些工厂在线捕获牢靠性问题的概率会高得多。

在器材制作中,为了削减全体缺点,首要选用的最佳办法是运用继续改善方案来亲近操控工艺,并削减由工艺设备或环境所引起的随机缺点。这需求改善基线产值的根本技能——设备监控(运用Surfscan?无图画和Puma?图画晶圆检测体系)和分区(运用宽带等离子光学检测体系)。尽管这些战略在晶圆厂中已施行多年,但现在必须将规范进步,从而将缺点水平下降来进步IC的牢靠性。

第二种办法是保证对工艺的采样满足频频,能够追溯问题的来源。当工艺偏移不可避免地发作时,零缺点晶圆厂能够精确地知道偏移问题开始和中止的方位,而且能够将受影响的部分进行阻隔,直到能够有用地对其进行处理或扫除。将基线产值进步和可追溯性结合起来,就促进轿车制作厂运用更多的工艺操控设备(75个百分比),并选用比批量出产先进一个节点的工艺操控设备,以便捕获更小的与牢靠性有关的缺点。

越来越受的一个办法是将在线缺点信息不只用于工艺操控,也用于在晶圆厂中辨识有牢靠性危险的芯片,因为出厂前纠正这些问题的本钱最低。轿车工厂长期以来一向依靠的“挑选”办法——即选用高产值设备在制作工艺的后期少量几层上对一切晶圆上100%的芯片进行检测。那些超支(缺点尺度/类型/方位)的问题芯片被扫除或“符号”。尽管该办法关于大缺点是有用的,但却不适用于较小的潜在缺点。一种名为I-PAT?(在线零件均匀测验)的新式专利在线技能或许能够为这个问题找到解决方案。它运用一项已有20年前史的被称为参数化零件均匀测验(ParametricPartsAverageTesting)的轿车职业技能。这种以电子测验为根底的原创办法可用于辨识全体正态分布之外的那些芯片,即使它们契合运用规范。经过献身0.5百分比~2.5%的良率,牢靠功能够得到明显进步。当这些反常芯片被除掉时,有些工厂的牢靠性进步了20百分比~30%。

I-PAT将这一技能转移到出产线上,寻觅那些在全体出产中的多个惯例检测中累计缺点反常多的芯片。这些反常芯片从核算上来讲更或许包含业界迫切希望消除的潜在缺点。I-PAT的成果可用于除掉这些危险芯片。或许,I-PAT成果能够与之后的电性反常芯片测验相结合,改善芯片的全体经过/不经过的决议方案。

良率缺点与牢靠性缺点之间的联系

芯片牢靠性与随机缺点率高度相关。事实上,关于规划杰出的工艺和产品,前期芯片牢靠性问题(外在牢靠性)首要是由随机缺点形成的。杀手缺点(影响良率的缺点)是指那些导致器材在时刻t=0(终究测验)时失利的缺点。潜在缺点(影响芯片牢靠性的缺点)则是指那些导致器材在t 0(老化后)时失效的缺点。杀手缺点(良率)和潜在缺点(牢靠性)之间的联系源于观察到影响良率的那些缺点类型相同也会影响牢靠性。两者的差异首要在于它们的尺度以及它们在器材结构上的方位。

良率和牢靠性缺点之间的联系不只限于少量特定缺点类型;任何或许导致良率丢失的缺点类型都或许引起牢靠性问题。失效剖析标明,大多数牢靠性缺点实际上是来源于晶圆厂的工艺相关缺点。因为良率和牢靠性缺点具有相同的根本原因,因而添加良率(经过削减良率相关缺点)将对进步牢靠性带来额定好处。

未来轿车芯片是否会选用先进工艺?

大多数轿车器材的规划规矩为65nm或更高而且向来是在较陈腐的200mm晶圆厂制作,或许或多或少是在老练的300mm代工厂中制作。但是,转型自动驾驭轿车需求额定的核算才能,而且是旧的器材和晶圆厂所无法供给的。对先进技能以及更多的制作才能的需求将加快轿车产能向高档逻辑300mm代工厂的搬迁。估计到这一趋势,代工厂现已准备好为轿车范畴针对14nm和10nmSoC供给效劳,而且正在开发更小的轿车规划方案。

选用先进工艺出产轿车电子产品所面对的首要应战是在运用为顾客移动产品而规划的办法时会发作工艺基线良率问题以及偏移,并导致牢靠性不尽人意。工艺的不老练带来了施行新工艺操控战略的需求,以避免或许的器材牢靠性毛病。竞赛环境和微弱的商场拉动给晶圆厂带来额定的压力,使其需求比以往更快地到达极为老练的良率。

轿车工业是否是会成为推进先进工艺的开发动力之一?

KLA-Tencor估计,跟着轿车内部自动驾驭功用的使用继续增长,对先进工艺的依靠将会添加。现在3级及以上的高档驾驭辅佐体系(ADAS)的方案需求最先进的核算和存储规划规矩。新车中的高档导航、娱乐和传感器体系也将推进对前沿处理器和存储的需求。移动、核算和存储渠道仍然是高档工艺的首要驱动要素,但跟着自动驾驭功用的使用不断添加,轿车职业也将成为首要的推进力。

我国本乡轿车芯片制作商在牢靠性方面怎么迎头赶上?

具有竞赛优势的轿车半导体工厂将会是那些具有最高的、重复性最好的和最安稳的工艺良率的工厂。这些工厂还会有恰当的办法来辨识和消除包含潜在牢靠性缺点的各种牢靠性缺点。为此,晶圆厂需求具有国际一流的工艺操控、检测和量测战略,其间包含

?最好的检测和量测产品系列;

?侧重于削减缺点密度的继续改善方案;

?一流的量测战略,保证全体芯片功能契合标准要求;

?出产线内的工艺操控高度采样,包含要害工艺过程的挑选检测;

?用以辨认并消除或许在轿车中呈现的潜在牢靠性缺点的办法。

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本土汽车芯片制造如何提升可靠性?
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