集成电路系统六性报告.pdf

1、XXXX“六性”报告 1、产品概述 XXXX是描述项目功能 。 2、引用文件 GJB1181-199 军用装备包装、装卸、贮存和运输通用大纲 GJB1371-1992 装备保障性分析 GJB3872-1999 装备综合保障通用要求 GJB450A-2004 装备可靠性工作通用要求 GJB368B-2009 装备维修性工作通用要求 GJB2547-1995 装备测试性大纲 GJB900-90 系统安全性通用大纲 GJB451A-2005 可靠性、维修性、保障性术语 GJB899A-2009 可靠性鉴定和验收试验 GJB/Z1391-2006 故障模式、影响及危害性分析指南 GJB4293-200

2、1 装备环境工程通用要求 MIL-HDBK-217F 电子设备可靠性预计手册（修改通告） Xxxx 质量手册 Xxxx XXXX 合同 3、 XXXX 芯片“六性”分析设计 3.1、保障性 3.1.1、根本制度、规范上保障 从设计入手，公司的每一个员工必须充分重视产品研制、外协生产的保障条件的建设和管理，同时根据公司的质量方针和目标，创造并保持使员工能充分参与实现公司质量目标的内部环境； 质量管理部门应有明确的职责、权限及奖惩制度，按行政系统和技术系统把质量与可靠性管理的职责逐级落实到各职能部门和相关个人，并在产品生产过程中，对生产工艺、产品质量实施全面有效的控制。 3.1.2、设计上保障 1

3、）尽可能采用成熟的技术和简化设计； 2）实行通用化、系列化、组合化； 3）采用尽可能减少故障的技术； 4）采用方便维修的措施； 5）采用片内自动测试和隔离故障功能设计； 6）设计上考虑尽可能降低对使用和维修人员及技术等级要求； 7）设计上保证正常使用时，方便、快捷地获得所需能源及其它配套设施； 8）设计上保证可以方便快捷的获得正常使用时和维修时所需的检测设备和技术资料等； 9）设计上充分考虑未来使用环境，及在包装、贮存、运输等过程中可能遇到的接口问题。 3.1.3、资源上保障 1）人员配备 XXXX 项目前期投入设计人员共 9 人,在当前人力资源配备下，可以完成该项目的设计开发。 2）计算机软

4、硬件需求 项目组 9 人需 9 台计算机，服务器一台，多人共同在服务器上进行仿真以及绘图，目前公司资源满足要求。 3）技术储备 描述可以用的技术储备 。 4）包装、装卸、贮存、运输所需的方法和资源完整可靠。 3.1.4、批量供货保障措施： 批生产过程中质量与可靠性控制应在分析工艺因素与产品失效模式、失效机理相关性的基础上，确定影响产品质量与可靠性的关键工序及其工艺参数控制规范，采用统计过程控制（SPC）PPM管理和工艺检测图形（PCM）等有效的过程方法和技术，建立关键工艺过程控制系统，同时建立完善的质量信息反馈系统及失效报告、分析和纠正措施系统，以确保产品质量一致性与成品率、可靠性稳步提高。

5、批量供货保障措施： 温度循环：按 GJB548 方法 1010 条件C，至少 100次 X 射线：按GJB548 方法2012，要求顶视面检查，内引线及其他明显缺陷 超声检测：按 GJB548 方法 2030，要求做顶部检查，用于找出器件芯片表面及引出端焊线键合区的严重缺陷。 键合强度：按 GJB548 方法 2011，不少于 3 只器件 芯片剪切强度：按 GJB548 方法2019或 2027，在线检测 高压蒸煮：按 SJ/T10745-1996 要求：121 96h 3.1.5、定量保障措施 1）主要指标： 24 位串口 AD； 积分非线性： 0.0015 FSR； 其它参考国外技术手册，

6、以满足用户要求为准。 2）其它要求： 抗辐射加固指标：中子注量： 1.5*1013n/cm2；电离总剂量： 150Gy（ si） ； 低温贮存： -55，48h； 高温贮存：+125，96h； 贮存寿命： 20 年； 该产品可靠性指标为：质量保证等级不低于 GJB597A 中的 B 级（按 GJB548A 中的方法 5005.2 的 3.3 条抽取 45 只考核） ； ESD 达到 2000V； 气压试验： 400Pa 470Pa， 1h。 3.2、可靠性分析 3.2.1、可靠性指标： 该产品可靠性指标为：质量保证等级不低于 GJB597A 中的 B 级（按 GJB548A 中的方法 5005

7、.2 的 3.3 条抽取 45 只考核） ； 3.2.2、可靠性设计 3.2.2.1、电路可靠性设计 电路可靠性设计是在完成功能设计的同时， 着重考虑所设计的集成电路对环境的适应性和功能的稳定性。半导体集成电路的线路可靠性设计是根据电路可能存在的主要失效模式，尽可能在线路设计阶段对原功能设计的电路网络进行修改、补充、完善，以提高其可靠性。如半导体芯片本身对温度有一定的敏感性， 而晶体管在线路达到不能位置所受的应力也各不相同，对应力的敏感程度也有所不同。因此，在进行可靠性设计对电路中的元器件做了应力强度分析和灵敏度分析。有针对性地调整其中心值，并对其性能参数的容差范围进行优化设计，以保证在规定的

