如何實現零缺陷的汽車元件設計生產

　　5. AEC-Q004

　　AEC-Q004提出一系列的流程步驟，包括組件設計、制造、測試和使用，以及在這流程的各個階段中采用何種程零缺陷的工具或方法。這些方法涵蓋上述AEC的各種文件標準，以及JEDEC或AIAG等等來自業界的質量控制技術或管理系統的廣泛應用。當零件或制程已實現最佳化，且成熟性在經過一段時間后被證實，此時只需用較少的工具就能改善或維持質量和可靠性。

　　AEC-Q004實質上是一套零缺陷指導原則，其定義出芯片供貨商或用戶如何在產品生命周期中使用一些工具和制程來達成零缺陷的目標。AEC-Q004并不是強制性的規范，而是提出用來降低缺陷的工具和方法。不同的應用模式會需要不同的工具或生產方法，因此在此指導原則中提出了建議的作法。AEC-Q004目前仍處于在草案階段，即將推出正式的版本。

　　QS 9000/TS 16949規范

　　QS 9000和TS 16949的質量管理系統認證體系是汽車電子供應商除AEC之外需要重視的另一套規范。

　　QS9000曾是汽車供貨商生產零件、材料和提供服務的基本質量管理系統，主要基于ISO 9001：1994體系，由克萊斯勒、福特和通用汽車公司于1994年共同開發。其于2006年12月15日被國際汽車專業組織（Internation Automotive Task Force, IATF）所制定與推行的ISO/TS 16949汽車產業驗證標準所取代。

                                  圖四　汽車產業檢驗標準的演進

　　 TS16949標準是以ISO 9001: 2000為基礎開發的針對汽車行業質 量系統管理標準。目前包括通用（GM）、福特（Ford）、克萊斯勒（Daimler Chrysler）、標致（Peugeot）、雷諾（Renault）、BMW、尼桑（Nissan）、菲亞特（Fiat）、大眾（Volkswagen）等世界級的車廠，都強制規定其供貨商之質量管理系統需符合TS 16949的要求，并要求擴展至2-3級供貨商。
TS16949突出了客戶導向的主軸并制定各項績效指標。其系統運作架構能強力推動組織持續改進，以保持領先同業的競爭力，讓管理者能有效找到異常點并進行相應改善。

　　PPAP

　　PPAP全稱為生產零件批準程序（Production Parts Approval Process），是QS 9000與TS 16949規范當中較受重視的作法。PPAP要求用于汽車供應鏈中的所有零件皆需擁有詳細完整的數據和文件，并在PPAP的文件中列出了芯片制造商所需要采取的生產和質量保證程序。這些文件能夠支持客戶的生產批準程序以及相關的危險評估。

　　PPAP用來確定供貨商在零件實際量產的過程已經正確理解了客戶的工程設計記錄和規格中的所有要求，并保證買方的質量風險，評估其是否具有能持續滿足這些要求的潛在能力。

　　ST的汽車等級認證

　　車載產品的質量和可靠性遠高于其它普通消費類產品，為了實現該市場的獨特需求，芯片供貨商都在積極致力于提升量產控管的技術與管理系統，發展出更可靠的量產技術，此外還力求此套技術也能用來提高消費性等其它應用領域的產品質量。

　　AEC（尤其是AEC-Q100、AEC-Q101、AEC-Q001/Q002/Q003等）和PPAP的各項要求是車載產品需要遵循的設計規范，因此也就產生了車載產品與其它產品的明顯區別：其必須嚴格遵守定義的產品特性、設計和制造程序等，并為用戶提供完整的文件和產品包裝。

　　ST提出了嚴格的汽車等級認證（Automotive Grade Qualification）規范。其除了滿足上述的AEC及質量管理系統規范外，ST還發展出如在制程中采用特殊的篩選（Screening）和測試方法，以及專屬的高可靠性認證流程（High Reliability Certified Flow, HRCF）測試程序等一套嚴格的管控方法。

　　1. 產品篩選法

　　改良式的應力測試（Stress Testing）和篩選方法（Screening）是ST汽車等級認證規范的重要部分。其篩選的結果將被作為產品改善的方向，目標即是零缺陷的汽車電子元件。

　　由于車載系統的特殊性，一般在標準制程測試中被認為是良好的產品，在汽車應用的某些特定狀況下卻可能存在潛在的故障危險。通過產品篩選的方法，能夠用來做更進一步的嚴格篩選。嚴格的產品測試往往需要花費更多的時間和成本才能上市。為了能在最短的時間內通過這些測試，必須采用一些有效的方法，例如產品家族數據（Product-Family Data）最大化和技術依存性（Technology Dependent）的作法。

　　AEC-Q100所定義的合格標準以產品家族（Product Family）為認定的對象。所謂的產品家族最大化原則即在使用相同制程和材料的所有產品當中，只要其中一個成員通過測試，則其它產品家族成員即可通過；技術依存性則是以制程標準為審核對象，只要是采用已經合格的制程標準所生產的新產品，代表其合格的概率就非常高。

　　2. HRCF測試程序

　　汽車元件的溫度范圍一般為-40℃~125℃，因此EEPROM和閃存等產品往往需要滿足極嚴格的生產良品率以及可靠性要求。
　　
　　ST針對汽車電子應用的EEPROM和閃存開發了名為高可靠性認證流程（HRCF）的測試程序。HRCF屬于專屬性生產流程，其在生產、測試及質量保證接受性流程中導入了額外的模塊，以保證產品可操作在汽車應用的溫度范圍內。在生產模塊中，EEPROM的裸晶必須要能在供應電壓上升的環境中做到3000次的循環擦寫。在裸晶測試時，還要通過24小時在250°C下的高溫烘烤，而且在接下來的一秒鐘的電性測試中仍需保證完全通過。最后測試的模塊包括在130°C及室溫下的溫度循環和電性測試。

　　HRCF測試流程結合了統計箱限制（SBL）與零件平均測試（PAT）等統計工具，能夠篩選出晶圓和裸晶上的早期故障和離群點，達到汽車零缺陷率的可靠性目標。

　　結論

　　目前的汽車電子市場發展迅速，產品類型也越來越多樣化，因此為了保證車載零件和電子產品的通用性和質量，需要嚴格的質量管控規范及管理系統來保證。質量規范可以是AEC及TS 16949等一套公認的規范，也可以是與ST的汽車等級認證類似的由供貨商提出的定制化管理體系。

　　合理的管理規范除了能保證產品質量，也能加速整個汽車產業鏈的供應狀況。其有助于改 善管線的可視度，客戶追蹤，以及汽車制造商和組件供貨商之間的訂單狀況跟蹤也能變得更容易。此外，為獲得更低的制造成本和汽車電子產品供應商更靈活的設計能力，除了開拓小型公司的供貨渠道外，對產能做出的最有效的支持和快速掌握車廠在應用上所需要的技術狀況十分重要，而這些工作也可以通過完善的供應鏈管理系統得到實現。