如何實(shí)現零缺陷的汽車(chē)元件設計生產(chǎn)

　　5. AEC-Q004

　　AEC-Q004提出一系列的流程步驟，包括組件設計、制造、測試和使用，以及在這流程的各個(gè)階段中采用何種程零缺陷的工具或方法。這些方法涵蓋上述AEC的各種文件標準，以及JEDEC或AIAG等等來(lái)自業(yè)界的質(zhì)量控制技術(shù)或管理系統的廣泛應用。當零件或制程已實(shí)現最佳化，且成熟性在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后被證實(shí)，此時(shí)只需用較少的工具就能改善或維持質(zhì)量和可靠性。

　　AEC-Q004實(shí)質(zhì)上是一套零缺陷指導原則，其定義出芯片供貨商或用戶(hù)如何在產(chǎn)品生命周期中使用一些工具和制程來(lái)達成零缺陷的目標。AEC-Q004并不是強制性的規范，而是提出用來(lái)降低缺陷的工具和方法。不同的應用模式會(huì )需要不同的工具或生產(chǎn)方法，因此在此指導原則中提出了建議的作法。AEC-Q004目前仍處于在草案階段，即將推出正式的版本。

　　QS 9000/TS 16949規范

　　QS 9000和TS 16949的質(zhì)量管理系統認證體系是汽車(chē)電子供應商除AEC之外需要重視的另一套規范。

　　QS9000曾是汽車(chē)供貨商生產(chǎn)零件、材料和提供服務(wù)的基本質(zhì)量管理系統，主要基于ISO 9001：1994體系，由克萊斯勒、福特和通用汽車(chē)公司于1994年共同開(kāi)發(fā)。其于2006年12月15日被國際汽車(chē)專(zhuān)業(yè)組織（Internation Automotive Task Force, IATF）所制定與推行的ISO/TS 16949汽車(chē)產(chǎn)業(yè)驗證標準所取代。

                                  圖四　汽車(chē)產(chǎn)業(yè)檢驗標準的演進(jìn)

　　 TS16949標準是以ISO 9001: 2000為基礎開(kāi)發(fā)的針對汽車(chē)行業(yè)質(zhì) 量系統管理標準。目前包括通用（GM）、福特（Ford）、克萊斯勒（Daimler Chrysler）、標致（Peugeot）、雷諾（Renault）、BMW、尼桑（Nissan）、菲亞特（Fiat）、大眾（Volkswagen）等世界級的車(chē)廠(chǎng)，都強制規定其供貨商之質(zhì)量管理系統需符合TS 16949的要求，并要求擴展至2-3級供貨商。
TS16949突出了客戶(hù)導向的主軸并制定各項績(jì)效指標。其系統運作架構能強力推動(dòng)組織持續改進(jìn)，以保持領(lǐng)先同業(yè)的競爭力，讓管理者能有效找到異常點(diǎn)并進(jìn)行相應改善。

　　PPAP

　　PPAP全稱(chēng)為生產(chǎn)零件批準程序（Production Parts Approval Process），是QS 9000與TS 16949規范當中較受重視的作法。PPAP要求用于汽車(chē)供應鏈中的所有零件皆需擁有詳細完整的數據和文件，并在PPAP的文件中列出了芯片制造商所需要采取的生產(chǎn)和質(zhì)量保證程序。這些文件能夠支持客戶(hù)的生產(chǎn)批準程序以及相關(guān)的危險評估。

　　PPAP用來(lái)確定供貨商在零件實(shí)際量產(chǎn)的過(guò)程已經(jīng)正確理解了客戶(hù)的工程設計記錄和規格中的所有要求，并保證買(mǎi)方的質(zhì)量風(fēng)險，評估其是否具有能持續滿(mǎn)足這些要求的潛在能力。

　　ST的汽車(chē)等級認證

　　車(chē)載產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性遠高于其它普通消費類(lèi)產(chǎn)品，為了實(shí)現該市場(chǎng)的獨特需求，芯片供貨商都在積極致力于提升量產(chǎn)控管的技術(shù)與管理系統，發(fā)展出更可靠的量產(chǎn)技術(shù)，此外還力求此套技術(shù)也能用來(lái)提高消費性等其它應用領(lǐng)域的產(chǎn)品質(zhì)量。

　　AEC（尤其是AEC-Q100、AEC-Q101、AEC-Q001/Q002/Q003等）和PPAP的各項要求是車(chē)載產(chǎn)品需要遵循的設計規范，因此也就產(chǎn)生了車(chē)載產(chǎn)品與其它產(chǎn)品的明顯區別：其必須嚴格遵守定義的產(chǎn)品特性、設計和制造程序等，并為用戶(hù)提供完整的文件和產(chǎn)品包裝。

