實現汽車器件0ppm目標的舉措
實現0ppm的有力措施DPAT
現在回到原來汽車和電視的例子上來。我們可以將AEC資格認證中采取的步驟歸結于被測器件承受工作所需物理環境和電氣條件考驗的能力。然而,對于汽車器件來說,同樣重要的特性不只是可靠性。它還包括缺陷率低且使用壽命長的器件,亦即“0ppm(ppm代表百萬分率)”。本質上,所有汽車系統制造商都希望器件供應商能夠向他們提供故障率為0ppm的器件!這個要求可能看似苛刻,但是有幾種方法可以予以實現,并且這個目標事實上既現實又能夠實現。其中一種方法就是動態器件平均測試或DPAT。
DPAT是一種將特性異常的器件從賣給客戶的產品中剔除的統計方法。要了解DPAT的工作原理,舉例說明比較方便。假設正在設計一款新型功率MOSFET,并且我們希望測試器件的Rds(on)性能。在設計過程中,若干生產批次(或“晶圓批次”)可以制造出幾千個MOSFET。如果測量所有器件的Rds(on)并繪制成圖,就會發現它呈正態分布,如圖2所示。
圖2:利用多個晶圓批次的Rds(on)正態分布圖來設置數據手冊上標明的最小值和最大值。
利用圖2所示的分布,可以為器件設置測試中使用的上、下限值。這些就構成了器件數據手冊上Rds(on)的最小值和最大值。對于消費類或工業級器件而言,正是這些上、下限值決定了器件是否能夠通過測試。現在,我們考慮一下單晶圓的Rds(on),如圖3所示。

圖3:單晶圓的Rds(on)分布標明了主分布區和離群器件。
它仍然呈正態分布但卻更窄,并且有幾個紅色器件落在主分布區外,即離群器件。表面上看,離群器件似乎是良好器件,因為它們分布在上、下限值之間。然而,很明顯,由于這些器件不在主分布區內,所以跟相同晶圓上的其他器件相比,它們存在著某種缺陷。從統計學的角度來看,經驗表明,這些器件隨后更有可能出現使用壽命方面的問題,并且它們存在著參數漂移和隨時間流逝逐漸轉移到限值以外的風險。因此,為了實現較低的故障率,需要剔除離群器件。這時,動態器件平均測試就可以一展拳腳了。
在DPAT中會檢查給定晶圓上的所有晶片,測量參數值,并為每個晶圓繪制分布圖。然后運行DPAT算法,設置一組獨特的器件平均測試限值,以便位于主分布區內的器件通過測試,同時剔除離群器件(見圖4)。

圖4:設置器件平均測試限值來去除離群器件。
這種方法可以在生產時將不良器件以及在后續使用當中可能發生故障的器件有效剔除,因此,它是實現0ppm目標的有力舉措。
無論怎樣強調實現0ppm目標的重要性都不過分,實際上,IR采用了遠比本文介紹多得多的方法來實現0ppm目標。例如,后來對MOSFET進行的鈍化處理或冷熱處理,以及在IC產品上進行的室溫測試。即使完成了上述DPAT,還要進行異常晶片排除(MDE)和保護頻帶之類的二次篩選工作——這些額外工作的目的是不僅要根據DPAT測試結果,還要根據相鄰晶片的測試結果來將不良晶片從晶圓中剔除。例如,測試結果良好但卻被不良晶片包圍的器件將被拒絕使用——個中緣由,可以將其看成在不好的居民區買一棟好的房子。如果居民區的條件在不斷改善,那么在不好的居民區買一棟好的房子可能是一項明智的投資。但是歸根結底它仍然是賭博,并且事關汽車級產品時,賭博不是可選項!









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