本文是對(duì)AEC-Q100 2023年Rev_J版中附錄7Mission Profile進(jìn)行翻譯和解讀，關(guān)于對(duì)AEC-Q100正文的翻譯請(qǐng)參看如下鏈接。

車規(guī)芯片認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q100-H中文版及內(nèi)容解讀（正文部分）

先對(duì)附錄7進(jìn)行翻譯和解讀是因?yàn)榇苏鹿?jié)在車規(guī)芯片驗(yàn)證領(lǐng)域經(jīng)常被忽視，但是卻是整個(gè)認(rèn)證的出發(fā)點(diǎn)，如果不了解此附錄，那么對(duì)很多試驗(yàn)內(nèi)容深度理解上會(huì)有些吃力。

Mission Profile就是任務(wù)剖面，是對(duì)產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用工況進(jìn)行相關(guān)環(huán)境、功能及負(fù)荷的匯總集合。個(gè)人能力有限，如果翻譯和解讀存在分歧，以標(biāo)準(zhǔn)英文原版為準(zhǔn)。

如下正文，個(gè)人解讀部分用藍(lán)色字體標(biāo)注。

Appendix 7: AEC-Q100 and the Use of Mission Profiles

附錄7:AEC-Q100和任務(wù)剖面的應(yīng)用

A7.1 適用范圍

成功完成表2中的驗(yàn)證測試項(xiàng)目后，該部件允許聲稱是AEC Q100通過認(rèn)證的產(chǎn)品。根據(jù)更高要求的應(yīng)用環(huán)境，組件制造商和Tier1用戶可以商定額外的測試。為了制定這些更嚴(yán)格的條件，應(yīng)用基本的任務(wù)剖面可以用于可靠性能力證明。

Mission Profile任務(wù)剖面是組件在使用生命周期內(nèi)將面臨的相關(guān)環(huán)境和功能負(fù)載的集合。

A7.1.1 目的

本附錄提供了一種方法，該方法可用于評(píng)估組件是否適用于其給定的應(yīng)用條件以及其任務(wù)剖面的特殊需求。應(yīng)用此方法的好處是，最終可以展示出組件(規(guī)范)條件和應(yīng)用(條件)條件之間的可靠性界限裕度。

• A7.2節(jié)展示了AEC-Q100應(yīng)力條件/持續(xù)時(shí)間與一組使用壽命和負(fù)載條件的典型示例之間的關(guān)系。
• A7.3節(jié)描述了一種方法，由流程圖支持，可用于從任務(wù)剖面描述開始的可靠性能力評(píng)估。

A7.1.2 參考材料

• JEDEC JEP122 半導(dǎo)體器件的失效機(jī)制和模型

A7.2 基本考慮

A7.2.1 應(yīng)用產(chǎn)品壽命周期和任務(wù)剖面

這里展示的產(chǎn)品壽命周期僅用于演示此案例應(yīng)用目的。許多典型的任務(wù)剖面在一個(gè)或多個(gè)特征維度會(huì)展示出不同的結(jié)果，如下面舉例：

•使用壽命以年為單位 - 汽車電子產(chǎn)品一般要求15年

•發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行數(shù)小時(shí) - 乘用車8000小時(shí)，商務(wù)車根據(jù)主機(jī)廠要求15000-30000不等

•引擎停機(jī)時(shí)間(以小時(shí)為單位)

•非工作時(shí)間(小時(shí))

•發(fā)動(dòng)機(jī)開-關(guān)循環(huán)次數(shù) - 乘用車每天2次計(jì)算，商用車4次

•使用里程 - 乘用車30萬-40萬公里

上述藍(lán)色字體為編者根據(jù)各主機(jī)廠標(biāo)準(zhǔn)提煉，為經(jīng)驗(yàn)值，并非行業(yè)規(guī)定值，具體以每個(gè)主機(jī)廠標(biāo)準(zhǔn)和需求為準(zhǔn)。

