EEWorld 專訪 KLA 汽車部門：如何滿足車載半導(dǎo)體新要求
關(guān)鍵詞： EEWorld專訪 KLA 汽車 車載半導(dǎo)體
過去十年，車載半導(dǎo)體數(shù)量急劇增長，如今現(xiàn)代汽車幾乎每個主要子系統(tǒng)皆有其身影。半導(dǎo)體有助優(yōu)化汽車性能，提高操作安全性，改善駕駛員和乘員的導(dǎo)航、通信和舒適度。
電氣化、自動駕駛輔助以及車輛連接和通信等技術(shù)互為補充，從而增加了對半導(dǎo)體的需求。據(jù)統(tǒng)計，如今 80% 的汽車創(chuàng)新發(fā)生在半導(dǎo)體方面，皆因制造商為吸引消費者而增添特性和功能，令其車輛脫穎而出。 制造商爭先恐后推出增強功能，促使越來越多的芯片采用最先進的技術(shù)，包括小至 5 納米的 finFET 晶體管設(shè)計和基于碳化硅的功率器件。因而，傳統(tǒng)汽車制造業(yè)亟需半導(dǎo)體專業(yè)知識。
雖然預(yù)計到 2020 年代末，全球汽車單位產(chǎn)量將保持平緩，但預(yù)計普通汽車中的半導(dǎo)體數(shù)量將翻倍，電動汽車中的芯片數(shù)量也將顯著提高。
2.車載半導(dǎo)體有何要求？這將對芯片檢測、計量和制造有何影響？
消費者期望汽車可靠性好。每塊車載芯片均需滿足這一要求，尤其是關(guān)鍵任務(wù)和關(guān)鍵安全系統(tǒng)中的芯片。汽車芯片面臨著惡劣的操作環(huán)境，包括大多數(shù)消費類芯片從未面臨的極端溫度、振動和濕度，這些都會加速故障的發(fā)生。 芯片設(shè)計標準是期望能在這種環(huán)境中正常運行超過 15 年及以上。最新推出的 finFET 和碳化硅 MOSFET 技術(shù)更令此挑戰(zhàn)雪上加霜，因為這些技術(shù)在市場上缺乏充足的時間達到完全成熟可靠的狀態(tài)。隨著車均芯片數(shù)增逾萬片，據(jù)統(tǒng)計，芯片故障機率提高，促使汽車制造商對芯片供應(yīng)商的可靠性要求提高到十億分之一的故障率甚至更低。
傳統(tǒng)的質(zhì)量控制和可靠性方法是在生產(chǎn)過程中抽檢芯片，以監(jiān)測制程的穩(wěn)定性并尋找影響芯片的缺陷類型。隨后對每塊芯片執(zhí)行電氣測試，以確認性能正常。采用這種傳統(tǒng)方法，會有相當數(shù)量且可靠性低的芯片流入供應(yīng)鏈，最終進入車輛。為了減少這種情況的發(fā)生，已經(jīng)出現(xiàn)了一些新的方法。領(lǐng)先的汽車芯片制造商已經(jīng)采用了一種稱為 "篩查 "的檢測技術(shù)，即每個晶圓上的每塊裸片在多個制造步驟中接受高速檢測。根據(jù) KLA 專利的 I-PAT? 方法，在制造過程中使用機器學(xué)習(xí)技術(shù)評估每塊芯片的總?cè)毕荩源_定芯片出現(xiàn)過早故障的潛在風(fēng)險。 缺陷程度高的問題器件將立即淘汰，而缺陷程度稍高的裸片的信息轉(zhuǎn)發(fā)到電氣測試步驟，以作進一步審查。 這種新式的檢驗與測試數(shù)據(jù)一比一配對，不僅極大降低了次品數(shù)量，而且降低了制造成本。
3.可再生能源是汽車行業(yè)的未來。半導(dǎo)體如何加速電動汽車的普及？
電動汽車 (EV) 的半導(dǎo)體數(shù)量遠高于內(nèi)燃機汽車。電動車的核心是逆變器，將儲存的電池能量轉(zhuǎn)換為電動機可用的形式。 逆變器裝滿半導(dǎo)體，采用了幾十個模塊，而每個模塊由六個及以上的獨立功率器件組成。這些器件可以是硅基絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)，也可以是基于碳化硅 (SiC) 的更新、更快、更小和更高效的替代品。這些芯片的質(zhì)量至關(guān)重要，因為即使是一次故障也可能導(dǎo)致車輛故障，而且維修費用高昂。因此，這些器件的檢查和 I-PAT 篩查尤為重要，不僅可以提高消費者的滿意度，而且可以避免代價高昂的召回、保修維修和品牌聲譽損失。
除了逆變器之外，電動車還裝載大量其他先進芯片，用以管理電池、控制車載系統(tǒng)和實現(xiàn)充電。 除此之外，還有導(dǎo)航、通信和信息娛樂芯片，共同造就現(xiàn)代汽車的互聯(lián)體驗。
4.KLA 在汽車的環(huán)保趨勢中扮演什么角色？
當中國和歐洲占去年已售 1000 萬輛電動車的 90% 以上市場，全球的普及率仍將預(yù)測繼續(xù)增長。預(yù)計到 2020 年代末，每年將售出 5000 萬臺電動車，屆時 30% 將銷往美國、日本和世界其他市場。
KLA 在實現(xiàn)高質(zhì)量無故障半導(dǎo)體方面的作用，將大幅加速環(huán)保汽車的普及。智能、高效的系統(tǒng)能夠滿足客戶對續(xù)航能力和可靠性以及安全和舒適使用的期望，從而促進電動車的普及以及隨之而來的能源和環(huán)境效益。
