淺談假冒偽劣元器件的規(guī)避方法

引言

假冒是一種對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)所有人合法權(quán)利的侵犯。假冒元器件帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了純粹更換設(shè)備的成本，其中包括安全費(fèi)用、損失的性能、維修或更換，以及聲譽(yù)所帶來(lái)的影響。例如，一只僅值 2 美元的元器件，在其被應(yīng)用在一塊電路板上之后，一旦檢測(cè)出是假冒元器件而需要進(jìn)行更換，可能需要花費(fèi)高達(dá) 20 美元的費(fèi)用。更重要的是，假冒元器件存在引發(fā)嚴(yán)重后果的可能。例如發(fā)生在 1989 年 9 月 8 日接近丹麥海岸處的一架特許飛行的 Convair 580 的墜機(jī)事件，就是一個(gè)典型事例。此外，假冒商品可能被用于某種破壞行為，極有可能會(huì)對(duì)國(guó)家安全構(gòu)成嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。

全球半導(dǎo)體市場(chǎng)巨大，這讓一些假冒元器件的生產(chǎn)者看到巨額利潤(rùn)。圖1所示是 2011 年全球半導(dǎo)體器件的市場(chǎng)概況。

隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，包括塑封集成電路在內(nèi)的各種電子元器件的更新?lián)Q代周期也越來(lái)越短，給整機(jī)設(shè)備等元器件用戶的供應(yīng)鏈管理帶來(lái)了困難，即原來(lái)設(shè)計(jì)使用的元器件或集成電路可能已經(jīng)不再生產(chǎn)，特別是對(duì)元器件用量少、品種多、可靠性要求高的設(shè)備產(chǎn)品廠家而言，由于采購(gòu)量小而常常不能直接從生產(chǎn)廠商采購(gòu)，必須通過(guò)代理商進(jìn)行采購(gòu)，從而給假冒集成電路提供了進(jìn)入供應(yīng)鏈的機(jī)會(huì)。

圖1 2011 年全球半導(dǎo)體器件市場(chǎng)概況

目前，市場(chǎng)上的假冒偽劣集成電路可以分為翻新集成電路和假冒集成電路。假冒偽劣器件大量進(jìn)入市場(chǎng)或軍工產(chǎn)品供應(yīng)鏈，已經(jīng)嚴(yán)重地影響到我國(guó)裝備產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性。對(duì)我國(guó)而言，目前在工程中使用了國(guó)內(nèi)外不同質(zhì)量等級(jí)的各類元器件，尤其是型號(hào)用單片集成電路，很大一部分是國(guó)外進(jìn)口器件，這些進(jìn)口器件一般都通過(guò)代理商采購(gòu)。由于受禁、限運(yùn)、停產(chǎn)等多種復(fù)雜因素的影響，假冒偽劣器件占有相當(dāng)?shù)谋壤瑥亩o測(cè)試篩選和質(zhì)量把關(guān)工作帶來(lái)較大困難，這些假冒器件一旦裝機(jī)使用，將給武器裝備的可靠性帶來(lái)巨大風(fēng)險(xiǎn)。

假冒偽劣元器件一旦進(jìn)入包括軍用元器件的供應(yīng)鏈，將對(duì)電子工業(yè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)影響。元器件的假冒形式多種多樣：有時(shí)，通過(guò)打磨去除原有的 IC 標(biāo)識(shí)，重新上黑漆并打標(biāo)；有時(shí)，假冒者可以做出高質(zhì)量的標(biāo)識(shí)，足以以假亂真 ；有時(shí)，唯一可鑒別的區(qū)別是 IC 封裝頂部比邊緣要黑一些，而器件的塑封體顏色本應(yīng)該通體一致。對(duì)多種 IC 作 DPA 分析，有些封裝和標(biāo)識(shí)都正常，但同一型號(hào)的 IC 其中芯片不同或者根本就不含芯片；或仿造出可以工作的芯片，實(shí)際這些芯片不是來(lái)自標(biāo)識(shí)上標(biāo)明的制造商 ；有時(shí)假冒器件標(biāo)識(shí)倒置，但引腳卻不能一一對(duì)應(yīng) ；有時(shí)，外貌看上去完美無(wú)缺，但芯片卻是假的；很多這類器件已受到靜電釋放應(yīng)力的沖擊，即使沒(méi)有失效，也是在帶傷工作，遲早要失效。