任務(wù)剖面本身是通過在上述壽命特性的基礎(chǔ)上添加關(guān)于使用條件下熱、電、機(jī)械和任何其他形式負(fù)載的信息而生成的。

這些例子以及它們與表2中的測試條件之間的關(guān)系見表A7.1。

A7.2.2 任務(wù)剖面與AEC-Q100應(yīng)力試驗(yàn)條件和持續(xù)時(shí)間的關(guān)系

表A7.1中對(duì)每個(gè)主要應(yīng)力試驗(yàn)的基本公式說明了如何根據(jù)對(duì)負(fù)載的合理假設(shè)推導(dǎo)出壽命特性的合適試驗(yàn)條件。在使用超出表2的過量測試條件時(shí)應(yīng)始終保持警惕，因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)導(dǎo)致不切實(shí)際的失效機(jī)制和/或加速失效發(fā)生。

表A7.1中每個(gè)主要應(yīng)力試驗(yàn)的基本計(jì)算實(shí)例說明了工程師工程師如何根據(jù)合理的負(fù)荷假設(shè)得出壽命特性的合適試驗(yàn)條件。 在使用超出AEC Q100表2中的過負(fù)荷試驗(yàn)條件時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎，因?yàn)樗鼈兛赡軐?dǎo)致不切實(shí)際的故障機(jī)制或過大的加速因子。請(qǐng)注意，表A7.1中的文件僅供參考，不應(yīng)被解釋為絕對(duì)參照。 強(qiáng)烈建議供應(yīng)商咨詢用戶，以確保所使用的任務(wù)剖面足以適用于預(yù)期的應(yīng)用環(huán)境。

A7.3 評(píng)估任務(wù)剖面的方法

本節(jié)演示如何在應(yīng)用條件與現(xiàn)有和已驗(yàn)證過的試驗(yàn)條件存在顯著不同的情況下執(zhí)行更詳細(xì)的可靠性能力評(píng)估:

• 實(shí)際應(yīng)用有一個(gè)明確的負(fù)載配置要求
• 實(shí)際應(yīng)用具有更長的使用壽命要求
• 實(shí)際應(yīng)用在整個(gè)生命周期內(nèi)具有更嚴(yán)格的故障率目標(biāo)

這些考慮因素可能會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)測試持續(xù)時(shí)間的延長。此外，可能待測樣件中會(huì)含有新技術(shù)制造的組件或包含有尚未驗(yàn)證合格的新材料。在這種情況下，未知的失效機(jī)制可能發(fā)生在不同的失效時(shí)間，這可能需要不同的測試方法或條件或持續(xù)時(shí)間。

對(duì)于這些情況，在可靠性能力評(píng)估中，有兩個(gè)流程圖可用于幫助Tier1和組件制造商:

• 圖A7.1中的流程圖1描述了部件制造商評(píng)估新部件是否通過AEC-Q100認(rèn)證的流程。
• 圖A7.2中的流程圖2描述了
  • (1)在Tier1評(píng)估某個(gè)電子組件是否滿足新電子控制單元(ECU)任務(wù)剖面要求的流程;
  • (2)零部件制造商對(duì)符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)有零部件是否可用于新應(yīng)用的評(píng)估過程。

關(guān)于如何應(yīng)用此方法的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱SAE J1879、SAE J1211或ZVEI汽車應(yīng)用中半導(dǎo)體器件魯棒性驗(yàn)證手冊。

總之，流程圖得出以下三個(gè)明確的可能結(jié)論:

[A] AEC-Q100測試條件得到采用：

   這一部分的流程首先通過生成任務(wù)剖面來為評(píng)估提供輸入信息。 適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)剖面是設(shè)計(jì)有效的測試計(jì)劃或執(zhí)行試驗(yàn)可靠性評(píng)估的關(guān)鍵。

