车规芯片的AEC-Q100测试标准

来源:一名汽车电子硬件工程师发布时间:2022-09-061370浏览

距离上一次发文章已经过去了10个月了，这10个月里，不想错过跟小孩待在一起的每一个时刻……额呸！就是因为懒，一直没有更新文章，特此最近开始逼迫自己不断的学习，重新开始进行公众号的更新。

最近这小半年一直在弄跟芯片相关的一些工作，并且由于缺芯的原因，现在关于芯片的话题也确实很火，但是一般都集中在更为高层的设计，更为上游的制造，更为高大上的产业链布局。但是对于没有半点芯片知识的我等普通工程师来讲，搞点接地气的内容自学一下，还是更符合当前绝大多数人的一些状态。

在我刚入职的时候，就知道车规芯片是需要满足AECQ标准的，所以在进行芯片选型的时候，需要什么类型的芯片，就让对应的芯片公司的销售给出一些推荐，我再从中进行选择。但是却从来没去具体了解过AECQ标准具体是什么标准，这一晃就是十年过去了，欠下的债现在还。

一

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汽车半导体器件的标准

AEC其实是Automotive Electronics Council汽车电子协会的简称，并且AECQ标准包括以下几个领域，对于不同领域的电子器件，适用于不同的标准。目前见到的比较多的是AEC-Q100、AEC-Q101、AEC-Q200。

标准类别	适用领域
AEC-Q100	集成电路IC
AEC-Q101	分立器件
AEC-Q102	离散光电LED
AEC-Q103	传感器
AEC-Q104	多芯片组件
AEC-Q200	被动器件

二

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AEC-Q100的子标准

类似于一般汽车零部件的DV测试，AECQ标准其实也就是一种对芯片本身的设计认可的测试标准，分为不同的测试序列，对芯片进行不同维度的测试。

由于最火热的芯片是目前全国甚至全世界的焦点，就先来看看关于芯片的测试标准。AEC-Q100一共分为13个子标准，分别是AEC-Q100主标准和从001到012的12个子标准。

标准编号	标准名	中文含义
AEC-Q100 Rev-H	Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Integrated Circuits(base document	基于集成电路应力测试认证的失效机理
AEC-Q100-001	Wire Bond Shear Test	邦线切应力测试
AEC-Q100-002	Human Body Model (HBM) Electrostatic Discharge Test	人体模式静电放电测试
AEC-Q100-003	Machine Model (MM) Electrostatic Discharge Test	机械模式静电放电测试
AEC-Q100-004	IC Latch-Up Test	集成电路闩锁效应测试
AEC-Q100-005	Non-Volatile Memory Program/Erase Endurance, Data Retention, and Operational Life Test	非易失性存储程序/擦除耐久性、数据保持及工作寿命的测试
AEC-Q100-006	Electro-Thermally Induced Parasitic Gate Leakage Test (GL)	热电效应引起的寄生门极漏电流测试
AEC-Q100-007	Fault Simulation and Test Grading	故障仿真和测试等级
AEC-Q100-008	Early Life Failure Rate (ELFR)	早期寿命失效率
AEC-Q100-009	Electrical Distribution Assessment	电分配的评估
AEC-Q100-010	Solder Ball Shear Test	锡球剪切测试
AEC-Q100-011	Charged Device Model (CDM) Electrostatic Discharge Test	带电器件模式的静电放电测试
AEC-Q100-012	Short Circuit Reliability Characterization of Smart Power Devices for 12V Systems	12V 系统灵敏功率设备的短路可靠性描述

三

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测试序列及测试内容

如同DV测试的序列和分类，芯片的测试认证一共包括7个序列，分别如下，而这七个序列的测试也是分别引用AEC-Q100中定义的那些测试方法。

测试序列A	环境压力加速测试，Accelerated Environment Stress
测试序列B	使用寿命模拟测试，Accelerated Lifetime Simulation
测试序列C	封装组装整合测试，Package Assembly Integrity
测试序列D	芯片晶圆可靠度测试，Die Fabrication Reliability
测试序列E	电气特性确认测试，Electrical Verification
测试序列F	瑕疵筛选监控测试，Defect Screening
测试序列G	封装凹陷整合测试，Cavity Package Integrity