8、工作环境下，芯片处于正常的工作状态。 3.2.2.2、版图可靠性设计 1、在版图上添加保护环，既有效的抑制了闩锁效应，又改善中子注入量与电离总剂量这两个参数。 2、在 ESD 结构上选取工艺线提供的 ESD 标准单元，对于未提供标准单元的我们则使用工艺线提供的 ESD 设计规则进行设计，并且适当地增加版图面积。 3、调制器单元的采样电容、积分电容的匹配尤其重要。因此布局过程中，将其对称排布为阵列状，并在外部增加 Dumming 器件以实现较好的匹配特性。 4、对于噪声要求较高的模块我们尽量增加器件面积以减小噪声，并同时将噪声较大的时钟线与信号线隔离开来，能有效提高产品的噪声性能。 3.2.2.

9、3、工艺可靠性设计 公司没有自己的工艺线，在工艺可靠性上我们通过选择有过多次成功流片经验，且工艺参数稳定的工艺线进行生产加工。 例如针对该项目，我们所选择的工艺线，其器件性能稳定可靠，且模型精确度高，当我们在工艺上发现问题时能够通过沟通很快得到解决。工艺可靠性高。 3.2.2.4、封装可靠性设计 封装信息表格 原芯片信息 采用 DIP 与 SOP 等多种封装形式进行封装 DIP24： SOP24： Xxx 公司 替代芯片信息 预估尺寸： 7*3 XXXX 测试用： DIP24 SOP24 Xx 正样用： SOP24 Xx 管壳 鉴定用： SOP24 DIP24 Xx 测试用： SOP24 与

10、DIP24 标准盖板 齐备 正样用： SOP24 与 DIP24 标准盖板 齐备 盖板 鉴定用： SOP24 与 DIP24 标准盖板 齐备 测试用： SOP24 与 DIP24 标准夹具 齐备 正样用： SOP24 与 DIP24 标准夹具 齐备 夹具 鉴定用： SOP24 与 DIP24 标准夹具 齐备 3.2.3、编制可靠性大纲 为保证产品设计可靠性设计，在研制周期初期，依据 GJB450A-2004、XXXX 项目协议等文件相关要求，编制了研制阶段具体的可靠性工作项目，并建立了可靠性工作的组织管理机构，大纲和规范是可靠性设计工作的依据。 3.2.4、可靠性分析和预计 依据 GJB/Z2

11、99C-2006电子设备可靠性预计手册 和 MIL-HDBK-217F电子设备可靠性预计手册采用元器件技术法对整颗芯片进行可靠性预计。 3.2.4.1 可靠性预计方法 在产品方案论证基础上，已设计出具体电原理图，并提出了元器件明细。因此，本产品可靠性预计采用元器件计数法，并考虑元器件质量因素Q，以及产品使用环境E。 3.2.4.2 元器件计数可靠性预计法 根据 GJB/Z299C-2006 和美标 MIL-HDBK-217F电子设备可靠性预计手册 ，按照元器件计数法进行可靠性预计，对于可靠性模型为串联结构的产品，计算产品失效率的数学表达式为： LEvTQpCCC )32(1+=式中：p ：工作

12、失效率，10-6/h； E ：环境系数，10-6/h； Q ：质量系数，10-6/h； L ：成熟系数，10-6/h； T ：温度应力系数，10-6/h； V ：电压应力系数，10-6/h； 3.2.4.3 计算XXXX 的p 根据电子设备可靠性预计手册 GJBZ 299C-2006 查表得： 本电路应用环境系数E =1.0 符合 GJB597A，且被列入军用电子元器件合格产品名录 B1 级产品，Q =0.13 质量尚未稳定的产品L =3.0，质量已稳定的产品L =1.0 在电源电压为 3V VDD18V 的情况下V =1.0 在单片模拟电路中正常工作温度范围内T =1.99 在单片模拟电路中

13、芯片规模在 10000 到20000 之间的 C1 =4.472，C2=0.2848 双列直插 DIP 封装24的C3=0.1167 LEvTQpCCC )32(1+=3.6273042 3.2.4.5 计算产品的 MTBF设计值 MTBF=1/p =1/3.627304210-6/h=275686.8 小时。 由此可见该产品可靠性设计值能满足设计要求值。 3.3、测试性 集成电路可测性设计是指在集成电路设计过程中考虑芯片的测试问题。 针对本项目高精度的特点，我们将主要从下面两个方面进行测试： 3.3.1、元器件测试 高精度带来了对工艺器件的精度要求： 无源器件和有源器件。 无源器件主要在带隙

