實(shí)現(xiàn)汽車器件0ppm目標(biāo)的舉措

實(shí)現(xiàn)0ppm的有力措施DPAT

現(xiàn)在回到原來(lái)汽車和電視的例子上來(lái)。我們可以將AEC資格認(rèn)證中采取的步驟歸結(jié)于被測(cè)器件承受工作所需物理環(huán)境和電氣條件考驗(yàn)的能力。然而，對(duì)于汽車器件來(lái)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(zhǎng)的器件，亦即“0ppm(ppm代表百萬(wàn)分率)”。本質(zhì)上，所有汽車系統(tǒng)制造商都希望器件供應(yīng)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(xiàn)，并且這個(gè)目標(biāo)事實(shí)上既現(xiàn)實(shí)又能夠?qū)崿F(xiàn)。其中一種方法就是動(dòng)態(tài)器件平均測(cè)試或DPAT。

DPAT是一種將特性異常的器件從賣給客戶的產(chǎn)品中剔除的統(tǒng)計(jì)方法。要了解DPAT的工作原理，舉例說明比較方便。假設(shè)正在設(shè)計(jì)一款新型功率MOSFET，并且我們希望測(cè)試器件的Rds(on)性能。在設(shè)計(jì)過程中，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(cè)量所有器件的Rds(on)并繪制成圖，就會(huì)發(fā)現(xiàn)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(shè)置數(shù)據(jù)手冊(cè)上標(biāo)明的最小值和最大值。

利用圖2所示的分布，可以為器件設(shè)置測(cè)試中使用的上、下限值。這些就構(gòu)成了器件數(shù)據(jù)手冊(cè)上Rds(on)的最小值和最大值。對(duì)于消費(fèi)類或工業(yè)級(jí)器件而言，正是這些上、下限值決定了器件是否能夠通過測(cè)試?，F(xiàn)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(biāo)明了主分布區(qū)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(qū)外，即離群器件。表面上看，離群器件似乎是良好器件，因?yàn)樗鼈兎植荚谏稀⑾孪拗抵g。然而，很明顯，由于這些器件不在主分布區(qū)內(nèi)，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(tǒng)計(jì)學(xué)的角度來(lái)看，經(jīng)驗(yàn)表明，這些器件隨后更有可能出現(xiàn)使用壽命方面的問題，并且它們存在著參數(shù)漂移和隨時(shí)間流逝逐漸轉(zhuǎn)移到限值以外的風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了實(shí)現(xiàn)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(cè)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(cè)量參數(shù)值，并為每個(gè)晶圓繪制分布圖。然后運(yùn)行DPAT算法，設(shè)置一組獨(dú)特的器件平均測(cè)試限值，以便位于主分布區(qū)內(nèi)的器件通過測(cè)試，同時(shí)剔除離群器件(見圖4)。

圖4：設(shè)置器件平均測(cè)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(xù)使用當(dāng)中可能發(fā)生故障的器件有效剔除，因此，它是實(shí)現(xiàn)0ppm目標(biāo)的有力舉措。

無(wú)論怎樣強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)0ppm目標(biāo)的重要性都不過分，實(shí)際上，IR采用了遠(yuǎn)比本文介紹多得多的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)0ppm目標(biāo)。例如，后來(lái)對(duì)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(cè)試。即使完成了上述DPAT，還要進(jìn)行異常晶片排除(MDE)和保護(hù)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(jù)DPAT測(cè)試結(jié)果，還要根據(jù)相鄰晶片的測(cè)試結(jié)果來(lái)將不良晶片從晶圓中剔除。例如，測(cè)試結(jié)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(qū)買一棟好的房子。如果居民區(qū)的條件在不斷改善，那么在不好的居民區(qū)買一棟好的房子可能是一項(xiàng)明智的投資。但是歸根結(jié)底它仍然是賭博，并且事關(guān)汽車級(jí)產(chǎn)品時(shí)，賭博不是可選項(xiàng)！