   在JESD94中給出了應(yīng)考慮的因素指導(dǎo)原則。

   決定遵循基本計(jì)算流程的數(shù)據(jù)應(yīng)基于所采用技術(shù)可用的數(shù)據(jù)。如果技術(shù)成熟，知道故障機(jī)制，計(jì)算模型被校驗(yàn)過而且成熟，則供應(yīng)商應(yīng)按流程所述的內(nèi)容進(jìn)行基本計(jì)算。輸出的結(jié)果證明了AEC Q100標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)力測試條件可以被使用。

   如果不能進(jìn)行基本加速模型計(jì)算那就進(jìn)入Part B展示的流程，如下為參考情況：

• 導(dǎo)入全新材料/技術(shù)(例如，Si→碳化硅，Au線→Cu電線，二氧化硅→高k電介質(zhì))
• 具有特定的主要失效機(jī)制的全新應(yīng)用領(lǐng)域(例如， 在中等溫度和高濕度下長期運(yùn)行工況）

[B] 可能應(yīng)用任務(wù)剖面特定的測試條件:

      該流程的B部分有兩個(gè)入口點(diǎn)：

• 首先，供應(yīng)商不知道這些技術(shù)或材料，或可能引入未知的失效機(jī)制，或目前的加速模型尚未得到驗(yàn)證。 然后，必須可以證明掌握基本計(jì)算的能力，否則將被認(rèn)為是無效。
• 其次，基本計(jì)算表明，標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)力測試條件不足以驗(yàn)證此任務(wù)剖面。

在這兩種情況下，都需要任務(wù)剖面的認(rèn)證測試計(jì)劃。應(yīng)力試驗(yàn)條件應(yīng)考慮任務(wù)剖面、相關(guān)失效機(jī)制和加速度模型。

JESD94提供了對(duì)相關(guān)故障機(jī)制(失效模式)的選擇指導(dǎo)，以及對(duì)推導(dǎo)或選擇適當(dāng)?shù)目煽啃阅繕?biāo)和加速模型。

[C] 穩(wěn)健性驗(yàn)證可以應(yīng)用于Tier1和組件制造商之間對(duì)細(xì)節(jié)達(dá)成一致:

      截止到目前，該任務(wù)剖面流程的目標(biāo)仍然是根據(jù)產(chǎn)品級(jí)別的任務(wù)剖面制定測試計(jì)劃。但這樣做可能會(huì)有局限性。 不執(zhí)行完整認(rèn)證測試的原因可能是但不限于：

• 在同一產(chǎn)品中同時(shí)存在高、低加速因子的故障機(jī)制。覆蓋低加速因子的應(yīng)力試驗(yàn)條件，可能會(huì)導(dǎo)致高加速組件的失效，因此無法在產(chǎn)品水平上證明這兩種失效機(jī)制的壽命要求。
• 由于任務(wù)剖面持續(xù)時(shí)間過長，導(dǎo)致測試時(shí)間非常長。
• 在產(chǎn)品層面上，故障機(jī)制的可觀察性不足。

在這種情況下，建議使用測試車輛生成的通用數(shù)據(jù)的先驗(yàn)可靠性方法。這些數(shù)據(jù)通常是在技術(shù)開發(fā)過程中收集的，可以重復(fù)用于可靠性預(yù)測。穩(wěn)健性驗(yàn)證流程為如何生成和使用這些數(shù)據(jù)提供了指導(dǎo)。

如上的幾點(diǎn)問題是實(shí)際應(yīng)用中大量存在的，很多朋友都在問我，到底是車規(guī)芯片認(rèn)證嚴(yán)格還是零部件認(rèn)證嚴(yán)格，從Mission Profile來講，大多數(shù)的零部件工作壽命時(shí)間都是按照8000小時(shí)模擬，但是AECQ100表A7.1中按照120000小時(shí)模擬計(jì)算，很多朋友就說那豈不是芯片認(rèn)證太嚴(yán)格了。但是芯片的活化能選擇0.7eV，而零部件常用0.45eV，根據(jù)Mission Profile芯片HTOL做下來才1000小時(shí)，而零部件因?yàn)榧铀僖蜃犹?，?jīng)常做3000小時(shí)。所以就出現(xiàn)了上述的問題，零部件產(chǎn)品級(jí)別，各個(gè)組件之間加速因子差異很大。