芯片的测试也是有一定的测试顺序，这个顺序在AEC-Q100的标准中也是有所定义的。一共7个测试序列，按照两个层级一共加起来42个测试项目，这些测试项目并不是适用于所有IC，需要根据IC的种类进行适配性的测试，也需要根据芯片的温度等级来进行测试条件的修改。

而测试温度也就是通常所说的Grade等级。在汽车芯片里，分为4个温度等级，分别如下：

对于每个测试序列中的详细测试项目，也在AEC-Q100标准中有详细的描述，并且每种测试的测试时间也根据Grade等级给出了不同的要求。在AEC-Q100的测试中，对于序列A中，测试的样品数很多都是77个，并且要求0 Fails，这就极大得增加了芯片测试的置信度。

TEST GROUP A – ACCELERATED ENVIRONMENT STRESS TESTS
#	STRESS	ABV	SAMPLE SIZE / LOT
A1	Preconditioning	PC	77
A2	Temperature Humidity-Bias or Biased HAST	THB or HAST	77
A3	Autoclave or Unbiased HAST or Temperature Humidity (without Bias)	AC or UHSTor TH	77
A4	Temperature Cycling	TC	77
A5	Power Temperature Cycling	PTC	45
A6	High Temperature Storage Life	HTSL	45
TEST GROUP B – ACCELERATED LIFET
#	STRESS	ABV	SAMPLE SIZE / LOT
B1	High Temperature Operating Life	HTOL	77
B2	Early Life Failure Rate	ELFR	800
B3	NVM Endurance, Data Retention, and Operational Life	EDR	77
TEST GROUP C – PACKAGE ASSEMBLY INTEGRITY TESTS
#	STRESS	ABV	SAMPLE SIZE / LOT
C1	Wire Bond Shear	WBS	30 bonds from a minimumof 5 devices
C2	Wire Bond Pull	WBP
C3	Solderability	SD	15
C4	Physical Dimensions	PD	10
C5	Solder Ball Shear	SBS	5 balls from a min. of 10devices
C6	Lead Integrity	LI	from each 10 leads of 5 parts
TEST GROUP D – DIE FABRICATION RELIABILITY TESTS
#	STRESS	ABV	SAMPLE SIZE / LOT
D1	Electromigration	EM	---
D2	Time Dependent Dielectric Breakdown	TDDB	---
D3	Hot Carrier Injection	HCI	---
D4	Negative Bias Temperature Instability	NBTI	---
D5	Stress Migration	SM	---
TEST GROUP E – ELECTRICAL VERIFICATION TESTS
#	STRESS	ABV	SAMPLE SIZE / LOT
E1	Pre- and Post-Stress Function/Parameter	TEST	All
E2	Electrostatic Discharge Human Body Model	HBM	See TestMethod
E3	Electrostatic Discharge Charged Device Model	CDM	See TestMethod
TEST GROUP E – ELECTRICAL VERIFICATION TESTS (CONTINUED)
#	STRESS	ABV	SAMPLE SIZE / LOT
E4	Latch-Up	LU	6
E5	Electrical Distributions	ED	30
E6	Fault Grading	FG	---
E7	Characterization	CHAR	---
E9	Electromagnetic Compatibility	EMC	1
E10	Short Circuit Characterization	SC	10
E11	Soft Error Rate	SER	3
E12	Lead (Pb) Free	LF	See Test Method
TEST GROUP F – DEFECT SCREENING TESTS
#	STRESS	ABV	SAMPLE SIZE / LOT
F1	Process Average Testing	PAT	---
F2	Statistical Bin/Yield Analysis	SBA	---
TEST GROUP G – CAVITY PACKAGE INTEGRITY TESTS
#	STRESS	ABV	SAMPLE SIZE / LOT
G1	Mechanical Shock	MS	15
G2	Variable Frequency Vibration	VFV	15
G3	Constant Acceleration	CA	15
G4	Gross/Fine Leak	GFL	15
G5	Package Drop	DROP	5
G6	Lid Torque	LT	5
G7	Die Shear	DS	5
G8	Internal Water Vapor	IWV	5