汽車電子系統(tǒng)的可靠性 芯片行業(yè)的貢獻
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評估風險
產(chǎn)品開發(fā)流程也會根據(jù)汽車電子器件的質(zhì)量要求的提高進行修改。英飛凌已經(jīng)設立了一個設計變更控制工作組，其任務包括對在產(chǎn)品規(guī)范已經(jīng)完成后進行修改會有哪些潛在的風險進行評估。英飛凌還設立了一個設計驗證工作組，它獨立于開發(fā)小組，主要任務是驗證產(chǎn)品設計是否符合產(chǎn)品規(guī)范。
風險評估也是其它流程步驟的一項關鍵工作。故障模式和效應分析是一種基于工具的風險分析方法，貫穿整個階段。對于芯片設計、生產(chǎn)與封裝，以及芯片面向的應用，都要進行潛在的風險分析，對發(fā)現(xiàn)的風險進行評估，然后采取相應措施來降低風險。
規(guī)定批次、晶圓和產(chǎn)品級的殘次品比率也有助于確保質(zhì)量水準(圖 3)。英飛凌對所有產(chǎn)品進行檢驗，淘汰那些異常的批次。這種方法一開始可能會使成本增加，但事實并非如此：一旦某批材料被淘汰，就會實施補救措施，而實際獲得的好處，要超過這一措施一開始對產(chǎn)量造成的負面影響。
圖 3 晶圓廠是芯片制造的源頭。晶圓是圓形的硅盤，直徑一般為200mm或300mm。
根據(jù)晶圓的尺寸以及集成電路的復雜度—一個晶圓可同時生產(chǎn)100至2,000多枚芯片
雖然事先采取了各種預防措施和其它措施來提高質(zhì)量，但是仍然出現(xiàn)了質(zhì)量問題。在這種情況下，應盡可能取回與該批產(chǎn)品相關的所有必要數(shù)據(jù)。英飛凌在生產(chǎn)流程中對每一批次進行了清楚的劃分，以確保能夠做到這一點。掌握第一手相關資料可以限制缺陷批次的配送，并且可將受影響的產(chǎn)品的數(shù)量減至最少。然而，這種系統(tǒng)相當復雜而且成本高昂，因此，它僅適用于那些發(fā)揮重大安全作用的產(chǎn)品，如用于安全氣囊的器件等。
英飛凌在其Automotive Excellence計劃中采取的進一步措施是在整個流程鏈的所有環(huán)節(jié)提供多個反饋機會。整個生產(chǎn)流程伴隨著穩(wěn)定的上游信息流。由于計算機輔助建模技術的進步，現(xiàn)在甚至可以確定模擬或混合信號芯片的電子功能，并且在開始進行實際生產(chǎn)之前，研究芯片與其它系統(tǒng)和軟件交互情況。
在生產(chǎn)過程中每個工藝步驟之后，都要對輸出參數(shù)進行統(tǒng)計檢查，以盡快找出潛在的缺陷源頭。提供直接測量裝置參數(shù)的資源比如傳感器等的流程基礎設施，在這個環(huán)節(jié)非常重要，因為它們能夠立即發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品差異，允許操作人員在每個流程階段做出即時響應。這種體制的優(yōu)點包括：整個流程鏈的穩(wěn)定性、降低用于分析和排除故障根源的成本和工作量，更低的損耗和產(chǎn)品差異，以及更快速的整體生產(chǎn)流程。英飛凌對最終測試階段的統(tǒng)計流程控制同樣設置了非常高的指標：如果發(fā)現(xiàn)芯片的任何一方面沒有呈現(xiàn)高斯分布，即使芯片的功能在規(guī)范以內(nèi)，該芯片也不會投入使用。
優(yōu)異的產(chǎn)品質(zhì)量基于穩(wěn)定的生產(chǎn)流程
流程穩(wěn)定性是獲得優(yōu)異產(chǎn)品質(zhì)量的一個基本要求。流程穩(wěn)定性部分取決于設備和工具的穩(wěn)定性，英飛凌通過一系列針對性的計劃來保持這一穩(wěn)定性。英飛凌對使用的生產(chǎn)設備和工具進行了詳細分析，并且縮短了維護和校準周期，以幫助評估并消除與裝置故障相關的風險。對自動化流程監(jiān)測與控制采取一致措施，以及迅速完成質(zhì)量測定，能夠讓相關部門和人員戰(zhàn)略性地介入當前和今后的生產(chǎn)步驟，從而克服生產(chǎn)中的差異，確保始終達到很高的質(zhì)量水平。
通過不斷改進質(zhì)量實現(xiàn)零缺陷目標
所有這些措施的綜合效應，已經(jīng)使英飛凌不僅大大降低了缺陷發(fā)生的頻率，而且顯著加快了其學習速度。但是，將缺陷率降至零，不僅僅涉及實際的生產(chǎn)流程。要實現(xiàn)這一遠大的目標還需要一定的心理素質(zhì)，員工對待缺陷和故障管理的態(tài)度，也發(fā)揮著同等重要的作用。英飛凌要求各級員工都要對產(chǎn)品質(zhì)量持一種客觀的和毫不妥協(xié)的態(tài)度。我們很容易將缺陷視為一支團隊或是一名員工的失誤或錯誤，并對他們的解決方法持審視的態(tài)度，但這在半導體行業(yè)是不適合的。半導體行業(yè)通過涉及幾百個獨立步驟的流程制造高度復雜的產(chǎn)品。然后，根據(jù)所用材料和編程，這些產(chǎn)品被用于各種應用中，在這些應用中與其它系統(tǒng)交互，并和這些系統(tǒng)共享不計其數(shù)的接口。要完全消除這一復雜系統(tǒng)中的故障和不需要的交互，幾乎是不可能的，因此，所有相關人員都應將看作科學和工程上的挑戰(zhàn)，而不是一味地責怪或批評。
圖 4 半導體生產(chǎn)中進行的質(zhì)量檢測示例，目的是在從芯片的設計、開發(fā)到生產(chǎn)和測試，
以及銷售和物流的各個階段實現(xiàn)零缺陷率。采用系統(tǒng)化的方法是實現(xiàn)零缺陷率的關鍵所在
總而言之，上述方法會帶來兩方面的效果：不斷改進質(zhì)量使英飛凌成為一個能夠自我學習的組織；其零缺陷制度的成功典范，正在催生一種不愿容忍缺陷、竭盡所能避免缺陷的企業(yè)文化。一種基于零缺陷率的企業(yè)精神正孕育而生，這兩方面的效果正在向公司的其它部門傳播，甚至向生產(chǎn)領域之外的其它領域擴散。
采用系統(tǒng)化的方式是實現(xiàn)零缺陷率的關鍵所在
英飛凌發(fā)現(xiàn)這些措施已經(jīng)取得了顯著的成果。在短短兩年時間之內(nèi)，公司百萬芯片零缺陷產(chǎn)品的比例已翻了一倍，達到60%，同時使缺陷率為百萬分之一的產(chǎn)品數(shù)量減少了50%。如今，公司生產(chǎn)的面向汽車電子系統(tǒng)的產(chǎn)品中，有95%的缺陷率低于百萬分之一。
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