部分芯片未经验证上市尤其是质量要求相对不太严格的消费级领域

日前，第二十四届中国集成电路制造年会暨供应链创新发展论坛在广州举行在本次高峰论坛的行业报告环节，工信部电子五院总工程师恩云菲发表了《面向集成电路产业链的质量保障技术》主题演讲

最近几年来，伴随着本土集成电路产业的快速发展，产业链上下游之间缺乏合作的情况发生了变化，整机企业采用国产集成电路的意愿也在不断增强可是，中国进口集成电路的市场规模每年仍高达3000多亿美元

中国半导体行业协会数据显示，2020年我国集成电路自给率仅为26.6%，依赖进口的局面并未得到根本改变以汽车芯片为例，国内汽车芯片进口率高达95%，动力系统，底盘控制，高级驾驶辅助系统等关键芯片被国外巨头垄断

那么，是什么原因导致我们的芯片被外国企业垄断呢在恩云菲看来，芯片的质量和可靠性是重要的影响因素之一

根据使用环境，芯片分为三个等级:消费级，工业级和整车标准级其中，对芯片的要求最高的是整车规格级，比如实验温度，要求—45—150的宽温度范围，而消费级只要求0—40，在使用寿命方面，车级芯片需要满足15—20年的无故障应用，消费级芯片只需要1—3年，工业级芯片只需要满足5—10年的稳定工作要求在故障率级别上，车辆规格级别要求PPB级，而工业级和消费级要求较低级别的PPM级，严格程度不在同一个数量级

En云菲认为，车级芯片除了指标要求高外，还有完整的认证体系，如AEC—Q100，IATF16949，ISO26262等，认证周期长，认证成本高，保证了车级芯片的质量和可靠性。

但国产芯片质量问题依然严峻，部分芯片未经验证上市，尤其是质量要求相对不太严格的消费级领域。

恩云菲结合自己的实际工作进一步说明，在目前我国集成电路质量检验不合格项目的统计中，物理试验不合格项目的比例约为30%，电气性能试验不合格项目的比例约为25%最严重的问题是环境试验不合格项目，占45%车辆标准产品存在质量和可靠性问题，可能导致产品不合格，国产芯片的质量和可靠性还有很大的提升空间

为此，恩云菲提出了质量保证技术贯穿集成电路产品设计，制造，封装测试，应用的全生命周期的观点她认为，芯片生产的任何一个环节都不可忽视，从上游的IC设计/晶圆制造到中游的封装测试，再到下游的产品应用，都要重视恩云菲指出，应用环节往往是最容易被忽视的质量问题环节事实上，不恰当的应用场景也会导致芯片质量问题特别是中国幅员辽阔，芯片产品需要满足各种气候环境条件如果不能满足，可能会导致质量问题恩云菲举了一个例子，说工信部第五电子所曾经把一个产品拿到高原去验证，但是只是因为高原因素，被测产品的质量才出现

那么，本土企业应该如何提高集成电路产品的质量呢。

En云菲也给出了解决方案:从设计阶段的DFR，晶圆阶段的WLR，封装阶段的PLR，上板阶段的BLR，组装到系统的单反，一系列的可靠性构成了产品的质量可靠性当芯片出现问题时，每个人都需要仔细考虑，科学分析判断是芯片问题，还是装板问题，还是其他环节

对于芯片设计的质量保证技术，恩云菲要求从三个方面进行改进一是需求的定义，当生产规模越来越大时，不可能没有工艺缺陷或缺陷导致的问题，所以需要定义冗余和备份，识别可靠性的关键节点，二是可测性设计，即定位故障点，设计故障隔离电路第三，布局设计，需要采用模块化和冗余的设计思维，可以快速屏蔽硬件中有问题的部分

对于芯片制造和封装测试过程中的质量保证技术，恩云菲认为要经历从材料检验，前后制作，晶圆验收和晶圆测试，到封装测试，板卡测试和系统级测试的全产业链质量可靠性验证链。

En云菲特别强调，它还需要有一个适用于整机应用的质量保证技术体系。

最后，恩云菲分享了最近几年来发展起来的集成电路的电磁兼容问题据介绍，伴随着元器件尺寸越来越小，电压越来越小，电压抗干扰的阈值越来越小，而芯片电磁逐渐延伸到高频范围，如1 GHz ~ 10 GHz遗憾的是，这个频段是无线通信的关键频段，会给实际应用带来电磁兼容问题

针对这一问题，国际IEC制定了27项标准，国家标准也在进行改造。工信部第五电子研究所为此类标准的实验验证开发了一系列实验平台，具备全面的IEC/SAE相关IC EMC测试评估能力，其中强电磁脉冲峰值场强可达到国际350kV/m水平.

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