DPA 首先在美國(guó)提出并廣泛在工程中應(yīng)用，我國(guó)對(duì)這項(xiàng)工作引起重視并認(rèn)真開展是從上世紀(jì) 90 年代中后期開始的，由總裝備部在全國(guó)建立了三個(gè)軍用電子元器件 DPA 實(shí)驗(yàn)室，分別設(shè)在電子五所、四所和北航，目前，主要執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是2006 年頒布的國(guó)軍標(biāo)“GJB4027A-2006 軍用電子元器件破壞性物理分析方法”。DPA 技術(shù)可發(fā)現(xiàn)在常規(guī)篩選檢驗(yàn)中不一定能暴露的問(wèn)題，這些問(wèn)題主要是與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、裝配等工藝相關(guān)的缺陷。對(duì)軍用電子元器件開展 DPA，可以把問(wèn)題暴露于事前，從而有效防止型號(hào)工程由于電子元器件的潛在質(zhì)量問(wèn)題而導(dǎo)致整體失效。

目前，北航 DPA 實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行失效分析時(shí)，多次發(fā)現(xiàn)進(jìn)口元器件出現(xiàn)標(biāo)識(shí)和版圖不符、同批次版圖不相同及拆機(jī)件、翻修件等假冒偽劣、以次充好的情況，有的還出現(xiàn)內(nèi)部無(wú)鍵合絲、無(wú)芯片的嚴(yán)重情況。如何辨別這些假冒偽劣器件，目前還缺少系統(tǒng)而有效的方法，這也是元器件使用者急需解決的問(wèn)題。

本文旨在基于DPA技術(shù)研究假冒偽劣元器件的鑒別方法，涉及購(gòu)買、測(cè)試、檢查和分析，為型號(hào)裝備的可靠性提供有力保障。

1 假冒電子元器件的定義及危害性分析

1.1 什么是假冒電子元器件

美國(guó)能源部 /SAE AS5553 將未經(jīng)合法授權(quán)而生產(chǎn)的復(fù)制品或替代品，或其材料、性能或規(guī)格參數(shù)被錯(cuò)誤宣傳的元器件定義為假冒元器件。而 EIA/G-12 委員會(huì)認(rèn)為，只要其特性或來(lái)源被經(jīng)銷商故意改變或錯(cuò)誤宣傳的元器件就是假冒元器件。

對(duì)于電子元器件的制造商，其假冒元器件是指替代品或未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制品，所用材料或自身性能在未通告情況下已發(fā)生改變的元器件，以及被供應(yīng)商錯(cuò)誤宣傳的不符合標(biāo)準(zhǔn)的元器件 ；而對(duì)于電子元器件經(jīng)銷商，其假冒元器件主要是指違反了知識(shí)產(chǎn)權(quán)法、版權(quán)法或商標(biāo)法而生產(chǎn)和經(jīng)銷的元器件產(chǎn)品，通過(guò)故意改變產(chǎn)品的方式隱瞞產(chǎn)品的真實(shí)質(zhì)量并以此達(dá)到欺騙消費(fèi)者目的的產(chǎn)品，以及通過(guò)遺漏信息或采取某些手段以誤導(dǎo)消費(fèi)者相信其是真實(shí)的或合法的產(chǎn)品。表 1 所列是GIDEP 假冒案例摘要。

1.2 翻新假冒塑封 IC 的危害

翻新假冒塑封 IC 或已經(jīng)老化，或引入潛在損傷的產(chǎn)品，其可靠性將不能保證，不僅早期失效高，而且隨機(jī)失效率也高，不能通過(guò)篩選去除潛在的失效。使用了假冒翻新的器件將導(dǎo)致很高的系統(tǒng)早期失效率，給設(shè)備整機(jī)系統(tǒng)的可靠性與安全性帶來(lái)的主要危害有以下幾點(diǎn) ：

其一是低質(zhì)量級(jí)別充當(dāng)高質(zhì)量級(jí)別，可能在嚴(yán)酷條件下IC 不能正常工作 ；其二，翻新塑封 IC 已經(jīng)使用過(guò)，在以前的使用過(guò)程中已經(jīng)經(jīng)歷了焊接，對(duì)內(nèi)部界面將產(chǎn)生殘存損傷分層，因而在使用過(guò)程中，內(nèi)部界面退化，另外還有環(huán)境水氣的侵蝕以及電損傷殘存等因素，從而導(dǎo)致翻新塑封 IC 的不可靠 ；其三，翻新塑封 IC 在處理過(guò)程可能引入新的損傷，如從 PCBA解焊中對(duì)內(nèi)部界面的損傷，解焊以及引腳重新成型過(guò)程對(duì)引腳的機(jī)械損傷，翻新過(guò)程中外表面研磨對(duì)芯片表面的機(jī)械損傷，引腳焊錫處理過(guò)程中引入的腐蝕性物質(zhì)殘留，以及翻新過(guò)程中靜電放電的潛在損傷等。