14、基准、振荡器、电流偏置模块、过热保护、过流保护、过压欠压保护等模块中保证电路性能，而有源器件则在运算放大器电路、带隙基准、比较器等电路中保持匹配。 考虑电路各种影响因素，我们把元器件的测试作为可靠性测试是很有必要的。在实际操作中，我们的做法是在组版的时候，由工艺厂将项目中采用的元器件标准单元测试图形插入晶圆，包括不同大小的无源元件，即工艺厂提供的 PCM 测试。也就是说我们除了使用工艺线提供的 PCM图形进行测试外，还将自己绘制 PCM 图形针对具体器件进行参数测试。 3.3.2、在电路设计中，我们针对电路上的具体模块找出关键点，并在版图上设置测试 PAD，以备在测试过程中发现问题时，快速找到

15、出错模块。 3.4、维修性 由于集成电路本身结构特点， 使得芯片如在使用过程中出现损坏或者单独元器件出现性能偏移无法进行维修更换，所以集成电路不具有维修性。 3.5、安全性 在芯片安全性方面我们的项目首先从电路设计方面入手， 在电路功能方面引入对芯片本身和对应用系统的保护措施，在芯片自身的保护方面我们主要通过在芯片内部设计温度保护，过流保护，防止芯片过热烧毁，或者芯片输出短路引起的过流烧毁，从而保护芯片自身的安全，以免造成不可恢复的损伤。 除此之外，我们在电路和版图设计的每个环节都贯穿了安全第一的原则，包括所有参数的设计余量增加，布局布线的考虑。 3.6、环境适应性 设计是产品环境使用的基础，

16、为了使产品的环境适应性达到较高的要求，在进行 XXXX芯片设计过程中，充分考虑了产品的抗辐射设计、裕量设计、防静电设计等设计方案，采取了最为可行的方法进行设计。 为了保证芯片的环境适应性我们主要从以下几方面进行控制： 3.6.1、元器件应用设计 元器件事电路环境适应性设计的基础，在设计时应注意： 1）压缩和限制元器件的品种、规格和数量； 2）尽量不使用没有模型、或者模型不全的器件进行设计； 3）选择器件时应充分考虑该器件的额定工作电压、电流、工作温度范围以及阈值电压等特性； 4）尽可能使用自己验证过的器件进行设计。 3.6.2、简化设计 在满足产品性能前提下，尽可能对电路以及版图方案进行简化，

17、防止设计中为了获得微笑的性能改进而增加电路和元器件，造成可靠性水平下降。 3.6.3、裕度设计 为防止电路因公差、环境、电压、负荷等变化，造成漂移性故障，应进行 裕度设计，一般包括以下几种方式： 1）功率裕度设计 2）状态设计 3）温度补偿设计 4）环境控制设计 5）校准设计 3.6.4、抗辐射设计 通过改变电路结构以及选择抗辐射的器件进行设计， 以此提高产品的抗辐射性能， 例如：XXXX 项目中我们将原版的 Bipolar器件，完全替换为 CMOS器件，可以显著提高器件的抗中子指标。 3.6.5、环境设计 通过对芯片进行严格的环境应用筛选来保证，主要包括以下筛选考察项目： （1）机械冲击：按

18、 GJB548 方法2002A条 件 B 进行1500g,0.5ms，半正弦波，三 轴六向各冲击 5 次，要求：外壳、引线、密封无缺陷或损伤，标志清晰。 （2）扫频振动：按 GJB548 方法2007条件 A 进行, ，20HZ2000Hz 20g，X、Y、 Z 三个方向各循环四次，要求：外壳、引线、密封无缺陷或损伤，标志清晰。 （3）恒定加速度：按 GJB548 方法2001A 条件 C 进行（根据芯片面积和重量）加力，Y1方向，1min, ，要求：器件无电气，机械或物理损伤。 （4）温度循环：按 GJB548 方法1010 A 条件C 进行，循环 50 次。要求：外壳、引线无缺陷或损伤，标

19、志清晰。 （5）热冲击：按 GJB548方法 1011 A条件 A 进行，循环 15 次。要求：外壳、引线无缺陷或损伤，标志清晰。 （6）PIND：按 GJB548 方法 2020 A 进行，以剔除内部有可动多余物的器件。 （7）高温储存：可剔除对污染、引线焊接不良、氧化层缺陷等。 （8）低温储存：可剔除内涂覆材料龟裂而挣断内引线；金属引线造成脱焊；绝缘材料龟裂而使外壳漏气。 （9）加速老化：135，496 小时 （10）电性能测试：对规格书要求的所有参数进行详细严格的测试。 经过严格的筛选后，产品的性能将得到可靠保证。 3.6.6、防静电 ESD 结构设计 设计上充分考虑了静电对芯片的影响，在 ESD 设计上完全参照 XFAB 工艺线提供的 ESD标准单元进行设计，虽然增加了版图面积，但 ESD 的可靠性得到了充分保证。 4、综合评价 由总工程师组织研发部、 质量部、 市场部、 测试部等有关部门和有关人员针对产品研制、生产、销售服务全过程暴露的问题或成功经验进行全面的、系统的“六性”综合评价。