中心議題：

• 探討現代汽車半導體元器件品質測試方法

解決方案：

• 采用零件平均測試法
• 對每個被選測試進行動態PAT限製值檢查

 業(ye)界(jie)對(dui)於(yu)半(ban)導(dao)體(ti)元(yuan)器(qi)件(jian)零(ling)缺(que)陷(xian)需(xu)求(qiu)的(de)呼(hu)聲(sheng)日(ri)益(yi)高(gao)漲(zhang)，為(wei)此(ci)半(ban)導(dao)體(ti)製(zhi)造(zao)商(shang)開(kai)始(shi)加(jia)大(da)投(tou)資(zi)應(ying)對(dui)挑(tiao)戰(zhan)，以(yi)滿(man)足(zu)汽(qi)車(che)用(yong)戶(hu)的(de)需(xu)求(qiu)。隨(sui)著(zhe)汽(qi)車(che)中(zhong)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)數(shu)量(liang)的(de)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)
，必(bi)須(xu)嚴(yan)格(ge)控(kong)製(zhi)現(xian)代(dai)汽(qi)車(che)中(zhong)半(ban)導(dao)體(ti)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)品(pin)質(zhi)以(yi)降(jiang)低(di)每(mei)百(bai)萬(wan)零(ling)件(jian)的(de)缺(que)陷(xian)率(lv)(DPM)
，將與電子元器件相關的使用現場退回及擔保等問題最小化，並減少因電子元器件失效導致的責任問題。

美國汽車電子委員會AEC-Q001規格推薦了一種通用方法，該方法采用零件平均測試(Part Average Testing，PAT)方法將異常零件從總零件中剔除，因而在供貨商階段改進元器件的品質和可靠性。對特定晶圓、批號或待測零件組
，PAT方法可以指示總平均值落在6σ之外的測試結果，任何超出特定元器件的6σ限製值的測試結果均被視為不合格，並從零件總數中剔除，那些未達到PAT限製值的零件不能開始出貨給客戶，這樣一來就改進了元器件的品質和可靠性。

yonghuduizhexieguigedeyaoqiucushigonghuoshangzhijiandejingzhenggengjiajilie。zaigaijinkekaoxingbingjiangdiquexianlvfangmianmianlinhendadeyali，youqiduiyumuqianyoubandaotikongzhidexuduoxiangdangzhongyaodeanquangongneng，zhuru剎che、牽引控製、動dong力li及ji主zhu動dong穩wen定ding控kong製zhi係xi統tong。供gong貨huo商shang既ji要yao改gai進jin已yi開kai始shi出chu貨huo零ling件jian的de品pin質zhi，又you要yao讓rang這zhe些xie規gui格ge對dui其qi良liang率lv的de影ying響xiang最zui小xiao。由you於yu製zhi造zao成cheng本ben持chi續xu走zou低di
，測ce試shi成cheng本ben卻que維wei持chi在zai相xiang對dui不bu變bian的de水shui準zhun，因yin此ci測ce試shi成cheng本ben在zai製zhi造zao成cheng本ben中zhong的de比bi重zhong日ri益yi增zeng大da
，元yuan器qi件jian的de利li潤run空kong間jian持chi續xu縮suo水shui。由you於yu絕jue大da部bu份fen的de良liang率lv都dou不bu能neng夠gou滿man足zu要yao求qiu，所suo以yi供gong貨huo商shang必bi須xu徹che底di評ping估gu他ta們men的de測ce試shi程cheng序xu以yi便bian找zhao到dao替ti代dai測ce試shi方fang法fa，並bing且qie從cong備bei選xuan方fang法fa中zhong反fan複fu試shi驗yan直zhi至zhi找zhao到dao最zui佳jia方fang法fa。

不借助尖端的分析和仿真工具，供gong貨huo商shang就jiu會hui在zai沒mei有you充chong分fen了le解jie這zhe些xie規gui格ge對dui供gong應ying鏈lian影ying響xiang的de情qing況kuang下xia應ying用yong它ta們men。更geng糟zao糕gao的de是shi，如ru果guo盲mang目mu應ying用yong並bing遺yi漏lou了le重zhong要yao的de測ce試shi，那na麼me結jie果guo即ji使shi保bao證zheng采cai用yongPAT之類的規格對元器件進行了測試並以相同的DPM率開始出貨，在這種情況下保證也是毫無疑義的，而且可靠性也會降低。