2 DPA 技術(shù)

破壞性物理分析 (Destructive Physical Analysis, DPA) 是指為驗(yàn)證電子元器件 ( 以下簡(jiǎn)稱元器件 ) 的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、材料、制造質(zhì)量和工藝情況是否滿足預(yù)定用途或有關(guān)規(guī)范的要求，以及是否滿足元器件規(guī)定的可靠性和保障性，對(duì)元器件樣品進(jìn)行解剖，以及在解剖前后進(jìn)行一系列檢驗(yàn)和分析的全過(guò)程。

DPA 是一種對(duì)潛在缺陷確認(rèn)和潛在缺陷危害性分析的過(guò)程，也是一種對(duì)元器件使用前的可靠性進(jìn)行的事前預(yù)計(jì)。實(shí)際上，在元器件生產(chǎn)過(guò)程中以及生產(chǎn)后到上機(jī)前，DPA 技術(shù)都可以被廣泛的使用，以檢驗(yàn)元器件是否存在潛在的材料、工藝等方面的缺陷。具體如下：

(l) 用于電子元器件電特性不合格，但未完全喪失功能的原因分析 ；

(2) 用于電子元器件生產(chǎn)工藝，特別是關(guān)鍵工藝的質(zhì)量監(jiān)控及半成品的質(zhì)量分析與控制 ；

(3) 用于控制與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、裝配等工藝相關(guān)的失效模式 ；

(4) 用于電子元器件的可靠險(xiǎn)鑒定 ；

(5) 用于電子元器件的交貨檢驗(yàn)和到貨檢驗(yàn) ；

(6) 用于電子元器件的真?zhèn)舞b別。

DPA 的項(xiàng)目名稱及代號(hào)如表 2 所列。

典型假冒偽劣集成電路的主要表現(xiàn)特征有管腳缺陷、管殼缺陷、標(biāo)識(shí)翻新、電參數(shù)異常、玻璃熔封層缺陷和管芯缺陷等，這些可通過(guò)外觀檢查、電參數(shù)測(cè)試、可靠性篩選試驗(yàn)和DPA等工作識(shí)別出來(lái)，不同檢測(cè)方法的對(duì)比研究如表3所列。

3 給整機(jī)用戶的建議

圖 2 所示為 NASA 公布的企業(yè)如何發(fā)現(xiàn)假冒元器件產(chǎn)品的示意圖，結(jié)合這些數(shù)據(jù)，本文提出如下規(guī)避假冒元器件的建議。

圖 2 企業(yè)發(fā)現(xiàn)假冒元器件產(chǎn)品 (NASA) 方法分布

3.1 修改元器件采購(gòu)質(zhì)量控制規(guī)范，增加對(duì)塑封器件的鑒別要求

修改各種元器件采購(gòu)質(zhì)量控制規(guī)范，在采購(gòu)或選用塑封IC 的時(shí)候，應(yīng)把對(duì)塑封 IC 的假冒鑒別作為基本要求。目前，存在著整機(jī)制造單位對(duì)翻新假冒進(jìn)口塑封 IC 既恨又不敢鑒別的尷尬局面，特別對(duì)于工業(yè)電子裝備用 IC 由于型號(hào)多，單型號(hào)數(shù)量小，采購(gòu)存在難度，往往是為了進(jìn)度而對(duì)翻新假冒心存“不知者不罪”的僥幸心理。

翻新假冒進(jìn)口塑封 IC 涉及的型號(hào)面廣，必須對(duì)采購(gòu)的進(jìn)口塑封 IC 實(shí)施鑒別控制，通過(guò)對(duì)采購(gòu)批次實(shí)施 100% 的鑒別，最大限度地防止翻新假冒進(jìn)口塑封 IC 用于可靠性要求高的電子裝備。

