電子元器件成本將占50%，如何保障無(wú)人駕駛的安全？

半導(dǎo)體技術(shù) 正在推動(dòng)百年汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的革命。隨著 ADAS系統(tǒng) 的升級(jí)，向無(wú)人駕駛的無(wú)限接近，越來(lái)越多的CMOS傳感器、MEMS傳感器以及探測(cè)雷達(dá)被用來(lái)感知周?chē)h(huán)境。同時(shí)， 新能源汽車(chē) 動(dòng)力系統(tǒng)的電氣化使得功率器件使用量大幅增加，而由于其動(dòng)力結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，也為電源管理芯片帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)會(huì)……在自動(dòng)駕駛和新能源的“雙驅(qū)力”下，半導(dǎo)體正在顛覆傳統(tǒng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的路上高歌猛進(jìn)。根據(jù)普華永道數(shù)據(jù)，到2030年，一輛電動(dòng)車(chē)和L5級(jí)別的無(wú)人駕駛汽車(chē)中，電子元器件成本約占整車(chē)成本的50%。

技術(shù)是把雙刃劍。半導(dǎo)體在驅(qū)動(dòng)汽車(chē)革命前進(jìn)的同時(shí)，也帶來(lái)了一定的風(fēng)險(xiǎn)。統(tǒng)計(jì)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(jī)故障(18%)，系統(tǒng)故障(29%)和測(cè)試覆蓋率故障(14%)。隨著汽車(chē)的自主化程度越來(lái)越高，芯片的缺陷檢測(cè)正變得越來(lái)越重要。

制程控制從源頭為汽車(chē)芯片安全保駕護(hù)航

汽車(chē)芯片越來(lái)越小的尺寸以及更高的集成度，使得生產(chǎn)制造更為復(fù)雜。而任何細(xì)小的錯(cuò)誤都將導(dǎo)致重新流片，付出巨大的代價(jià)。從晶圓到封裝、組裝，到汽車(chē)出廠后的零公里故障，再到最后的召回，每錯(cuò)過(guò)一個(gè)階段，糾正問(wèn)題的成本就會(huì)增加10倍。那么，如何能在源頭就發(fā)現(xiàn)問(wèn)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(shè)備提供商，提出使用檢測(cè)、量測(cè)以及數(shù)據(jù)分析的辦法，在晶圓檢測(cè)階段就能找到問(wèn)題，幫助客戶(hù)在最短時(shí)間內(nèi)提升最高良率。

KLA的制程控制主要包含兩個(gè)部分，一是檢測(cè)，找出關(guān)鍵缺陷，二是量測(cè)，測(cè)量關(guān)鍵參數(shù)，例如線(xiàn)寬、高度及側(cè)壁刻蝕角等等。KLA幫助客戶(hù)檢測(cè)和量測(cè)每個(gè)關(guān)鍵制程步驟，第一時(shí)間找出在制程中導(dǎo)致可靠性問(wèn)題的缺陷，把問(wèn)題盡早解決。

潛在的可靠性缺陷是最危險(xiǎn)的!

因?yàn)槭玛P(guān)人身安全，因此零缺陷對(duì)于汽車(chē)行業(yè)至關(guān)重要。下圖中，最右側(cè)的壞die在進(jìn)行電性能異常芯片測(cè)試時(shí)無(wú)法通過(guò)，較容易被識(shí)別出。最危險(xiǎn)的是中間存在潛在缺陷的die，它很有可能在測(cè)試過(guò)程中被忽略，混入車(chē)身系統(tǒng)中。當(dāng)你駕駛汽車(chē)時(shí)，隨著電子遷移、張力遷移等變化，它可能會(huì)發(fā)生短路。

KLA企業(yè)高級(jí)傳播總監(jiān)Becky Howland介紹，潛在的可靠性缺陷是最危險(xiǎn)的!它可能會(huì)通過(guò)各種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，在設(shè)備發(fā)貨時(shí)也不會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，但它們?cè)诓煌h(huán)境中可能會(huì)以某種方式激活，最終影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行或?qū)е孪到y(tǒng)失效。

