下一代汽車晶元已在路上，要做到零缺陷有多難？

通向零缺陷的道路上需要一些新的策略。

用於輔助駕駛和自主駕駛系統的下一代汽車晶元這波浪潮正在推動關鍵性的異常檢測新方法的開發進程。

KLA－Tencor、Optimal＋以及西門子子公司的Mentor正在進入或擴大在異常檢測市場或相關領域的工作。異常檢測技術在各種行業已經使用多年，是實現晶元生產質量零缺陷的主要技術之一，零缺陷對汽車領域至關重要。

通常，異常檢測本身使用硬體和統計篩選演算法來定位所謂的異常。簡單來講，晶元異常指的是晶元本身可能會通過各種標準測試，但是有時會表現出功能異常。這種晶元可能會影響系統性能或導致系統失效。

圖1PAT極限和極限值圖形顯示

異常晶元或帶缺陷晶元的出現有若干原因，其中包括出現潛在性的可靠性缺陷。這一類缺陷在晶元出貨時不會被發現，但它們會在應用現場以某種方式激活，最終可能會反應在實際運行的系統中。

為了幫助捕捉晶元中這樣或那樣的問題，業界通常使用各種異常檢測方法，例如零件平均測試法（PAT）。在PAT中，首先對晶圓進行電氣測試，然後，組合使用硬體方法和PAT演算法，檢測出違反特定測試規範的異常或故障晶元，然後把它丟掉。

但是，PAT方法很難滿足汽車行業的苛刻要求。Optimal＋公司首席技術官MichaelSchuldenfrei表示：「汽車和其他類型的任務關鍵型設備的半導體產品使用量正在呈指數級增長。這種趨勢推升了對晶元質量和可靠性的要求。使用PAT或零件平均值測試方法的異常檢測技術作為保證質量和可靠性的一個主要手段，已經存在了幾十年。但在很多情況下，它們並不是非常有效，或者在防止漏檢方面測試成本過高。」

漏檢指的是晶元通過了測試離開了晶圓廠。為了避免這種情況的發生，多年來，異常檢測專家們開發出了新的更先進的技術來防止晶元漏檢和其它問題。比如，異常檢測通常是在晶元封裝測試階段進行，但是在一個新的方案中，KLA－Tencor開發了一種用於在晶圓廠中測試的技術。

儘管如此，這個行業目前仍然面臨一系列重大挑戰，其中包括：

1、隨著更多先進晶元被用於汽車中，迫切需要新的先進的異常檢測演算法；

2、異常檢測技術必須緊跟輔助駕駛和自動駕駛技術的發展趨勢；

3、英偉達和其它沒有異常檢測經驗的IC製造商正在蜂擁進入汽車市場，這意味著他們需要提高學習曲線。

這個飛速增長的汽車半導體市場還面臨許多其它挑戰。除了汽車市場，異常檢測也應用在醫療和其它領域中。根據西門子子公司Mentor的說法，總體而言，商業性的異常檢測軟體業務的規模在每年2500萬美元到5000萬美元之間。MentorQuantix事業部總經理BertrandRenaud表示：「這個數字可能僅代表實際軟體的三分之一，因為許多大型IDM廠商已經構建了自己的專有工具，他們的軟體沒有統計在內。」目前，這個市場上的選手有KLA－Tencor、Mentor、Optimal＋和yieldWerx等公司。

汽車晶元趨勢

2018年，汽車市場增速可能會放緩。根據IHSMarkit的數據，2018年輕量級汽車的全球總銷量預計將達到9590萬輛，同比2017年增長1．5％。根據該公司的數據，2017年同比2016年增長了2．4％。

汽車銷量的增長如何對應於汽車半導體市場增速目前尚不完全清楚。儘管目前汽車晶元業務僅占整個半導體市場規模的10％左右，但這並不能說明問題的全貌，因為根據IHSMarkit的數據，每輛汽車的電子器件的價值將從2013年的312美元增長到2022年的460美元，年複合增長率為7．1％。

「從十年前的幾百個控制器和其他類型電子器件開始，現代的汽車中可能包含超過3，500個半導體產品，這些半導體器件的總體成本正在持續上升。」KLA－Tencor高級營銷總監RobCappel在一篇博客中說道。

一輛高級汽車擁有超過7000顆晶元。晶元廠商正在向高端車型中引入14nm和10nm器件，同時也正在研發用在汽車上的7nm晶元。

但是，在汽車領域，有兩個因素是亘古不變的－可靠性和質量。對於商用晶元而言，消費者對缺陷尚有一定的容忍度。但是，汽車晶元對缺陷和故障是不存在絲毫容忍度的。

這倒不是什麼新鮮事兒。「比如ABS系統，」TEL的高級技術合伙人BenRathsack說。「由於事關安全，汽車的可靠性要求總是較高。」

因此，汽車晶元製造商和代工廠必須遵守各種質量標準，例如AEC－Q100，這項標準主要涉及晶元的失效機理壓力測試。

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