車規(guī)級(jí)AEC-Q100、AEC-101、AEC-200標(biāo)準(zhǔn)解讀

AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)

Q100是最早的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，初版是1994 年 6 月提交給了所有的 IC 供應(yīng)商，現(xiàn)在的Rev H版本是2014.09.11發(fā)布的，至今沒有再更新了。我們先來(lái)看一下標(biāo)準(zhǔn)的全稱: Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Integrated Circuits，基于集成電路應(yīng)力測(cè)試認(rèn)證的失效機(jī)理，名字有點(diǎn)長(zhǎng)，所以一般就叫“集成電路的應(yīng)力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)”。集成電路應(yīng)該算是用得最多的，大家也最關(guān)注的，所以我們就把Q100講得詳細(xì)一點(diǎn)。Q100除主標(biāo)準(zhǔn)(base document)外，還有12個(gè)分標(biāo)準(zhǔn)，從001到012，分別如下：

• AEC-Q100 Rev-H: Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Integrated Circuits(base document)，主標(biāo)準(zhǔn)。
• AEC-Q100-001 Rev-C: Wire Bond Shear Test，邦線切應(yīng)力測(cè)試。
• AEC-Q100-002 Rev-E: Human Body Model (HBM) Electrostatic Discharge Test人體模式靜電放電測(cè)試。
• AEC-Q100-003 Rev-E: Machine Model (MM) Electrostatic Discharge Test，[Decommissioned] 機(jī)械模式靜電放電測(cè)試，已廢止，因?yàn)镴EDEC里面也給淘汰了。
• AEC-Q100-004 Rev-D: IC Latch-Up Test集成電路閂鎖效應(yīng)測(cè)試。
• AEC-Q100-005 Rev-D1: Non-Volatile Memory Program/Erase Endurance, Data Retention, and Operational Life Test 非易失性存儲(chǔ)程序/擦除耐久性、數(shù)據(jù)保持及工作壽命的測(cè)試。
• AEC-Q100-006 Rev-D: Electro-Thermally Induced Parasitic Gate Leakage Test (GL) [Decommissioned] 熱電效應(yīng)引起的寄生門極漏電流測(cè)試，已廢止，因?yàn)檎J(rèn)證測(cè)試不需要了（lack of need）。
• AEC-Q100-007 Rev-B: Fault Simulation and Test Grading，故障仿真和測(cè)試等級(jí)。
• AEC-Q100-008 Rev-A: Early Life Failure Rate (ELFR) 早期壽命失效率。
• AEC-Q100-009 Rev-B: Electrical Distribution Assessment電分配的評(píng)估。
• AEC-Q100-010 Rev-A: Solder Ball Shear Test錫球剪切測(cè)試。
• AEC-Q100-011 Rev-D: Charged Device Model (CDM) Electrostatic Discharge Test帶電器件模式的靜電放電測(cè)試。
• AEC - Q100-012 - Rev-: Short Circuit Reliability Characterization of Smart Power Devices for 12V Systems 12V 系統(tǒng)靈敏功率設(shè)備的短路可靠性描述。

13個(gè)文檔中，2個(gè)已經(jīng)是廢止?fàn)顟B(tài)，012適用于我們之前電氣架構(gòu)里面講過(guò)的HSD和LSD等智能芯片。

舉個(gè)例子，從下面這個(gè)英飛凌的HSD芯片手冊(cè)里面我們就能看到，ESD測(cè)試依據(jù)了AEC-Q100-002和011，短路測(cè)試用到了012。

溫度范圍

做過(guò)汽車電子設(shè)計(jì)的小伙伴們應(yīng)該都了解，溫度在汽車電子設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵，所以選芯片時(shí)，溫度范圍這個(gè)參數(shù)就非常關(guān)鍵。

AEC-Q100從REV G升級(jí)到H版后，刪掉了Grade 4，也就是不能用于車載應(yīng)用的0度～+70度溫度范圍。

器件認(rèn)證測(cè)試

AEC-Q100的測(cè)試項(xiàng)目非常多，一共分成了7個(gè)測(cè)試組群，我們大概了解一下就可以了。

• 測(cè)試群組A：環(huán)境壓力加速測(cè)試，如室溫、高溫，濕度，溫濕度循環(huán)等；
• 測(cè)試群組B：使用壽命模擬測(cè)試，室溫、高低溫壽命測(cè)試；
• 測(cè)試群組C：封裝組裝整合測(cè)試 ，主要是邦線相關(guān)的測(cè)試；
• 測(cè)試群組D：芯片晶圓可靠度測(cè)試，如電遷移，熱載流子等；
• 測(cè)試群組E：電氣特性確認(rèn)測(cè)試；如ESD，EMC，短路閂鎖等；
• 測(cè)試群組F：瑕疵篩選監(jiān)控測(cè)試，過(guò)程平均測(cè)試及良率分析；
• 測(cè)試群組G：封裝凹陷整合測(cè)試，包括機(jī)械沖擊、震動(dòng)、跌落等測(cè)試。

我把標(biāo)準(zhǔn)里面的整個(gè)測(cè)試流程貼出來(lái)了，大家可以感受一下這個(gè)復(fù)雜度，體會(huì)一下這個(gè)認(rèn)證的難度。整個(gè)認(rèn)證的測(cè)試項(xiàng)目涵蓋了溫度、濕度、機(jī)械沖擊、振動(dòng)、EMC，ESD，電遷移、應(yīng)力遷移、熱載流子注入、閂鎖效應(yīng)、芯片剪切等方面的試驗(yàn)，涉及的芯片階段從設(shè)計(jì)（變更、晶圓尺寸）、晶圓制造（光刻、離子注入、制造場(chǎng)所轉(zhuǎn)移），到封裝（引線材質(zhì)、芯片清潔、塑封、制造場(chǎng)所轉(zhuǎn)移）等。

