如何实现零缺陷的汽车元件设计生产

　　5. AEC-Q004

　　AEC-Q004提出一系列的流程步骤，包括组件设计、制造、测试和使用，以及在这流程的各个阶段中采用何种程零缺陷的工具或方法。这些方法涵盖上述AEC的各种文件标准，以及JEDEC或AIAG等等来自业界的质量控制技术或管理系统的广泛应用。当零件或制程已实现最佳化，且成熟性在经过一段时间后被证实，此时只需用较少的工具就能改善或维持质量和可靠性。

　　AEC-Q004实质上是一套零缺陷指导原则，其定义出芯片供货商或用户如何在产品生命周期中使用一些工具和制程来达成零缺陷的目标。AEC-Q004并不是强制性的规范，而是提出用来降低缺陷的工具和方法。不同的应用模式会需要不同的工具或生产方法，因此在此指导原则中提出了建议的作法。AEC-Q004目前仍处于在草案阶段，即将推出正式的版本。

　　QS 9000/TS 16949规范

　　QS 9000和TS 16949的质量管理系统认证体系是汽车电子供应商除AEC之外需要重视的另一套规范。

　　QS9000曾是汽车供货商生产零件、材料和提供服务的基本质量管理系统，主要基于ISO 9001：1994体系，由克莱斯勒、福特和通用汽车公司于1994年共同开发。其于2006年12月15日被国际汽车专业组织（Internation Automotive Task Force, IATF）所制定与推行的ISO/TS 16949汽车产业验证标准所取代。

                                  图四　汽车产业检验标准的演进

　　 TS16949标准是以ISO 9001: 2000为基础开发的针对汽车行业质 量系统管理标准。目前包括通用（GM）、福特（Ford）、克莱斯勒（Daimler Chrysler）、标致（Peugeot）、雷诺（Renault）、BMW、尼桑（Nissan）、菲亚特（Fiat）、大众（Volkswagen）等世界级的车厂，都强制规定其供货商之质量管理系统需符合TS 16949的要求，并要求扩展至2-3级供货商。
TS16949突出了客户导向的主轴并制定各项绩效指标。其系统运作架构能强力推动组织持续改进，以保持领先同业的竞争力，让管理者能有效找到异常点并进行相应改善。

　　PPAP

　　PPAP全称为生产零件批准程序（Production Parts Approval Process），是QS 9000与TS 16949规范当中较受重视的作法。PPAP要求用于汽车供应链中的所有零件皆需拥有详细完整的数据和文件，并在PPAP的文件中列出了芯片制造商所需要采取的生产和质量保证程序。这些文件能够支持客户的生产批准程序以及相关的危险评估。

　　PPAP用来确定供货商在零件实际量产的过程已经正确理解了客户的工程设计记录和规格中的所有要求，并保证买方的质量风险，评估其是否具有能持续满足这些要求的潜在能力。

　　ST的汽车等级认证

　　车载产品的质量和可靠性远高于其它普通消费类产品，为了实现该市场的独特需求，芯片供货商都在积极致力于提升量产控管的技术与管理系统，发展出更可靠的量产技术，此外还力求此套技术也能用来提高消费性等其它应用领域的产品质量。

　　AEC（尤其是AEC-Q100、AEC-Q101、AEC-Q001/Q002/Q003等）和PPAP的各项要求是车载产品需要遵循的设计规范，因此也就产生了车载产品与其它产品的明显区别：其必须严格遵守定义的产品特性、设计和制造程序等，并为用户提供完整的文件和产品包装。

　　ST提出了严格的汽车等级认证（Automotive Grade Qualification）规范。其除了满足上述的AEC及质量管理系统规范外，ST还发展出如在制程中采用特殊的筛选（Screening）和测试方法，以及专属的高可靠性认证流程（High Reliability Certified Flow, HRCF）测试程序等一套严格的管控方法。

　　1. 产品筛选法

　　改良式的应力测试（Stress Testing）和筛选方法（Screening）是ST汽车等级认证规范的重要部分。其筛选的结果将被作为产品改善的方向，目标即是零缺陷的汽车电子元件。

　　由于车载系统的特殊性，一般在标准制程测试中被认为是良好的产品，在汽车应用的某些特定状况下却可能存在潜在的故障危险。通过产品筛选的方法，能够用来做更进一步的严格筛选。严格的产品测试往往需要花费更多的时间和成本才能上市。为了能在最短的时间内通过这些测试，必须采用一些有效的方法，例如产品家族数据（Product-Family Data）最大化和技术依存性（Technology Dependent）的作法。

　　AEC-Q100所定义的合格标准以产品家族（Product Family）为认定的对象。所谓的产品家族最大化原则即在使用相同制程和材料的所有产品当中，只要其中一个成员通过测试，则其它产品家族成员即可通过；技术依存性则是以制程标准为审核对象，只要是采用已经合格的制程标准所生产的新产品，代表其合格的概率就非常高。

　　2. HRCF测试程序

　　汽车元件的温度范围一般为-40℃~125℃，因此EEPROM和闪存等产品往往需要满足极严格的生产良品率以及可靠性要求。
　　
　　ST针对汽车电子应用的EEPROM和闪存开发了名为高可靠性认证流程（HRCF）的测试程序。HRCF属于专属性生产流程，其在生产、测试及质量保证接受性流程中导入了额外的模块，以保证产品可操作在汽车应用的温度范围内。在生产模块中，EEPROM的裸晶必须要能在供应电压上升的环境中做到3000次的循环擦写。在裸晶测试时，还要通过24小时在250°C下的高温烘烤，而且在接下来的一秒钟的电性测试中仍需保证完全通过。最后测试的模块包括在130°C及室温下的温度循环和电性测试。

　　HRCF测试流程结合了统计箱限制（SBL）与零件平均测试（PAT）等统计工具，能够筛选出晶圆和裸晶上的早期故障和离群点，达到汽车零缺陷率的可靠性目标。

　　结论

　　目前的汽车电子市场发展迅速，产品类型也越来越多样化，因此为了保证车载零件和电子产品的通用性和质量，需要严格的质量管控规范及管理系统来保证。质量规范可以是AEC及TS 16949等一套公认的规范，也可以是与ST的汽车等级认证类似的由供货商提出的定制化管理体系。

　　合理的管理规范除了能保证产品质量，也能加速整个汽车产业链的供应状况。其有助于改 善管线的可视度，客户追踪，以及汽车制造商和组件供货商之间的订单状况跟踪也能变得更容易。此外，为获得更低的制造成本和汽车电子产品供应商更灵活的设计能力，除了开拓小型公司的供货渠道外，对产能做出的最有效的支持和快速掌握车厂在应用上所需要的技术状况十分重要，而这些工作也可以通过完善的供应链管理系统得到实现。