3.2 建立翻新假冒數(shù)據(jù)庫(kù)并定期進(jìn)行通報(bào)公示

翻新假冒的數(shù)據(jù)包括兩方面：一方面是已經(jīng)鑒別的翻新假冒型號(hào)的數(shù)據(jù)匯總并在采購(gòu)系統(tǒng)和質(zhì)量與設(shè)計(jì)系統(tǒng)等范圍內(nèi)進(jìn)行通報(bào)公示，共享翻新假冒的鑒別成果，避免誤用；另一方面是建立并逐步完善翻新假冒鑒別方法的數(shù)據(jù)庫(kù)。用于鑒別翻新假冒的數(shù)據(jù)內(nèi)容，包括“真的數(shù)據(jù)”和“假的數(shù)據(jù)”。

“真的數(shù)據(jù)”主要包括國(guó)際品牌 IC 的型號(hào)、每個(gè)型號(hào)及批次的標(biāo)識(shí)及其含義、每個(gè)型號(hào)的內(nèi)部芯片的版圖標(biāo)識(shí)和版圖結(jié)構(gòu)、封裝和互連的結(jié)構(gòu)、材料成分，還有投產(chǎn)日期、停產(chǎn)或預(yù)計(jì)停產(chǎn)的日期等。以真的數(shù)據(jù)作為依據(jù)或標(biāo)準(zhǔn)判斷翻新假冒的塑封 IC。這些數(shù)據(jù)量巨大，需要人力投入。但一旦形成數(shù)據(jù)庫(kù)，則對(duì)于鑒別翻新假冒 IC 可形成長(zhǎng)效的作用?！凹俚臄?shù)據(jù)”通常包括在鑒別過(guò)程中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的翻新假冒的造假特征、鑒別結(jié)果等。借助這些數(shù)據(jù)，可以提高翻新假冒 IC 的鑒別時(shí)效性。

3.3 加強(qiáng)與專業(yè)第三方技術(shù)機(jī)構(gòu)合作，及時(shí)鑒別假冒產(chǎn)品

假冒翻新器件的使用已經(jīng)嚴(yán)重地影響到整機(jī)設(shè)備或裝備的生產(chǎn)研制以及使用的可靠性和安全性。這些問(wèn)題的解決也不可能功其于一役，必須持之以恒，常抓不懈，而且假冒翻新的技術(shù)日新月異，這樣就需要依靠相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行專業(yè)化的研究和協(xié)助，支撐質(zhì)量和采購(gòu)部門完成對(duì)假冒翻新器件的預(yù)防和控制。

4 結(jié) 語(yǔ)

仿冒是對(duì)某項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)所有者合法權(quán)利的侵害。高利潤(rùn)、低風(fēng)險(xiǎn)的偵查以及薄弱的檢舉機(jī)制給仿冒以可乘之機(jī)。仿冒的電子元器件會(huì)引起潛在的安全隱患，并使得制造商和經(jīng)銷商蒙受諸如聲譽(yù)被中傷等各種損失。仿冒器件還有可能涉及安全問(wèn)題，因?yàn)檫@些仿冒器件有可能應(yīng)用在武器裝備上。任何器件和器件制造商都容易受仿冒的影響。

美國(guó)現(xiàn)已頒布了一系列的法案，用來(lái)懲治假冒和侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán) (IP) 等行為。一些私人和公共的組織已經(jīng)開始警覺(jué)，并開始推出相關(guān)的技術(shù)和信息共享工具，以助于行業(yè)范圍內(nèi)對(duì)于假冒的偵查和防范。

當(dāng)今世界蓬勃發(fā)展的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，對(duì)于仿冒者而言無(wú)異于天堂。只有經(jīng)濟(jì)發(fā)展采用公平貿(mào)易，遵守國(guó)際商業(yè)準(zhǔn)則和執(zhí)行規(guī)范，這一問(wèn)題才有可能緩解。器件制造商還可以通過(guò)使用公開或者非公開的反假冒技術(shù)，并采取有效的監(jiān)管程序，以幫助降低被假冒的可能性。

OEMs 通過(guò)恰當(dāng)?shù)倪^(guò)時(shí)預(yù)測(cè)和管理方法，可以有效地降低自己生產(chǎn)的產(chǎn)品中出現(xiàn)假冒器件的風(fēng)險(xiǎn)。然而，在當(dāng)今世界技術(shù)革新如此飛快的情勢(shì)下，對(duì)于非權(quán)威的貨源的信賴，是不可取的。而給所有電子元器件的供貨者頒發(fā)許可證以及完全優(yōu)化授權(quán)經(jīng)銷方案等，實(shí)際上也是繁重而不切實(shí)際的。

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