實(shí)現汽車(chē)器件0ppm目標的舉措

實(shí)現0ppm的有力措施DPAT

現在回到原來(lái)汽車(chē)和電視的例子上來(lái)。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(huán)境和電氣條件考驗的能力。然而，對于汽車(chē)器件來(lái)說(shuō)，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(cháng)的器件，亦即“0ppm(ppm代表百萬(wàn)分率)”。本質(zhì)上，所有汽車(chē)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(gè)要求可能看似苛刻，但是有幾種方法可以予以實(shí)現，并且這個(gè)目標事實(shí)上既現實(shí)又能夠實(shí)現。其中一種方法就是動(dòng)態(tài)器件平均測試或DPAT。

DPAT是一種將特性異常的器件從賣(mài)給客戶(hù)的產(chǎn)品中剔除的統計方法。要了解DPAT的工作原理，舉例說(shuō)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(guò)程中，若干生產(chǎn)批次(或“晶圓批次”)可以制造出幾千個(gè)MOSFET。如果測量所有器件的Rds(on)并繪制成圖，就會(huì )發(fā)現它呈正態(tài)分布，如圖2所示。

圖2：利用多個(gè)晶圓批次的Rds(on)正態(tài)分布圖來(lái)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(lèi)或工業(yè)級器件而言，正是這些上、下限值決定了器件是否能夠通過(guò)測試?，F在，我們考慮一下單晶圓的Rds(on)，如圖3所示。

圖3：?jiǎn)尉A的Rds(on)分布標明了主分布區和離群器件。

它仍然呈正態(tài)分布但卻更窄，并且有幾個(gè)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(zhù)某種缺陷。從統計學(xué)的角度來(lái)看，經(jīng)驗表明，這些器件隨后更有可能出現使用壽命方面的問(wèn)題，并且它們存在著(zhù)參數漂移和隨時(shí)間流逝逐漸轉移到限值以外的風(fēng)險。因此，為了實(shí)現較低的故障率，需要剔除離群器件。這時(shí)，動(dòng)態(tài)器件平均測試就可以一展拳腳了。

在DPAT中會(huì )檢查給定晶圓上的所有晶片，測量參數值，并為每個(gè)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(guò)測試，同時(shí)剔除離群器件(見(jiàn)圖4)。

圖4：設置器件平均測試限值來(lái)去除離群器件。

這種方法可以在生產(chǎn)時(shí)將不良器件以及在后續使用當中可能發(fā)生故障的器件有效剔除，因此，它是實(shí)現0ppm目標的有力舉措。

無(wú)論怎樣強調實(shí)現0ppm目標的重要性都不過(guò)分，實(shí)際上，IR采用了遠比本文介紹多得多的方法來(lái)實(shí)現0ppm目標。例如，后來(lái)對MOSFET進(jìn)行的鈍化處理或冷熱處理，以及在IC產(chǎn)品上進(jìn)行的室溫測試。即使完成了上述DPAT，還要進(jìn)行異常晶片排除(MDE)和保護頻帶之類(lèi)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(lái)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(gè)中緣由，可以將其看成在不好的居民區買(mǎi)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(mǎi)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(guān)汽車(chē)級產(chǎn)品時(shí)，賭博不是可選項！