一些供貨商似乎認為，在晶圓探測中進行PAT測試就足夠了，但研究顯示采用這種方法存在許多問題。在晶圓探測中采用PAT是第一道品質關卡
，但在剩餘的下遊製造過程中，由於無數可變因素造成的變量增加
，因此會在封裝測試時導致更多的PAT異常值。如果供貨商希望推出高品質的零件，他們就必須在晶圓探測和最終測試兩個階段都進行PAT測試
，而且他們的客戶也應推動該方法的應用。

實時PAT和統計後處理 PAT處理過程采用的方法
，是經由對數個批處理過程分析最新的數據
，並為每個感興趣的測試建立靜態PAT限製。經計算，這些限製的平均值為+/-6σ，且通常作為規格上限(USL)和規格下限(LSL)整合在測試程序中。靜態PAT限製值必須至少每六個月覆審並更新一次。

首選的方法是計算每個批次或晶圓的動態PAT限製值。動態PAT限製值通常比靜態PAT限製值更為嚴格，並且清除不在正常分布內的任何異常值。最為重要的差異是動態PAT限製值根據晶圓或批次運算，因而限製值將會根據晶圓或批次所采用的材料性能連續變化。動態PAT限製值運算為平均值+/-(n*σ)或中值+/-(N*強韌σ)，且不能小於測試程序中所規定的LSL或大於USL。

所運算出的PAT限製值必定被作為圖1中所示的較低PAT限製(LPL)和較高PAT限製(UPL)。任何超過動態PAT限製且處於LSL和USLxianzhizhijiandezhidoubeishiweiyichangzhi。zhexieyichangzhitongchangbeimingmingweiguzhangbingbeizhuangruyigetedingdeyichangzhiruanjianheyingjianxiang。zhuizongtedingjingyuanhuopicisuojisuanchudePAT限製以及每一個測試所檢測到的異常量對於後期追溯具有重要意義。實施PAT有兩種主要方法：實時PAT和統計後處理(SPP)。供貨商必須清楚是否要在探測和最終測試中采用兩種不同方法，還是隻采用一種方案更有意義。

實時PAT根據對動態PAT限(xian)製(zhi)的(de)運(yun)算(suan)，在(zai)不(bu)影(ying)響(xiang)測(ce)試(shi)時(shi)間(jian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，當(dang)零(ling)件(jian)被(bei)測(ce)試(shi)時(shi)就(jiu)作(zuo)出(chu)分(fen)選(xuan)決(jue)策(ce)。這(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)能(neng)夠(gou)處(chu)理(li)監(jian)測(ce)和(he)取(qu)樣(yang)的(de)複(fu)雜(za)數(shu)據(ju)串(chuan)流(liu)的(de)動(dong)態(tai)實(shi)時(shi)引(yin)擎(qing)。同(tong)樣(yang)，這(zhe)一(yi)過(guo)程(cheng)也(ye)需(xu)要(yao)強(qiang)韌(ren)的(de)統(tong)計(ji)引(yin)擎(qing)，該(gai)引(yin)擎(qing)可(ke)擷(xie)取(qu)測(ce)試(shi)數(shu)據(ju)並(bing)執(zhi)行(xing)必(bi)要(yao)的(de)計(ji)算(suan)以(yi)產(chan)生(sheng)新(xin)的(de)限(xian)製(zhi)值(zhi)
，將(jiang)新(xin)限(xian)製(zhi)值(zhi)和(he)分(fen)選(xuan)信(xin)息(xi)送(song)入(ru)測(ce)試(shi)程(cheng)序(xu)
；同時，監測整個過程以確保穩定性及可控性。供貨商需要對探測和最終測試進行實時處理並處理基線異常值。

tongjihouchulifangfahuichanshengxiangtongdezuizhongceshijieguo
，zaiyigepiciwanchengzhihou，yaoduiyuanqijianceshijinxingtongjichulibingzuochufenxuanjuece。raner，yinweifenxuanjueceshizaipichulihouzuochude，houchulizhinengyongyujingyuantance