此外，沒有在流程圖中顯示的，預(yù)期產(chǎn)品壽命結(jié)束階段故障率可能是一個(gè)重要的準(zhǔn)則。關(guān)于故障率，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn):

• 231個(gè)產(chǎn)品(3批77個(gè)器件)中沒有失效將作為主要環(huán)境應(yīng)力測試的通過標(biāo)準(zhǔn)。這表示LTPD(批容錯(cuò)率不合格率)= 1，表示在90%的置信度水平下，最大不合格率為1%。關(guān)于可靠性目標(biāo)和置信度對(duì)樣品數(shù)量影響和計(jì)算，請(qǐng)參考本作者可靠性認(rèn)證基礎(chǔ)系列視頻講解
• 這個(gè)樣本量足以識(shí)別影響產(chǎn)品性能的內(nèi)在設(shè)計(jì)、構(gòu)造或材料問題。
• 此樣本量不足以或不足以用于過程控制或PPM評(píng)估。
• 如AEC-Q001和AEC-Q002所述，通過適當(dāng)?shù)墓に嚳刂苹蚝Y選可以來實(shí)現(xiàn)制造變量故障(低ppm問題)。
• 使用三個(gè)批次作為批次之間某些工藝變化的最小保證。必須設(shè)置監(jiān)視過程，以保持工藝變化處于控制之下。
• 樣品數(shù)量大小受部件和測試設(shè)施成本、資質(zhì)驗(yàn)證持續(xù)時(shí)間和每次測試批次大小的限制。關(guān)于樣品數(shù)量和試驗(yàn)時(shí)間的調(diào)整方法，請(qǐng)參考本作者可靠性認(rèn)證基礎(chǔ)系列視頻講解

表A7.1: AEC-Q100壓力測試條件和持續(xù)時(shí)間的基本計(jì)算

此圖的計(jì)算結(jié)果，也被廣泛應(yīng)用于零部件級(jí)別認(rèn)證及加速模型結(jié)果的驗(yàn)證，此圖非常重要。

英文原版如下：

注：

AC(121°C/100%RH)試驗(yàn)是一種使用飽和水分條件的高加速測試，它往往會(huì)發(fā)現(xiàn)在正常使用條件下看不到的失效機(jī)制。因此，AC不是一種試驗(yàn)條件可以通過模型和假設(shè)推導(dǎo)出來的試驗(yàn)。目前的測試條件是幾十年前選定的，從那時(shí)起，該測試就被用作標(biāo)準(zhǔn)資格的一部分。

大多數(shù)壓力罐測試是用鋁壓力罐進(jìn)行的?？諝獯祫?dòng)是在100°C的沸水中進(jìn)行的，蒸汽和液體都從通風(fēng)口逸出。試驗(yàn)箱壁根本沒有獨(dú)立加熱功能。因此控制腔壁溫度;爬坡過程中的空氣吹動(dòng)流程;溫度斜率和壓力以及整體溫度和壓力值是關(guān)鍵。此外，當(dāng)測試結(jié)束時(shí)，關(guān)閉加熱器，打開通風(fēng)口。大約需要3分鐘才能將腔體完全排干。一個(gè)重要的問題是，在鍋腔下降到100°C之前進(jìn)行排干，可能會(huì)導(dǎo)致與100°C余熱裝置的壓差，并導(dǎo)致有水分被困在器件空隙中，形成分層。

如上是AEC Q100文檔中附錄7 Misson Profiles應(yīng)用的內(nèi)容。

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