近年来，新能源车辆，包括油电混合车和纯电动车，迅速普及。尽管车市近期遇到了一些逆风，比如特斯拉的财报下滑以及美国汽车制造商的大罢工，甚至有制造商萌生出减缓发展电动车的考虑。但从长期来看，电动车仍是不可忽视的大趋势。 这一趋势得益于现代消费者不再仅满足于车辆的基本功能，他们期望汽车能搭载更先进的技术，如联网、自动驾驶、共享服务和电动动力等创新功能。这促使汽车制造商积极响应未来汽车趋势，对于车用电子组件亦日益重视，不仅要求功能安全，还要经过一连串严格的可靠度测试，以确保产品在安装之前无故障或损坏，以满足新兴汽车市场的需求。 那么，该如何确保车用电子组件可靠度? 汽车电子委员会（Automotive Electronics Council – AEC）近几年颁布了AEC-Q六大系列标准(点此详见AEC-Q家族成员)。而本期宜特小学堂，将聚焦于2023年10月AEC宣布的AEC-Q100改版内容，究竟从Version H改版至Version J，有哪些主要差异？以下我们将以三大面向为您剖析新版AEC-Q100。
一、对特定工艺与封装进行定义 目前，车用半导体组件应用工艺，多数为28奈米以上的成熟工艺，只有少数车用芯片，如ADAS (先进驾驶辅助系统，Advanced Driver Assistance Systems)等相关应用，则采用14奈米以下的工艺。随着车辆需要处理庞大的数据和信息反馈，传统封装形式如QFP (Quad Flat Package)，已无法完全满足车用高阶性能芯片，例如微控制器(MCU)和高效能运算(HPC)等的需求。因此，BGA (球栅数组，Ball Grid Array)和FC-BGA (覆晶球栅数组，Flip-Chip Ball Grid Array)等封装的应用变得更加广泛。 然而，在上一版AEC-Q100 H版的规范中，并未针对工艺与特定封装形式详细规范。此次改版，AEC-Q100特别针对28奈米工艺、RF频率组件的ESD耐受程度，以及FC-BGA封装测试皆进行了定义，以确保这些组件在汽车应用中的可靠性。 此外，为了全面满足FC-BGA产品的要求，当考虑列入家族产品(Family Product)时，亦新增定义了有关覆晶封装特定属性应考虑的衡量准则。值得注意的是，裸芯片产品(Bare Die)和WLCSP (Wafer Level Chip Scale Packaging)不包括在这些属性列表的范围内。 图一：覆晶球栅数组封装（Flip-Chip BGA Package）的代表图示。
(图片来源:AEC-Q100 REV.J规范) 二、对故障分析与Mission Profle的应对建议
当车用电子组件在AEC-Q100验证过程中发生异常、故障，究竟该如何是好呢？是否要一切重头来过？相信这是大家心中一直以来的困惑。J版规范提及可以有效地透过8D Report (Eight Discipline Methodology，参照JESD 671注)进行故障分析，并建构适当的改善程序，针对改善措施加以验证并后续追踪，证明改善措施的有效性及正确性。 一旦异常点获得解决，接下来要确保的是，车用电子组件未来能够在各种复杂和潜在故障事件发生的情况下正常运行，并在预计的使用寿命内（通常是10到15年）维持产品性能。为实现这一目标，可利用Mission Profile流程图(图二)，以及JESD 94注中提出的KBTM (Knowledge-Based Test Methodology)来确定适当的测试计划，也可与终端使用者进行沟通，定义出合适的Mission Profile。 图二：根据预期的mission profile要求，确定车用组件的可靠度测试流程。
(图片来源:AEC-Q100 REV.J规范) 三、测试项目与条件的变动
AEC-Q100此次改版，对于PC (Precondition Test)、THB (Temperature Humidity Bias Test)、UHAST (Unbiased Highly Accelerated Stress Test)与SD (Solderability test)测试内容仅些微变动。而在测试项目与条件较大的变动如下所述： - 车用电子组件中使用的铜打线(Cu wire)是否取得AEC-Q006验证数据，现已成为组件合格的强制性先决条件。
- 晶圆级可靠度验证项目将NBTI (Negative Bias Temperature Instability)改为BTI (Bias Temperature Instability)，以涵盖目前CMOS技术的NBTI和PBTI (Positive Bias Temperature Instability)。
- 温度循环测试TCT (Temperature Cycling) Grade 0测试循环数由2000 cycles下修至1500 cycles，并要求TCT (包括所有温度等级)结束后要执行超音波扫瞄(Scanning Acoustic Tomography，简称SAT检测)确认芯片内部是否脱层。
- 电源温度循环测试PTC (Power Temperature Cycling)仅适用于功耗变化≥1瓦，且功率上升时间<0.1秒，预期会导致结温Tj (Junction Temperature)变化≥40°C的组件。
- 对于组件工作寿命测试HTOL (High Temperature Operating Life)在适用的状况下，需对电气参数进行漂移分析(Parametric Drift Analysis)，FT测试定义顺序为Room→Cold→Hot可替代为Room→Hot→Cold。
- 针对FC-BGA封装，增加凸块剪切(Bump Shear Test，简称BST)测项。
- 因应28奈米与RF芯片对ESD耐受度有别于一般车用芯片，修改了ESD静电放电测试要求(详见表一)。
表一：此次改版亦特别针对28奈米与RF芯片对ESD的耐受度进行增修(见蓝字)。
(图片来源:宜特科技)
| 
