聊聊汽车电子的可靠性问题(四)

 他指出，代工厂对此特别感兴趣，因为它提供了双向信息流。 “一位汽车制造商告诉我的是他们无法穿透一级层。他们只传递最低限度必要的信息，而不是所有信息。原因是OEM和第1层供应商之间存在业务关系。这有法律原因。他们没有透露所有信息的原因有很多，但从OEM到技术提供商到代工厂，没有直接的法律联系。因此，他们可以在业务层面进行交谈，但不能在技术层面上进行交谈。代工厂很感兴趣，因为他们想知道最终用户 - 原始设备制造商 - 是用这些芯片做的。这些芯片应该适用的应用条件是什么?“其他可靠性问题

汽车供应链比芯片和IP更深入，更远。它还包括用于首先创建芯片的材料，以及制造过程完成时留下的材料。

“可靠性始于供应和与供应商的合作，”Brewer Science首席执行官Terry Brewer说。 “他们必须带来一定的质量和能力。因此，您需要查看，他们与供应商的关系以及供应商的期望。在过去，我们从未与供应商建立过亲密关系。现在我们这样做，因为你必须对材料进行数百次测试。我们从头开始构建新材料，因此我们需要监视器和预监视器。如果我们不做所有这些，我们就没有机会获得所需的可靠性。如果你看看More Than Moore，材料就是可靠性的代名词，而且分析更加复杂和繁琐。“

图12

图12、测量层堆栈顶部的应力测量。 平均应力取决于离子铣削的深度(i)在窄传感器结构上和(ii)在普通测试层上。

Brewer表示，由于先进工艺节点的容差正在缩小，而且在电子元件比以前更多的系统中，客户要求的缺陷率甚至比过去低。 “十亿分之五十可能存在于某个地方，但每万亿分之五，我们不确定现实中是否存在。我们已经从牛顿变为量子，每万亿分之五。它不仅仅是芯片。这就是系统集成，既可以是救星也可以是挑战。“

图13、用于多组分的PHM金丝雀特征

其中一些可以通过系统进行分配。 “使用系统，你可以修改可靠性，”他说，“因此你可能能够降低分辨率并仍能从计算机中获得相同的性能。因此，如果您向芯片制造商供货，他们可能需要万亿分之一。如果您向系统供应商供货，他们可以更舒适地使用较低的数字。“所有这些都对汽车电子的可靠性产生了重大影响。但它首先也提出了一些有关可靠性的有趣问题。

图14 240℃和450℃之间的热循环TSV结构在500次循环后显示出降解(右)

图14、 240℃和450℃之间的热循环TSV结构在500次循环后显示出降解(右);应用材料公司副总裁桑杰·纳塔拉扬说：“关键问题在于你是否能让它更可靠，以及你是否能够容忍它更不可靠。” “什么时候不够可靠?你是如何让它变得可靠的，甚至在那里我们可以将它切割成我们今天生活的传统冯·诺依曼AI。你在谈论数字设备的良好可靠性，你仍然想要扩展。如果你每隔几年没有更多的晶体管和更高的功效，这一切都会破裂。如果你没有，那你就被困住了。所以你真的在谈论如何在使它们更小并且运行温度更低的情况下使其可靠。这有很多挑战。然后，说我们采用更具脑力的方法。那么你就不能再隐藏数字背后的变化，这就是我们今天所做的。我们今天所有的晶体管都有变化，但这种变化都比时钟速度小。因此，晶体管A可能会快速切换，晶体管B可能会切换为慢速，但只要所有晶体管都在一个时钟周期内完成切换，就没有人注意到这种变化。数字世界隐藏了这种变化。现在，如果你想要模拟，它更节能。但是你必须控制变化。我们正在研究的部分原因是，因为您无法隐藏变化，现在您必须消除或最小化变化。而这正是其中一些综合材料解决方案发挥作用的地方。“

图15

图15、在MG器件的Ag烧结层和DCB铜之间的界面处的垂直裂纹网络的SEM图像和CT扫描有两个问题正在引起汽车方面的可靠性问题。一个是电子产品中的软错误(soft errors)。另一种是更经典的故障类型。

“由于软错误，我们面临的挑战是如何隔离或重启部分芯片，”Arteris IP营销副总裁Kurt Shuler表示。 “使用瞬态IP，您需要关闭部分互连，刷新数据，隔离数据，关闭数据并重新启动并同步备份。对于永久性故障，您希望将其隔离但不重新启动它。你想确保你可以使用降额或进入紧急模式。“

图16

图16、电源循环期间的正向电压演变(左)和相应的引线键合故障(右);舒勒注意到了目前，在老化和可靠性方面，封装问题导致的问题比硅芯片更多。 (这些是标准的塑料或陶瓷封装，而不是先进的封装方法。)消费者想要什么