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        EEWorld 專訪 KLA 汽車部門:如何滿足車載半導體新要求(逆變電源維修視頻)

          受訪者:KLA 戰略合作高級總監 Jay Rathert

          1.汽車中如何使用半導體?如今汽車有何變化?

          過去十年,車載半導體數量急劇增長,如今現代汽車幾乎每個主要子系統皆有其身影。半導體有助優化汽車性能,提高操作安全性,改善駕駛員和乘員的導航、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互為補充,從而增加了對半導體的需求。據統計,如今 80% 的汽車創新發生在半導體方面,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,包括小至 5 納米的 finFET 晶體管設計和基于碳化硅的功率器件。因而,傳統汽車制造業亟需半導體專業知識。

          雖然預計到 2020 年代末,全球汽車單位產量將保持平緩,但預計普通汽車中的半導體數量將翻倍,電動汽車中的芯片數量也將顯著提高。

          2.車載半導體有何要求?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,尤其是關鍵任務和關鍵安全系統中的芯片。汽車芯片面臨著惡劣的操作環境,包括大多數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生。 芯片設計標準是期望能在這種環境中正常運行超過 15 年及以上。最新推出的 finFET 和碳化硅 MOSFET 技術更令此挑戰雪上加霜,因為這些技術在市場上缺乏充足的時間達到完全成熟可靠的狀態。隨著車均芯片數增逾萬片,據統計,芯片故障機率提高,促使汽車制造商對芯片供應商的可靠性要求提高到十億分之一的故障率甚至更低。

          傳統的質量控制和可靠性方法是在生產過程中抽檢芯片,以監測制程的穩定性并尋找影響芯片的缺陷類型。隨后對每塊芯片執行電氣測試,以確認性能正常。采用這種傳統方法,會有相當數量且可靠性低的芯片流入供應鏈,最終進入車輛。為了減少這種情況的發生,已經出現了一些新的方法。領先的汽車芯片制造商已經采用了一種稱為 "篩查 "的檢測技術,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 KLA 專利的 I-PAT? 方法,在制造過程中使用機器學習技術評估每塊芯片的總缺陷,以確定芯片出現過早故障的潛在風險。 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發到電氣測試步驟,以作進一步審查。 這種新式的檢驗與測試數據一比一配對,不僅極大降低了次品數量,而且降低了制造成本。

          3.可再生能源是汽車行業的未來。半導體如何加速電動汽車的普及?

          電動汽車 (EV) 的半導體數量遠高于內燃機汽車。電動車的核心是逆變器,將儲存的電池能量轉換為電動機可用的形式。 逆變器裝滿半導體,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。這些芯片的質量至關重要,因為即使是一次故障也可能導致車輛故障,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、控制車載系統和實現充電。 除此之外,還有導航、通信和信息娛樂芯片,共同造就現代汽車的互聯體驗。

          4.KLA 在汽車的環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測繼續增長。預計到 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 在實現高質量無故障半導體方面的作用,將大幅加速環保汽車的普及。智能、高效的系統能夠滿足客戶對續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境效益。

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