1950年代，汽車制造中所采用的電子產(chǎn)品還不到制造總成本的1%。 如今，電子產(chǎn)品的成本已經(jīng)可以多達(dá)總成本的35%，并且預(yù)計(jì)到2030年將增加到50%。 汽車行業(yè)電子產(chǎn)品的快速增長主要由以下四個(gè)方面驅(qū)動：

． 系統(tǒng)監(jiān)測和控制（電子燃油噴射、氣電混合動力等）

． 安全系統(tǒng)（防死鎖煞車，安全氣囊等）

． 高級駕駛輔助系統(tǒng)（偏離車道警告、停車輔助、盲點(diǎn)監(jiān)控、自適應(yīng)巡航控制等）

． 行車便利（衛(wèi)星導(dǎo)航、訊息娛樂等）

半導(dǎo)體組件是汽車中的電子產(chǎn)品總成的核心，按照汽車制造廠商和型號的不同，現(xiàn)代的汽車可能需要多達(dá)8，000個(gè)芯片，并且這個(gè)數(shù)字只會隨著自主駕駛汽車的普及而增加， 額外的電子子系統(tǒng)及其所采用的集成電路將為無人駕駛汽車提供其所需的傳感器、雷達(dá)和人工智能。

汽車和輕型卡車的年產(chǎn)量是8，800多萬輛，每輛車中安裝數(shù)千個(gè)芯片產(chǎn)品，汽車行業(yè)對半導(dǎo)體制造業(yè)的影響已經(jīng)開始顯現(xiàn)。 一個(gè)簡單的事實(shí)就是汽車?yán)锼捎玫臄?shù)千個(gè)芯片都不可以失靈。

汽車半導(dǎo)體零件的可靠性至關(guān)重要，任何在車輛行駛過程中出現(xiàn)故障的芯片都可能導(dǎo)致昂貴的保修維修和產(chǎn)品召回，并且可能會損壞汽車制造商的品牌形象，在極端情況下可能會導(dǎo)致人身傷害甚至危及生命。

如果一輛普通汽車中有5，000個(gè)芯片，汽車制造商每天生產(chǎn)2.5萬輛汽車，那么即使是百萬分之一（ppm）的芯片故障率也會導(dǎo)致每天超過125輛汽車因?yàn)樾酒|(zhì)量出現(xiàn)可靠性問題。

由于半導(dǎo)體是汽車制造商故障排列圖中的首要問題，一級的汽車系統(tǒng)供貨商現(xiàn)在要求半導(dǎo)體質(zhì)量可以達(dá)到十億分之一（ppb）的級別，并且目前的趨勢是無論芯片數(shù)量多少，越來越多的供貨商開始限定“最多允許的故障數(shù)目”。

目前發(fā)現(xiàn)可靠性故障的方法過度依賴于測試和老化試驗(yàn)，結(jié)果是質(zhì)量目標(biāo)無法實(shí)現(xiàn)并且相去甚遠(yuǎn)。 同時(shí)，審計(jì)標(biāo)準(zhǔn)越來越具有挑戰(zhàn)性，推動晶圓廠在芯片制造的源頭就發(fā)現(xiàn)這些可靠性問題，因?yàn)檫@時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取糾正措施的成本最為低廉。 要進(jìn)入這個(gè)不斷增長的市場領(lǐng)域，或者簡單地保持市場占有率，集成電路制造商必須積極應(yīng)對這種對于芯片可靠性要求的變化。

幸運(yùn)的是，對于半導(dǎo)體制造商來說，芯片的可靠性與他們所熟知的東西高度相關(guān)：隨機(jī)缺陷。

事實(shí)上，對于設(shè)計(jì)良好的制程和產(chǎn)品而言，早期的芯片可靠性問題（外在可靠性）以隨機(jī)缺陷為主。 殺手缺陷（影響良率的缺陷）是導(dǎo)致組件在時(shí)間t=0（最終測試）失敗的缺陷。 潛在的缺陷（影響芯片可靠性的缺陷）是導(dǎo)致組件在t》0（在老化之后）發(fā)生故障的缺陷。

發(fā)現(xiàn)殺手缺陷（良率）與潛在缺陷（可靠性）之間的關(guān)系是通過觀察到影響良率的同一缺陷類型也影響可靠性。 這兩者主要根據(jù)缺陷的大小以及它們在組件結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)的位置來區(qū)分。 圖1顯示了導(dǎo)致開路和短路的殺手和潛在缺陷的例子。

圖1 影響良率的同一缺陷類型也會影響可靠性。 主要根據(jù)缺陷的大小以及它們在圖案結(jié)構(gòu)上的位置來區(qū)分。

良率和可靠性缺陷之間的關(guān)系并不局限于一些特定的缺陷類型；任何可能導(dǎo)致良率損失的缺陷類型也可能導(dǎo)致可靠性問題。 故障分析表明，事實(shí)上大多數(shù)可靠性缺陷是制程相關(guān)的缺陷，并可溯源到晶圓廠。 由于良率和可靠性缺陷具有相同的根本原因，因此提高良率（通過減少與良率相關(guān)的缺陷）將會提高可靠性。

圖2中的A曲線顯示了典型的良率曲線。 如果我們只考慮芯片良率，那么在某個(gè)時(shí)候，在這個(gè)制程中進(jìn)一步的投資可能不具備成本效益，因此隨著時(shí)間的推移良率趨于平穩(wěn)。 圖2中的B虛線顯示了制造相同產(chǎn)品的同一工廠的曲線。 但是，如果他們想要為汽車行業(yè)供貨，那么他們也必須考慮到可靠性不足的成本。 在這種情況下，需要進(jìn)一步的投資來進(jìn)一步降低缺陷密度，這既能提高良率，又能提升汽車供貨商所需的可靠性。

圖2 不同類型晶圓廠的收益率曲線（收益率相對于時(shí)間）。 A曲線適用于非汽車工業(yè)的晶圓廠，主要考慮的是晶圓廠的盈利能力。 在某一時(shí)刻，收益率已經(jīng)足夠高，繼續(xù)試圖減低缺陷率并不實(shí)際。 B虛線也是包括了可靠性的收益率曲線。 對于汽車供應(yīng)鏈中使用的集成電路產(chǎn)品，必須進(jìn)行額外的投資，以確保高可靠性，這與收益密切相關(guān)。

由普通級芯片供貨商轉(zhuǎn)型成為汽車供貨商需要晶圓廠管理層面的模式轉(zhuǎn)變。 成功的汽車行業(yè)半導(dǎo)體制造商早已采取以下策略：降低潛在（可靠性）缺陷的最佳方法是降低晶圓廠的總體隨機(jī)缺陷水平。 這意味著要有一個(gè)世界一流的減低缺陷的策略，包括：基線良率提升、減低異常發(fā)生率、出現(xiàn)異常時(shí)能迅速發(fā)現(xiàn)并在線修復(fù)，以及使用晶粒篩選剔除可疑的晶粒。