再看下具體的要求，比如Grade 0溫度循環(huán)是在-55度～+150度進(jìn)行2000個(gè)循環(huán)，所有等級(jí)（Grade0～3）的高溫工作要求都是1000個(gè)小時(shí)，也就是42天，大家感受一下，光溫度箱的電費(fèi)都不少錢?？偨Y(jié)一下AEC-Q100測(cè)試：

• 測(cè)試分成了7個(gè)測(cè)試組群；
• 循環(huán)類多數(shù)都是1000個(gè)循環(huán)；
• 耐久類多數(shù)都是1000小時(shí)；
• 共計(jì)45種各類試驗(yàn)項(xiàng)目；
  
  AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)
  Q101標(biāo)準(zhǔn)是用于分立半導(dǎo)體器件的，標(biāo)準(zhǔn)全稱：Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Discrete Semiconductors，基于分立半導(dǎo)體應(yīng)力測(cè)試認(rèn)證的失效機(jī)理，名字有點(diǎn)長(zhǎng)，所以一般就叫“分立半導(dǎo)體的應(yīng)力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)”。現(xiàn)在的Rev E版本是2021.03.01剛發(fā)布的最新版。 Q101除主標(biāo)準(zhǔn)外，還有6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，從001到006，分別如下：
  • AEC-Q101-001 Rev-A: HBM ESD，人體模型靜電測(cè)試。
  • AEC-Q101-002 Rev-A: MM ESD，機(jī)械模式靜電測(cè)試，和Q100一樣，已廢止。
  • AEC-Q101-003 Rev-A: 邦線切應(yīng)力測(cè)試。
  • AEC-Q101-004 Rev-:多種測(cè)試。
  • AEC-Q101-005 Rev-: 帶電器件模式的靜電測(cè)試。
  • AEC-Q101-006 Rev-: 12V系統(tǒng)靈敏功率設(shè)備的短路可靠性描述。

6個(gè)文檔中，1個(gè)已經(jīng)是廢止?fàn)顟B(tài)，006適用于我們之前電氣架構(gòu)里面講過(guò)的一些不在Q100范圍內(nèi)的HSD或LSD智能器件。
標(biāo)準(zhǔn)范圍
集成電路大家聽得比較多，也容易理解，但是分立半導(dǎo)體器件估計(jì)非業(yè)內(nèi)人士都是第一次聽到，我就大概解釋下哪些算是分立半導(dǎo)體器件。先放張標(biāo)準(zhǔn)原圖，大家感受一下：

AEC-Q101按Wafer Fab晶圓制造技術(shù)，分為以下幾種，主要是MOS、IGBT、二極管、三極管、穩(wěn)壓管、TVS、可控硅等。
溫度范圍
關(guān)于溫度范圍這塊兒，比起Q100針對(duì)芯片區(qū)分了4檔溫度范圍、最高才150度，Q101標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)單粗暴，規(guī)定最低溫度范圍就是-40度～+125度，你可以高，但不能低。
AEC-Q200標(biāo)準(zhǔn)
Q200標(biāo)準(zhǔn)是用于被動(dòng)器件的，標(biāo)準(zhǔn)全稱：Stress Test Qualification For Passive Components，被動(dòng)器件應(yīng)力測(cè)試認(rèn)證，這個(gè)名字比Q100和101短多了?，F(xiàn)在的Rev D版本是2010年的，距今已經(jīng)十幾年了。 Q200除主標(biāo)準(zhǔn)外，還有7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，從001到007，分別如下：

• AEC-Q200-001 Rev-B: 阻燃性能測(cè)試
• AEC-Q200-002 Rev-B: HBM ESD，人體模型靜電測(cè)試
• AEC-Q200-003 Rev-B: 斷裂強(qiáng)度測(cè)試
• AEC-Q200-004 Rev-A: 可恢復(fù)保險(xiǎn)絲測(cè)試。
• AEC-Q200-005 Rev-A: 板彎曲/端子邦線應(yīng)力測(cè)試。
• AEC-Q200-006 Rev-A: 端子應(yīng)力（SMD貼片元件）/切應(yīng)力測(cè)試。
• AEC-Q200-007 Rev-A: 浪涌電壓測(cè)試。

4.3.1 標(biāo)準(zhǔn)范圍
非業(yè)內(nèi)人士，估計(jì)第一次聽到被動(dòng)器件這個(gè)詞，我就大概解釋下，哪些算是被動(dòng)器件。先放張標(biāo)準(zhǔn)原圖，大家感受一下：

AEC-Q200涵蓋的范圍包括：電阻、電容、電感、變壓器、壓敏電阻、熱敏電阻、聚合物可恢復(fù)保險(xiǎn)絲、晶體等，這些基本上大家都很熟悉。
溫度范圍
關(guān)于溫度范圍這塊兒，因?yàn)镼200中包含了電容等對(duì)溫度很敏感的器件，區(qū)分了5檔溫度范圍，最高到150度。你過(guò)了哪一檔，可以向下覆蓋，比如你過(guò)了Grade 1，你可以聲稱滿足Grade 2，但是不能向上。
不同溫度等級(jí)的電容，材質(zhì)和工藝都是不同的，價(jià)格當(dāng)然也不一樣，應(yīng)用也不一樣，所以按溫度進(jìn)行分級(jí)是必要的。這個(gè)從標(biāo)準(zhǔn)里也能看出來(lái)，Grade 0是哪兒都能用，Grade 1可以用于發(fā)動(dòng)機(jī)艙多數(shù)應(yīng)用，Grade2和3用于乘客艙，而4級(jí)就不能用于車載應(yīng)用了。

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