好消息是，潛在缺陷與致命缺陷的檢測(cè)實(shí)際上是相同的。只要你知道如何檢測(cè)影響良率的致命缺陷，提高機(jī)臺(tái)的靈敏度，就能測(cè)量到影響芯片可靠性的缺陷，而這方面正是KLA的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。她補(bǔ)充：“KLA目前正在開(kāi)發(fā)在線(xiàn)零件平均測(cè)試(Inline PAT，縮寫(xiě)：I-PAT)技術(shù)來(lái)防止芯片漏檢，并且通過(guò)犧牲較少的良率，而顯著提升可靠性。”

汽車(chē)電子制程控制三要素

Becky Howland表示，汽車(chē)電子發(fā)展很快，一些前沿的汽車(chē)電子芯片對(duì)可靠性提出了新要求。為滿(mǎn)足這些要求，需要新的制程控制方法。主要有三點(diǎn)：一是大大減少基線(xiàn)缺陷;二是可以捕捉偏移的更高的采樣率;三是智能在線(xiàn)缺陷檢測(cè)，提升篩選的準(zhǔn)確性。

KLA利用I-PAT技術(shù)實(shí)現(xiàn)更好的芯片篩選

PAT的測(cè)試流程如下：首先，對(duì)晶圓進(jìn)行電氣測(cè)試;其次，把硬件和PAT算法組合，檢測(cè)出違反特定測(cè)試規(guī)范的異?；蚬收闲酒?最后，將異常芯片去除。

Becky Howland介紹：“利用基于硬件(檢測(cè)設(shè)備)和軟件(數(shù)據(jù)分析)的I-PAT技術(shù)，尋找那些在總體生產(chǎn)中的多個(gè)常規(guī)檢測(cè)中累計(jì)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(guò)將I-PAT結(jié)果與電性能異常芯片測(cè)試相結(jié)合，改進(jìn)芯片的整體‘通過(guò)/不通過(guò)’決策。”

KLA中國(guó)區(qū)總經(jīng)理張智安補(bǔ)充，在使用I-PAT技術(shù)之前，可能存在over kill的情況，即把壞掉的die周?chē)鰡?wèn)題概率較高的die統(tǒng)統(tǒng)去除，這是一種為了確?？煽啃钥赡軙?huì)浪費(fèi)良率的做法。但是通過(guò)I-PAT技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更為智能的識(shí)別，修正Over Kill，彌補(bǔ)under kill。

隨著汽車(chē)的電氣化、自動(dòng)化和智能化的程度越來(lái)越高，芯片缺陷檢測(cè)也將變得越來(lái)越重要。并且，機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的運(yùn)算能力和功能也日益強(qiáng)大，將會(huì)更多地參與到汽車(chē)芯片異常檢測(cè)之中。

Becky Howland表示，KLA在不斷擴(kuò)充視野，通過(guò)收購(gòu)Orbotech等公司，業(yè)務(wù)版圖擴(kuò)展到了PCB和平板顯示的生產(chǎn)制造方面。過(guò)去的一年中，也是KLA財(cái)務(wù)表現(xiàn)最強(qiáng)勁的一年，出貨量超過(guò)42億美元，營(yíng)業(yè)額超過(guò)43億美元，毛利率超過(guò)64%，每股盈利9.14美金。2018財(cái)年Q4，中國(guó)大陸的表現(xiàn)非常強(qiáng)勁，設(shè)備出貨量占據(jù)全球市場(chǎng)23%。

站在新的起點(diǎn)，原KLA-Tencor正式更名為KLA，同時(shí)啟用新logo。寓意為Keep Looking Ahead，以激勵(lì)公司自身和全球一萬(wàn)名員工。