　　ST提出了嚴格的汽車(chē)等級認證（Automotive Grade Qualification）規范。其除了滿(mǎn)足上述的AEC及質(zhì)量管理系統規范外，ST還發(fā)展出如在制程中采用特殊的篩選（Screening）和測試方法，以及專(zhuān)屬的高可靠性認證流程（High Reliability Certified Flow, HRCF）測試程序等一套嚴格的管控方法。

　　1. 產(chǎn)品篩選法

　　改良式的應力測試（Stress Testing）和篩選方法（Screening）是ST汽車(chē)等級認證規范的重要部分。其篩選的結果將被作為產(chǎn)品改善的方向，目標即是零缺陷的汽車(chē)電子元件。

　　由于車(chē)載系統的特殊性，一般在標準制程測試中被認為是良好的產(chǎn)品，在汽車(chē)應用的某些特定狀況下卻可能存在潛在的故障危險。通過(guò)產(chǎn)品篩選的方法，能夠用來(lái)做更進(jìn)一步的嚴格篩選。嚴格的產(chǎn)品測試往往需要花費更多的時(shí)間和成本才能上市。為了能在最短的時(shí)間內通過(guò)這些測試，必須采用一些有效的方法，例如產(chǎn)品家族數據（Product-Family Data）最大化和技術(shù)依存性（Technology Dependent）的作法。

　　AEC-Q100所定義的合格標準以產(chǎn)品家族（Product Family）為認定的對象。所謂的產(chǎn)品家族最大化原則即在使用相同制程和材料的所有產(chǎn)品當中，只要其中一個(gè)成員通過(guò)測試，則其它產(chǎn)品家族成員即可通過(guò)；技術(shù)依存性則是以制程標準為審核對象，只要是采用已經(jīng)合格的制程標準所生產(chǎn)的新產(chǎn)品，代表其合格的概率就非常高。

　　2. HRCF測試程序

　　汽車(chē)元件的溫度范圍一般為-40℃~125℃，因此EEPROM和閃存等產(chǎn)品往往需要滿(mǎn)足極嚴格的生產(chǎn)良品率以及可靠性要求。
　　
　　ST針對汽車(chē)電子應用的EEPROM和閃存開(kāi)發(fā)了名為高可靠性認證流程（HRCF）的測試程序。HRCF屬于專(zhuān)屬性生產(chǎn)流程，其在生產(chǎn)、測試及質(zhì)量保證接受性流程中導入了額外的模塊，以保證產(chǎn)品可操作在汽車(chē)應用的溫度范圍內。在生產(chǎn)模塊中，EEPROM的裸晶必須要能在供應電壓上升的環(huán)境中做到3000次的循環(huán)擦寫(xiě)。在裸晶測試時(shí)，還要通過(guò)24小時(shí)在250°C下的高溫烘烤，而且在接下來(lái)的一秒鐘的電性測試中仍需保證完全通過(guò)。最后測試的模塊包括在130°C及室溫下的溫度循環(huán)和電性測試。

　　HRCF測試流程結合了統計箱限制（SBL）與零件平均測試（PAT）等統計工具，能夠篩選出晶圓和裸晶上的早期故障和離群點(diǎn)，達到汽車(chē)零缺陷率的可靠性目標。

　　結論

　　目前的汽車(chē)電子市場(chǎng)發(fā)展迅速，產(chǎn)品類(lèi)型也越來(lái)越多樣化，因此為了保證車(chē)載零件和電子產(chǎn)品的通用性和質(zhì)量，需要嚴格的質(zhì)量管控規范及管理系統來(lái)保證。質(zhì)量規范可以是AEC及TS 16949等一套公認的規范，也可以是與ST的汽車(chē)等級認證類(lèi)似的由供貨商提出的定制化管理體系。

　　合理的管理規范除了能保證產(chǎn)品質(zhì)量，也能加速整個(gè)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈的供應狀況。其有助于改 善管線(xiàn)的可視度，客戶(hù)追蹤，以及汽車(chē)制造商和組件供貨商之間的訂單狀況跟蹤也能變得更容易。此外，為獲得更低的制造成本和汽車(chē)電子產(chǎn)品供應商更靈活的設計能力，除了開(kāi)拓小型公司的供貨渠道外，對產(chǎn)能做出的最有效的支持和快速掌握車(chē)廠(chǎng)在應用上所需要的技術(shù)狀況十分重要，而這些工作也可以通過(guò)完善的供應鏈管理系統得到實(shí)現。