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全球汽车行业正处于从内燃机向变革性转变的早期,信息娱乐和先进驾驶员辅助系统 (ADAS) 也将经历同样突破性变革。

随着这些变化,当今的乘用车和商用车正在从机械设备向电子设备发展,同时变得更加电动化、互联化和自动化。这就是为什么半导体行业在推动世界向着更环保、更智能、更复杂的汽车发展的过程中发挥了前所未有的关键作用,因为它支持了满足汽车制造商和驾驶员在性能、安全性、改进导航、通信和乘员舒适度方面需求的汽车发展。

汽车半导体需要零缺陷文化

直到最近,传统的机动车辆还只配备了几百个半导体。据某些说法,80% 的汽车创新都来自半导体,半导体现在是新车中最关键的部件。

例如,每辆电动车 (EV) 都可能包含数千个芯片。而且,由于汽车行业对安全性和可靠性的要求,每颗芯片在每次使用中都必须表现完美。

半导体是电动汽车和其他新兴汽车技术发展的关键。

我们行业面临的挑战是建立零缺陷文化,以满足严格的质量和可靠性标准。需要新的筛选方法以识别所有 半导体中的所有 缺陷。我们比以往任何时候都更需要对半导体制造活动进行监控,以找到可能导致可靠性缺陷的所有来源,以实现质量目标(包括测试可能遗漏的缺陷)以及在汽车恶劣工作环境中可能失败的潜在缺陷。  

使用先进技术的优势和挑战

随着消费者对更多驾驶辅助功能,以及对驾驶员和乘客而言外形美观且操作顺畅的高质量汽车显示器的需求不断增加,对基于最先进技术的芯片的需求不断增加,包括晶体管设计小至 5 纳米。这给可靠性带来了新的挑战,因为该技术还缺乏充足的成熟时间。

例如,碳化硅 (SiC) 等新材料是电动汽车领域不可或缺的要素。电动汽车的逆变器类似变速器,将存储在电池内部的电能转换为车辆电动机中的可用电力,以推动车辆前行,可以使用基于碳化硅的芯片制造,与已经实现成熟应用的硅 (Si) 相比,可提供更高的能量效率。尽管碳化硅相比硅具有一定优势,但其价格昂贵且加工难度更大,作为一个行业,我们需要专注于提高良率并避免偏移,因为碳化硅晶圆的起始成本是硅片的 10 倍。

重点专注于工艺控制和高级筛选

随着汽车制造商及其一级供应商加大垂直整合力度,并对汽车电子产能和工艺控制进行前所未有的投资,KLA 注意到汽车制造商对半导体行业的兴趣日益增加。随着汽车芯片技术的不断发展,我们如何继续达到汽车质量要求?

工艺控制是从研发转向加快大批量生产的关键。 KLA 的工艺控制和专用硅和碳化硅晶圆加工解决方案正在为当今汽车向更加电子化、高效和可靠的方向发展提供支持。我们的 I-PAT® 自动化在线筛选解决方案采用机器学习技术,可在制造过程中评估每个芯片的总体缺陷。 I-PAT(在线缺陷部件平均测试)已被汽车标准推荐用于芯片级筛选,用于检测异常值。目前,该技术正用于筛选信息娱乐和 ADAS 用硅芯片,以及电动汽车关键功率逆变器中的硅和碳化硅功率器件。

芯片故障不允许发生

无论是配备电动汽车传动系统还是安全和信息娱乐系统,当今汽车中数千种芯片中,哪怕其中一片出现故障,都可能导致故障,从而导致需要高额维修的事故,造成人员受伤,甚至更严重的后果。

这就是为什么 KLA 继续帮助引领行业建立“零缺举”文化的原因。半导体行业不仅会因良率提高而受益,还会使我们更加安全,减少浪费。

到 2030 年,全球汽车制造商预计每年将销售 5,000 万辆电动汽车。 由于这些车辆将配备更多先进的辅助驾驶和信息娱乐功能,KLA 一直致力于支持更环境友好、更智能、安全高效的汽车技术开发。

Chet Lenox 博士是 KLA 研究员。 请关注 KLA Advance《来自创新者的见解》系列的未来领导力信息发布。

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