半導體技術正在推動百年汽車產業的革命。隨著ADAS系統的升級,向無人駕駛的無限接近,越來越多的CMOS傳感器、MEMS傳感器以及探測雷達被用來感知周圍環境。同時,新能源汽車動力系統的電氣化使得功率器件使用量大幅增加,而由于其動力結構發生改變,也為電源管理芯片帶來了新的發展機會……在自動駕駛和新能源的“雙驅力”下,半導體正在顛覆傳統汽車產業的路上高歌猛進。根據普華永道數據,到2030年,一輛電動車和L5級別的無人駕駛汽車中,電子元器件成本約占整車成本的50%。
技術是把雙刃劍。半導體在驅動汽車革命前進的同時,也帶來了一定的風險。統計顯示,47%的零公里故障源于電子元器件缺陷。這其中包括隨機故障(18%),系統故障(29%)和測試覆蓋率故障(14%)。隨著汽車的自主化程度越來越高,芯片的缺陷檢測正變得越來越重要。
制程控制從源頭為汽車芯片安全保駕護航
汽車芯片越來越小的尺寸以及更高的集成度,使得生產制造更為復雜。而任何細小的錯誤都將導致重新流片,付出巨大的代價。從晶圓到封裝、組裝,到汽車出廠后的零公里故障,再到最后的召回,每錯過一個階段,糾正問題的成本就會增加10倍。那么,如何能在源頭就發現問題,最低成本消除缺陷?
KLA作為從事制程控制及良率管理解決方案的設備提供商,提出使用檢測、量測以及數據分析的辦法,在晶圓檢測階段就能找到問題,幫助客戶在最短時間內提升最高良率。
KLA的制程控制主要包含兩個部分,一是檢測:找出關鍵缺陷,二是量測,測量關鍵參數,例如線寬、高度及側壁刻蝕角等等。KLA幫助客戶檢測和量測每個關鍵制程步驟,第一時間找出在制程中導致可靠性問題的缺陷,把問題盡早解決。
潛在的可靠性缺陷是最危險的!
因為事關人身安全,因此零缺陷對于汽車行業至關重要。下圖中,最右側的壞die在進行電性能異常芯片測試時無法通過,較容易被識別出。最危險的是中間存在潛在缺陷的die,它很有可能在測試過程中被忽略,混入車身系統中。當你駕駛汽車時,隨著電子遷移、張力遷移等變化,它可能會發生短路。
KLA企業高級傳播總監Becky Howland介紹,潛在的可靠性缺陷是最危險的!它可能會通過各種標準測試,在設備發貨時也不會發現問題,但它們在不同環境中可能會以某種方式激活,最終影響整個系統的運行或導致系統失效。
好消息是,潛在缺陷與致命缺陷的檢測實際上是相同的。只要你知道如何檢測影響良率的致命缺陷,提高機臺的靈敏度,就能測量到影響芯片可靠性的缺陷,而這方面正是KLA的專業領域。她補充:“KLA目前正在開發在線零件平均測試(Inline PAT,縮寫:I-PAT)技術來防止芯片漏檢,并且通過犧牲較少的良率,而顯著提升可靠性。”
汽車電子制程控制三要素
Becky Howland表示,汽車電子發展很快,一些前沿的汽車電子芯片對可靠性提出了新要求。為滿足這些要求,需要新的制程控制方法。主要有三點:一是大大減少基線缺陷;二是可以捕捉偏移的更高的采樣率;三是智能在線缺陷檢測,提升篩選的準確性。
KLA利用I-PAT技術實現更好的芯片篩選
PAT的測試流程如下:首先,對晶圓進行電氣測試;其次,把硬件和PAT算法組合,檢測出違反特定測試規范的異常或故障芯片;最后,將異常芯片去除。
Becky Howland介紹:“利用基于硬件(檢測設備)和軟件(數據分析)的I-PAT技術,尋找那些在總體生產中的多個常規檢測中累計缺陷異常多的芯片。這些異常芯片更可能包含潛在的可靠性缺陷。通過將I-PAT結果與電性能異常芯片測試相結合,改進芯片的整體‘通過/不通過’決策。”
KLA中國區總經理張智安補充,在使用I-PAT技術之前,可能存在over kill的情況,即把壞掉的die周圍出問題概率較高的die統統去除,這是一種為了確保可靠性可能會浪費良率的做法。但是通過I-PAT技術,可以實現更為智能的識別,修正Over Kill,彌補under kill。
隨著汽車的電氣化、自動化和智能化的程度越來越高,芯片缺陷檢測也將變得越來越重要。并且,機器學習和人工智能的運算能力和功能也日益強大,將會更多地參與到汽車芯片異常檢測之中。
Becky Howland表示,KLA在不斷擴充視野,通過收購Orbotech等公司,業務版圖擴展到了PCB和平板顯示的生產制造方面。過去的一年中,也是KLA財務表現最強勁的一年,出貨量超過42億美元,營業額超過43億美元,毛利率超過64%,每股盈利9.14美金。2018財年Q4,中國大陸的表現非常強勁,設備出貨量占據全球市場23%。
站在新的起點,原KLA-Tencor正式更名為KLA,同時啟用新logo。寓意為Keep Looking Ahead,以激勵公司自身和全球一萬名員工。