，yinweiceshihefenxuanjieguoyutedingyuanqijianxiangguan，yibianzhongxinfenxuan。zaifengzhuangceshizhong，yuanqijianyidanbeifengzhuang，jiumeiyoubanfazhuizonghuoshunxupailie，yinerwufajiangceshijifenxuanjieguoyutedingyuanqijianlianxiqilai。SPP還要求進行完全測試結果的數據記錄以便做出決策

，日益增加的IT基礎架構需要(大量時間)並大幅放慢了測試時間。由於結果被後處理，因此SPP將一個批次中基線異常值作為元器件整體的一個部份進行處理。
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兩種方法在處理測試和分選結果時都需要執行強大的運算，就像區域性PAT和其它故障模式一樣。區域性PAT的實例是一塊晶圓中的一顆合格芯片被多塊有故障的芯片包圍。研究顯示：這顆合格元器件很可能過早出現故障
，要努力減少汽車元器件中的DPM
，大部份供貨商都必須找到這顆合格元器件。

實shi時shi測ce試shi的de實shi現xian假jia定ding此ci刻ke我wo們men正zheng製zhi造zao用yong於yu汽qi車che的de電dian源yuan管guan理li元yuan器qi件jian，我wo們men將jiang曆li史shi測ce試shi數shu據ju加jia載zai分fen析xi工gong具ju並bing對dui元yuan器qi件jian參can數shu數shu據ju作zuo深shen度du分fen析xi
，以yi便bian發fa現xian哪na個ge測ce試shi是shiPAT的較好備選。測試有優劣之分
，有些測試更適合於PAT
，有些測試對元器件的功能測試更為重要。如果選擇元器件的所有測試，良率將難以接受。

某些測試的問題在於數據不夠穩定


，以致於不能根據PAT標準進行測量。造成這種可變性的原因可能是元器件本身所固有的，也可能是測試過程引起的(如自動測量設備中的一台儀器不能產生精確的測量結果)，還可能是封裝過程導入的
，這些測試恰好不能進行統計控製且不能被測量。

基線用於設立特定晶圓或批次的動態PAT限製值。例如
，在一塊含有1,000塊芯片的晶圓上
，100塊典型芯片構成的基線就是這塊晶圓最適當的統計取樣值。

一旦達到基線，在動態PAT限製值應用於實時環境前就需要執行幾項重要任務。要對每個被選測試進行常態檢查。如果數據正常分布
，標準偏差就要采用‘標準’方法計算；但是如果數據分布不正常
，就要采用‘強韌’方法來計算標準偏差。

每個被選測試的動態PAT限製值必須被計算並儲存在內存中以用於隨後的測試。最初的LSL和USL保持不變，並依據最初測試程序被用於檢測測試故障。對被選測試基線異常值進行計算。在探測中，要保存X-Y坐(zuo)標(biao)以(yi)便(bian)在(zai)晶(jing)圓(yuan)製(zhi)作(zuo)結(jie)束(shu)後(hou)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)。在(zai)封(feng)裝(zhuang)測(ce)試(shi)中(zhong)
，基(ji)線(xian)元(yuan)器(qi)件(jian)被(bei)分(fen)選(xuan)進(jin)基(ji)線(xian)箱(xiang)。如(ru)果(guo)檢(jian)測(ce)到(dao)基(ji)線(xian)中(zhong)的(de)異(yi)常(chang)值(zhi)，那(na)麼(me)就(jiu)要(yao)識(shi)別(bie)出(chu)這(zhe)些(xie)元(yuan)器(qi)件(jian)以(yi)便(bian)重(zhong)新(xin)測(ce)試(shi)。

達到基線後，對每個被選測試進行動態PAT限製值檢查，並對每個元器件進行實時裝箱。那些不符合PAT限製值的元器件落入一個獨特的‘異常值’軟件或硬件箱
，該箱會將它們識別為PAT異常值元器件以待進行後測試。